高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究

姜雪茹 彭金根 郭翎 高荣孚 刘燕

姜雪茹, 彭金根, 郭翎, 高荣孚, 刘燕. 小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
引用本文: 姜雪茹, 彭金根, 郭翎, 高荣孚, 刘燕. 小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
JIANG Xue-ru, PENG Jin-gen, GUO Ling, GAO Rong-fu, LIU Yan. Relationship between winter leaf reddening and carotenoids, reactive oxygen species in Buxus microphylla L[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
Citation: JIANG Xue-ru, PENG Jin-gen, GUO Ling, GAO Rong-fu, LIU Yan. Relationship between winter leaf reddening and carotenoids, reactive oxygen species in Buxus microphylla L[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258

小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
基金项目: 

北京市科委项目(Z08050602970801)。

详细信息
    作者简介:

    姜雪茹。主要研究方向:园林植物生理生态。 Email: hnfgjxr@163.com 地址:100083北京市清华东路35号北京林业大学园林学院。责任作者: 刘燕,教授,博士生导师。主要研究方向:园林花卉栽培与应用。 Email: chbly@163.com 地址:同上。

    姜雪茹。主要研究方向:园林植物生理生态。 Email: hnfgjxr@163.com 地址:100083北京市清华东路35号北京林业大学园林学院。责任作者: 刘燕,教授,博士生导师。主要研究方向:园林花卉栽培与应用。 Email: chbly@163.com 地址:同上。

Relationship between winter leaf reddening and carotenoids, reactive oxygen species in Buxus microphylla L

  • 摘要: 研究常绿阔叶植物冬季变色的生理生化响应对揭示其冬季变色机制具有理论意义,也可为北方冬季绿色景观维护起实际指导作用。本文以‘丽城’小叶黄杨植株冬季不同光照下呈现绿色(GG)、绿棕色(GB)、棕色(BB)、红棕色(RB)和亮红色(RR)5种颜色叶片为对象,研究了不同呈色叶片的色素含量、分布与其活性氧指标(活性氧含量、抗氧化酶活性及氧化损伤程度)的关系。结果表明:绿色(GG)叶片叶肉组织全部呈现绿色,红色叶片在栅栏组织外部细胞层及海绵组织下部细胞层均有不同范围的红色区域出现,且红色深度和范围与叶片表型颜色相一致;与绿色叶片GG相比,冬季变色叶片(GB、BB、RB、RR)类胡萝卜素(Car)含量显著增加,光抑制程度明显加重,活性氧相关指标如过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著升高,且叶片越红,PSⅡ光化学效率越小,Car和H2O2含量越高,两者呈显著正相关;总叶绿素[Chl(a+b)]含量RR最低,RB最高;不同颜色叶片间过氧化物酶(POD)活性变化无一定规律。此外,红色程度最深的RB、RR两种叶片具有最低的超氧自由基(O-2)及丙二醛(MDA)含量,且O-2与Car呈显著负相关。综上所述,不同呈色叶片Car的积累量不同,并且与H2O2水平密切相关,H2O2的增加可能促进了抗氧化酶SOD、CAT活性及Car含量的上调,使红色叶片免受氧化伤害。‘丽城’小叶黄杨冬季叶片呈色与活性氧密切相关,但是不同活性氧种类作用不同,H2O2在其中可能起着积极作用,值得进一步研究。
  • [1] 彭金根, 刘燕, 郭翎, 等. 越冬返青期间小叶黄杨叶色与叶绿素荧光动力学变化 [J]. 北京林业大学报, 2011, 33(6): 27-34.
    [2] PENG J G, LIU Y, GUO L, et al. Color change and chlorophyll fluorescence kinetics characteristics of Buxus microphylla leaves during the period of overwintering and regreening [J]. Journal of Beijing Forestry University, 2011, 33(6): 27-34.
    [3] WAN J, LI Y H, LIU Q L. The overwintering performance and introduction adaptation analysis of evergreen broad-leaved trees in Beijing [J].Modern Landscape Architecture, 2011(1): 62-65.
    [4] 万矜, 李云华, 刘青林. 北京常绿阔叶树种的越冬表现及其引种适应性分析 [J]. 农业科技与信息: 现代园林, 2011(1): 62-65.
    [5] 金花, 王斌, 戴思兰, 等. 北京引种7种常绿阔叶植物的抗寒适应性研究 [J]. 湖南农业科学, 2011(1): 121-125.
    [6] JIN H, WANG B, DAI S L, et al. The cold resistance of seven introduced evergreen broad-leaved plants in Beijing [J]. Hunan Agricultural Sciences, 2011(1): 121-125.
    [7] ZHONG C F. Establishment of steady-state chlorophyll a fluorescence kinetics and photosynthesis of overwintering evergreen broad-leaf plant [D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2008.
    [8] 钟传飞. 稳态叶绿素荧光动力学理论构建和常绿阔叶植物越冬光合生理生态研究 [D]. 北京: 北京林业大学, 2008.
    [9] KOIWA H, IKEDA T, YOSHIDA Y. Reversal of chromoplasts to hloroplasts in Buxus leaves [J]. The Botanical Magazine, Tokyo, 1986, 99: 233-240.
    [10] WANG A G, LUO G H. Quantitative relation between the reaction of hydroxylamine and superoxide anion radicals in plants [J]. Plant Physiology Communications, 1990(6): 55-57.
    [11] LIN Z F, LI S S, LIN G Z, et al. Relationship between the accumulation of hydrogen peroxide and membrane lipid peroxidation in aging chloroplast and leaves [J]. Acta Phytophysiologia Sinica, 1988, 14(1): 16-22.
    [12] IDA K, MASAMOTO K, MAOKA T, et al. The leaves of the common box, Buxus sempervirens (Buxaceae), become red as the level of a redcarotenoid, anhydroeschscholtzxanthin, increases [J]. Journal of Plant Research, 1995, 108: 369-376.
    [13] PENG J F, ZHANG L. Causes for the formation and reduction mechanisms of photooxidation [J]. Life Science Research, 2000, 4(2): 83-90.
    [14] HORMAETXE K, HERNÁNDEZ A, BECERRIL J M, et al. Role of red carotenoids in photoprotection during winter acclimation in Buxus sempervirens leaves [J]. Plant Biology, 2004, 6: 325-332.
    [15] HORMAETXE K, BECERRIL J M, HERNÁNDEZ A, et al. Plasticity of photoprotective mechanisms of Buxus sempervirens L. leaves in response to extreme temperatures [J]. Plant Biology, 2007, 9: 59-68.
    [16] GARCÍA-PLAZAOLA J I, ESTEBAN R, HORMAETXE K, et al. Seasonal reversibility of acclimation to irradiance in leaves of common box (Buxus sempervirens L.) in a deciduous forest [J]. Flora, 2008, 203: 254-260.
    [17] HORMAETXE K, BECERRIL J M, FLECK L, et al. Functional role of red (retro)-carotenoids as passive light filters in the leaves of Buxus sempervirens L.: increased protection of photosynthetic tissues? [J]. Journal of Experimental Botany, 2005, 56: 2629-2636.
    [18] CHANG H L, KANG C Y, LEE T M. Hydrogen peroxide production protects Chlamydomonas reinhardtii against light-induced cell death by preventing singlet oxygen accumulation through enhanced carotenoid synthesis [J]. Journal of Plant Physiology, 2013, 170: 976-986.
    [19] MAXWELL K, JOHNSON G N. Chlorophyll fluorescence: a practical guide [J]. Journal of Experimental Botany, 2000, 51: 659-68.
    [20] MURRAY J R, HACKETT W P. Dihydroflavonol reductase activity in relation to differential anthocyanin accumulation in juvenile and mature phase Hedera helix L [J]. Plant Physiology, 1991, 97: 343-351.
    [21] LICHTENTHALER H K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes[J]. Methods in Enzymology, 1987, 148: 350-382.
    [22] 王爱国, 罗广华. 植物的超氧物自由基与羟胺反应的定量关系 [J]. 植物生理学通讯, 1990 (6): 55-57.
    [23] 林植芳, 李双顺, 林桂珠, 等. 衰老叶片和叶绿体中H2O2的累积与膜脂过氧化的关系 [J]. 植物生理学报, 1988, 14(1): 16-22.
    [24] WANG X, PENG Y H, SINGER J W, et al. Seasonal changes in photosynthesis, antioxidant systems and ELIP expression in a thermonastic and non-thermonastic Rhododendron species: a comparison of photoprotective strategies in overwintering plants [J]. Plant Science, 2009, 177: 607-617.
    [25] HUGHES N M. Winter leaf reddening in ‘evergreen’ species [J]. New Phytologist, 2011, 190: 573-581.
    [26] HAN Q, KATAHATA S, KAKABARI Y, et al. Seasonal changes in the xanthophyll cycle and antioxidants in sun-exposed and shaded parts of the crown of Cryptomeria japonica in relation to rhodoxanthin accumulation during cold acclimation [J]. Tree Physiology, 2004, 24: 609-616.
    [27] VANDERAUWERA S, ZIMMERMANN P, ROMBAUTS S, et al. Genome-wide analysis of hydrogen peroxide-regulated gene expression in Arabidopsis reveals a high light-induced transcriptional cluster involved in anthocyanin biosynthesis [J]. Plant Physiology, 2005, 139: 806-821.
    [28] QUAN L J, ZHANG B, SHI W W, et al. Hydrogen peroxide in plants: a versatile molecule of the reactive oxygen species network [J]. Journal of Integrative Plant Biology, 2008, 50(1): 2-18.
    [29] 彭姣凤, 张磊. 光氧化的成因及其削减机制 [J]. 生命科学研究, 2000, 4(2): 83-90.
    [30] RAMEL F, BIRTIC S, CUINÉS, et al. Chemical quenching of singlet oxygen by carotenoids in plants [J]. Plant Physiology, 2012, 158: 1267-1278.
    [31] MITTLER R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance [J]. Trends in Plant Science, 2002, 7(9): 405-410.
    [32] PASSARDI F, COSIO C, PENEL C, et al. Peroxidases have more functions than a Swiss army knife [J]. Plant Cell Reports, 2005, 24(5):255-265.
  • [1] 国田, 张娜, 符群, 柴洋洋, 郭庆启.  几种辅助提取方式对蓝莓原花青素浸提效果及抗氧化活性的影响 . 北京林业大学学报, 2020, 42(9): 139-148. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190466
    [2] 武霞, 张一南, 赵楠, 张莹, 赵瑞, 李金克, 周晓阳, 陈少良.  过表达胡杨PeAnn1负调控拟南芥的抗旱性 . 北京林业大学学报, 2020, 42(6): 14-25. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200031
    [3] 张会龙, 武霞, 尧俊, 赵楠, 赵瑞, 李金克, 沈昕, 陈少良.  胡杨PeREM1.3过表达提高烟草耐盐性的机制 . 北京林业大学学报, 2019, 41(1): 1-9. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180338
    [4] 尹玢, 陆海.  转录组分析氧化胁迫对毛白杨悬浮细胞生长发育的影响 . 北京林业大学学报, 2019, 41(9): 90-98. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190157
    [5] 姜贵全, 张卓睿, 张诗朦, 任宣百, 庞久寅.  落叶松树皮多聚原花青素的树脂催化降解及抗氧化活性 . 北京林业大学学报, 2018, 40(9): 118-126. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180124
    [6] 冯露, 吴际洋, 鞠易倩, 叶远俊, 程堂仁, 王佳, 潘会堂, 张启翔.  紫叶紫薇呈色生理及光合特性研究 . 北京林业大学学报, 2017, 39(12): 93-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170238
    [7] 荆晓姝, 孙苑玲, 向敏, 钱泽勇, 郎涛, 赵瑞, 沈昕, 陈少良.  秋茄硫氧还蛋白调控活性氧平衡增强烟草耐盐机制研究 . 北京林业大学学报, 2015, 37(6): 17-26. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150010
    [8] 潘翔, 李娜, 李印军, 魏弘宜, 张蕾, 陆海.  毛白杨抗坏血酸过氧化物酶基因PtAPX2的克隆表达及分析 . 北京林业大学学报, 2013, 35(1): 36-44.
    [9] 赵滢, 杨树华, 李秋香, 葛红.  热激处理对蝴蝶兰组培褐变的抑制及其生理机制 . 北京林业大学学报, 2013, 35(1): 103-108.
    [10] 李强, 杨洪强, 沈伟.  多胺含量及精胺和亚精胺对盐胁迫下平邑甜茶膜脂过氧化的影响 . 北京林业大学学报, 2011, 33(6): 173-176.
    [11] 林霞, 郑坚, 陈秋夏, 孔强, 叶延龄.  NaCl胁迫对无柄小叶榕光合作用和抗氧化酶活性的影响 . 北京林业大学学报, 2011, 33(4): 70-74.
    [12] 彭金根, 刘燕, 郭翎, 高荣孚.  越冬返青期间小叶黄杨叶色与叶绿素荧光动力学变化 . 北京林业大学学报, 2011, 33(6): 27-34.
    [13] 孔令营, 郭道森, 赵博光, 李荣贵.  荧光假单胞菌GcM5--1A胞外木质素过氧化物酶的初步纯化及性质研究 . 北京林业大学学报, 2010, 32(3): 112-116.
    [14] 宋艳冬, 金爱武, 金晓春, 张启良, 陈焕伟.  毛竹叶片光合色素的光谱估算模型 . 北京林业大学学报, 2010, 32(1): 31-34.
    [15] 王兴祖, 程翔, 郑慧, 孙德智, .  活性黑5厌氧生物脱色的自催化作用研究 . 北京林业大学学报, 2009, 31(3): 135-139.
    [16] 金春德, 王进, 毛胜凤, 叶结旺, 杜春贵, 孙芳利, 段新芳.  漆酶活化产生的活性氧类自由基与竹粉板性能的关系 . 北京林业大学学报, 2009, 31(2): 119-121.
    [17] 施征, 史胜青, 姚洪军, 钟传飞, 高荣孚.  植物线粒体中活性氧的产生及其抗氧化系统 . 北京林业大学学报, 2009, 31(1): 150-154.
    [18] 梁军, 王媛, 张星耀, .  杨树与溃疡病菌互作中过氧化物酶的细胞化学定位 . 北京林业大学学报, 2008, 30(6): 107-111.
    [19] 林勇明, 孙阁, 尹增芳, 闫德千, 王戈, 周海宾, 张玉兰, 李云开, 李昌晓, 金莹杉, 张仁军, 赵铁珍, 任云卯, 吴淑芳, 周繇, 张颖, 李春义, 崔丽娟, 梁善庆, 王蕾, 陈圆, 王超, 林娅, 谭健晖, 王春梅, 张秀新, 刘杏娥, 邢韶华, 张运春, 张曼胤, 余养伦, 张桥英, 张明, 徐秋芳, 高岚, 洪滔, 王以红, 江泽慧, 马钦彦, 于俊林, 吴普特, 张志强, 杨培岭, 杨远芬, 黄华国, 罗建举, 翟明普, 刘艳红, 马履一, 钟章成, 刘青林, 赵勃, 周荣伍, 樊汝汶, 江泽慧, 王莲英, 刘国经, 温亚利, 张晓丽, 杨海军, 张本刚, 于文吉, 邵彬, 何春光, 罗鹏, 田英杰, 吴承祯, 安玉涛, 殷际松, 王希群, 冯浩, 王小青, 崔国发, 陈学政, 费本华, 柯水发, 汪晓峰, 王玉涛, 周国逸, 刘俊昌, 周国模, 王九中, 骆有庆, 魏晓华, 费本华, 高贤明, 康峰峰, 任树梅, 邬奇峰, 刘爱青, 赵景刚, 李敏, 洪伟, 马润国, 何松云, 蔡玲, 温亚利, 徐克学, 徐昕, 田平, 朱高浦, 吴宁, 吴家森, 林斌, 胡喜生, 赵焕勋, 赵弟行, 安树杰, 任海青, 郑万建, 卢俊峰, 李永祥, 宋萍, 范海兰.  家榆种子老化过程中的细胞程序性死亡研究 . 北京林业大学学报, 2007, 29(3): 8-14.
    [20] 刘秀萍, 李瑞, 周成理, 徐向舟, 白新祥, 耿玉清, 王清奎, 惠刚盈, 雷加富, 何亚平, 任琴, 武广涛, 王旭, 马尔妮, 姚洪军, 齐实, 王顺忠, 徐基良, 余雁, 宋颖琦, 王尚德, 陈丽华, 费世民, 崔国发, 康向阳, 史军义, 俞国胜, 云琦, 胡可, 杨谦, 周国逸, 石玉杰, 赵广杰, 汪思龙, 王飞, 徐海, 费本华, 刘大庆, 杨莉, 张克斌, 白翠霞, 冯宗炜, 戴思兰, 张恒明, 胡永建, 秦跟基, 宋维峰, 张红武, 李忠, 孙阁, 张波, 王百田, 孙阁, 李代丽, 陈晓鸣, 蒋俊明, 赵铁蕊, 徐秉玖, 胡艳波, 董占地, 王戈, 瞿礼嘉, 易传辉, 高荣孚, 杨晓晖, 代力民, 张德强, 张慧, 朱金兆, 陈秀明, 王树森, 王亮生, 陈华君, 朱明东, 闫俊华, 肖玉保, 余英, 王庆礼, 陈峻崎, 石雷, 武波, 乔锋, 金幼菊, 赵辉, 陈晓阳, 杨海龙, 李镇宇, 唐森强, 杨俊杰, SteveMcNulty, 杨莉.  不同花色菊花品种花色素成分的初步分析 . 北京林业大学学报, 2006, 28(5): 84-89.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  536
  • HTML全文浏览量:  56
  • PDF下载量:  10
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-23

小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
    基金项目:

    北京市科委项目(Z08050602970801)。

    作者简介:

    姜雪茹。主要研究方向:园林植物生理生态。 Email: hnfgjxr@163.com 地址:100083北京市清华东路35号北京林业大学园林学院。责任作者: 刘燕,教授,博士生导师。主要研究方向:园林花卉栽培与应用。 Email: chbly@163.com 地址:同上。

    姜雪茹。主要研究方向:园林植物生理生态。 Email: hnfgjxr@163.com 地址:100083北京市清华东路35号北京林业大学园林学院。责任作者: 刘燕,教授,博士生导师。主要研究方向:园林花卉栽培与应用。 Email: chbly@163.com 地址:同上。

摘要: 研究常绿阔叶植物冬季变色的生理生化响应对揭示其冬季变色机制具有理论意义,也可为北方冬季绿色景观维护起实际指导作用。本文以‘丽城’小叶黄杨植株冬季不同光照下呈现绿色(GG)、绿棕色(GB)、棕色(BB)、红棕色(RB)和亮红色(RR)5种颜色叶片为对象,研究了不同呈色叶片的色素含量、分布与其活性氧指标(活性氧含量、抗氧化酶活性及氧化损伤程度)的关系。结果表明:绿色(GG)叶片叶肉组织全部呈现绿色,红色叶片在栅栏组织外部细胞层及海绵组织下部细胞层均有不同范围的红色区域出现,且红色深度和范围与叶片表型颜色相一致;与绿色叶片GG相比,冬季变色叶片(GB、BB、RB、RR)类胡萝卜素(Car)含量显著增加,光抑制程度明显加重,活性氧相关指标如过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著升高,且叶片越红,PSⅡ光化学效率越小,Car和H2O2含量越高,两者呈显著正相关;总叶绿素[Chl(a+b)]含量RR最低,RB最高;不同颜色叶片间过氧化物酶(POD)活性变化无一定规律。此外,红色程度最深的RB、RR两种叶片具有最低的超氧自由基(O-2)及丙二醛(MDA)含量,且O-2与Car呈显著负相关。综上所述,不同呈色叶片Car的积累量不同,并且与H2O2水平密切相关,H2O2的增加可能促进了抗氧化酶SOD、CAT活性及Car含量的上调,使红色叶片免受氧化伤害。‘丽城’小叶黄杨冬季叶片呈色与活性氧密切相关,但是不同活性氧种类作用不同,H2O2在其中可能起着积极作用,值得进一步研究。

English Abstract

姜雪茹, 彭金根, 郭翎, 高荣孚, 刘燕. 小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
引用本文: 姜雪茹, 彭金根, 郭翎, 高荣孚, 刘燕. 小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
JIANG Xue-ru, PENG Jin-gen, GUO Ling, GAO Rong-fu, LIU Yan. Relationship between winter leaf reddening and carotenoids, reactive oxygen species in Buxus microphylla L[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
Citation: JIANG Xue-ru, PENG Jin-gen, GUO Ling, GAO Rong-fu, LIU Yan. Relationship between winter leaf reddening and carotenoids, reactive oxygen species in Buxus microphylla L[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(6): 93-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140258
参考文献 (32)

目录

    /

    返回文章
    返回