人工老化對大豆種子線粒體結(jié)構(gòu)功能和抗氧化系統(tǒng)的影響.pdf

1、線粒體是為種子萌發(fā)提供能量和中間物質(zhì)的細(xì)胞器。前人研究表明,線粒體是種子最先老化損傷的部位。因此,開展老化對線粒體結(jié)構(gòu)、功能及抗氧化系統(tǒng)影響的研究有助于從線粒體水平揭示種子的衰老機(jī)理,提出延緩和預(yù)測種子衰老理論和技術(shù)。本研究以大豆[Glycine max(L.)Merr.]品種“中豆27”種子為實驗材料,含水量回濕至14％后進(jìn)行40℃老化處理,通過透射電子顯微鏡觀察、耗氧速率測定、酶活性測定等方法,分析人工老化對大豆胚軸線粒體結(jié)構(gòu)、功能

2、及抗氧化系統(tǒng)的影響,以期從線粒體角度揭示種子的衰老機(jī)理,為種質(zhì)資源的安全保存提供理論指導(dǎo)。獲得結(jié)果如下:
　　 1.老化影響了大豆胚軸線粒體的結(jié)構(gòu),抑制了種子萌發(fā)過程中線粒體的發(fā)育與修復(fù)。電鏡觀察發(fā)現(xiàn),CK種子胚軸線粒體含有大量發(fā)育完整的脊,具有清晰可辨的內(nèi)外膜,具有典型的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)；而老化種子線粒體發(fā)生腫脹,外膜逐漸降解,脊的數(shù)量逐漸減少直至消失,基質(zhì)變稀,形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重改變。Percoll密度梯度分離分析表明,CK種子胚

3、軸中主要含有重型線粒體；而隨著老化時間的延長,重型線粒體逐漸減少,輕型線粒體逐漸增多,表明老化抑制了種子萌發(fā)過程中輕型線粒體向重型線粒體的發(fā)育與修復(fù)。線粒體完整性測定表明,老化降低了大豆胚軸線粒體的完整性。
　　 2.老化降低了大豆胚軸線粒體的功能。對COX,MDH活性測定表明,老化降低了COX和MDH活性,說明老化導(dǎo)致線粒體的活性和TCA循環(huán)功能降低。通過耗氧能力分析發(fā)現(xiàn),老化降低了以NADH、琥珀酸為底物的呼吸速率和RCR,

4、說明降低了線粒體的呼吸能力和氧化磷酸化效率。線粒體結(jié)構(gòu)和功能的降低可能導(dǎo)致電子傳遞鏈中電子傳遞受阻,電子漏增加,一方面可能導(dǎo)致ROS的爆發(fā),加劇氧化損傷；另一方面可能導(dǎo)致線粒體不能產(chǎn)生足夠的能量和中間物質(zhì)以供種子萌發(fā)。
　　 3.老化降低了大豆胚軸線粒體的抗氧化能力。對線粒體抗氧化酶活性、抗氧化劑含量測定表明,線粒體抗氧化酶的活性(SOD,APX,MDHAR和GR)隨著老化程度的加劇均迅速降低,而DHAR活性的降低較為緩慢；老化

5、也影響線粒體中抗氧化劑的含量和比例,ASC含量和ASC／DHA,以及GSH含角和GSH／GSSG隨著老化的進(jìn)程顯著降低；DHA的含量先增加后保持不變,而GSSG的含量先減少后保持不變。抗氧化能力的降低使線粒體無法有效抑制因線粒體結(jié)構(gòu)和功能受損導(dǎo)致的ROS的積累,加劇氧化損傷。老化初期胚軸中O2-產(chǎn)生速率和H2O2的含量的上升驗證了ROS的積累。
　　 4.ROS積累導(dǎo)致的氧化損傷可能是種子活力喪失的原因之一。結(jié)果表明,老化降低了