园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (1): 121-132.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-1116
收稿日期:
2023-09-21
修回日期:
2023-12-02
出版日期:
2024-01-25
发布日期:
2024-01-16
通讯作者:
基金资助:
JIN Tian1, XU Yuemei1, KUANG Guanling1, LIU Guidong1,2,*()
Received:
2023-09-21
Revised:
2023-12-02
Published:
2024-01-25
Online:
2024-01-16
摘要:
为明确缺硼胁迫对枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]幼苗根系损伤的机制,采用营养液培养法研究缺硼对枳幼苗根系生长发育、线粒体活性氧代谢、抗氧化酶活性变化、线粒体特性和线粒体超微结构的影响。结果表明:缺硼处理抑制了枳幼苗根系生长,根系总根长、总表面积、总体积、平均直径及根系生物量均明显降低,根系活力也显著下降。缺硼处理降低了根系线粒体超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,增加了过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量。缺硼处理还使线粒体膜吸光度变化值降低,说明增大了线粒体膜透性转换孔开放程度。缺硼处理降低了线粒体膜流动性、线粒体膜电位和细胞色素c/a值,线粒体功能受损导致ATP合成明显减少。透射电镜观察结果显示缺硼处理的根系线粒体结构被破坏,线粒体内嵴减少,出现空泡化现象。综上,缺硼会显著抑制枳幼苗的生长发育,其作用机制可能与线粒体结构与功能受损有关。
金天, 徐月美, 邝冠翎, 刘桂东. 缺硼胁迫对枳幼苗根系生长及线粒体功能的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(1): 121-132.
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图2 缺硼对枳幼苗根系生长发育的影响 * 表示在0.05水平差异显著,** 表示在0.01水平差异显著,下同。
Fig. 2 Effects of boron deficiency on root growth and development of trifoliate orange seedlings * indicate significant difference at 0.05 level,and ** indicate significant difference at 0.01 level. The same below.
图4 缺硼对根系线粒体H2O2、丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响
Fig. 4 Effects of boron deficiency on the concentrations of H2O2 and malondialdehyde and antioxidant enzyme activities in root mitochondria
图6 缺硼对根系细胞和线粒体超微结构的影响 CW:细胞壁;M:线粒体。
Fig. 6 Effect of boron deficiency on the ultrastructure of root cells and mitochondria CW:Cell wall;M:Mitochondria.
图7 缺硼对枳幼苗根系线粒体影响示意图 SOD:超氧化物歧化酶;POD:过氧化物酶;CAT:过氧化氢酶;ROS:活性氧;MDA:丙二醛;MPTP:线粒体膜透性转换孔;Cyt a:细胞色素a;Cyt c:细胞色素c;TCA:三羧酸循环;“+”:阳离子;mETC:线粒体电子传递链;ATP:腺苷三磷酸。 图中罗马数字代表电子传递复合体。实线表示已建立的关系,虚线表示可能的关系。
Fig. 7 Diagram showing the effect of boron deficiency on root mitochondria in trifoliate orange seedlings SOD:Superoxide dismutase;POD:Peroxidase;CAT:Catalase;ROS:Reactive oxygen species;MDA:Malondialdehyde;MPTP:Mitochondrial permeability transition pore;Cyt a:Cytochrome a;Cyt c:Cytochrome c;TCA:Tricarboxylic acid cycle;“+”:Cations;mETC:Mitochondrial respiratory electron transport chain. ATP:Adenosine triphosphate. The Roman numerals represent mitochondrial complex. Solid lines represent established interactions and dashed lines indicate proposed interactions.
图8 缺硼影响枳幼苗根系发育的可能机制 SOD:超氧化物歧化酶;POD:过氧化物酶;CAT:过氧化氢酶;ROS:活性氧;MDA:丙二醛; MPTP:线粒体膜透性转换孔;Cyt c/a:细胞色素c/a;ATP:腺苷三磷酸。实线表示已建立的关系,虚线表示可能的关系。
Fig. 8 Possible mechanism of boron deficiency affecting root development of trifoliate orange seedlings SOD:Superoxide dismutase;POD:Peroxidase;CAT:Catalase;ROS:Reactive oxygen species;MDA:Malondialdehyde;MPTP:Mitochondrial permeability transition pore;Cyt c/a:Cytochrome c/a;ATP:Adenosine triphosphate. Solid lines represent established interactions and dashed lines indicate proposed interactions.
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