作物在整个生长过程中遭遇多种胁迫,包括非生物性胁迫及生物性胁迫。非生物性胁迫有极端高温和低温、光照、射线、旱涝、盐碱、重金属和过量用药等。生物性胁迫有昆虫、细菌、真菌、病毒和线虫的侵袭等,每种胁迫都能影响植物体的正常生理代谢活动,严重时则威胁植物的正常生长以致死亡。
植物面对各种胁迫,虽然不能像动物一样做出逃跑反应,但植物也演化出了一系统有效的防御酶、抗氧化酶,以抵御各种胁迫及攻击。
防御酶(PPO、LOX、PAL)
三大防御酶包括多酚氧化酶(PPO) 、脂氧合酶(LOX)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)。
多酚氧化酶(PPO)
植物遭受虫害时,多酚氧化酶(PPO)可将酚氧化成对病原菌有毒害作用的醌、多酚及其氧化物, 能够减少病原菌对植物的损伤。而且,醌类物质有一定毒性,能够对虫害形成有力的防御作用。
脂氧合酶(LOX)
脂氧合酶(LOX)可以催化亚麻酸、亚油酸等多元不饱和酸生成物,经一系列氧化反应最终生成茉莉酸(Jasmonic Acid)。JA含量增加会促使一些蛋白质的生成以防御微生物的病原体和昆虫的侵袭。
苯丙氨酸解氨酶(PAL)
苯丙氨酸解氨酶(PAL)可以促进植物体产生多种次生代谢物质,如类黄酮和
木质素等,这些代谢物质对抗菌物质的合成起关键作用。
抗氧化酶(CAT、POD、SOD)
当作物遭遇逆境胁迫时(旱、涝、盐害、病害等),植物体内活性氧增多,降低细胞膜的稳定性,导至膜细胞膜损伤、渗漏。植物体內含有三大细胞抗氧化酶,包括过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD),具有强大清除活性氧功能,可防止氧化作用对植物细胞的伤害,是植物自我保护及防卫的机制之一。作物抗逆性的形成在很大程度上依赖于这三大抗氧化酶的启动。 |