ROS诱导的氧化应激和细胞程序性死亡对超低温保存后花粉生活力的影响

作     者：任瑞芬 李泽迪 朱梦婷 刘燕 张孔英 Ren Ruifen;Li Zedi;Zhu Mengting;Liu Yan;Zhang Kongying

作者机构：花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室北京林业大学园林学院北京100083 洛阳航天牡丹园有限公司河南洛阳471000 

出 版 物：《北京林业大学学报》 (Journal of Beijing Forestry University)

年 卷 期：2022年第44卷第2期

页      面：82-90页

核心收录：

学科分类：090706[农学-园林植物与观赏园艺] 0907[农学-林学] 09[农学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(31770741)。 

主　　题：种质资源保存 超低温保存 花粉 活性氧 氧化应激 细胞程序性死亡 

摘      要：【目的】超低温保存后花粉生活力呈多种变化情况,已有研究表明活性氧(ROS)是超低温保存后花粉生活力变化的主要原因之一。因此,本研究探讨液氮冻存后花粉生活力与ROS诱导的氧化应激和细胞程序性死亡间的关系,以进一步揭示ROS在超低温保存后花粉生活力变化中的作用机制。【方法】以芍药‘粉玉奴’的花粉为材料,对比分析超低温保存不同时间长度后花粉生活力、ROS生成量、氧化应激以及细胞程序性死亡指标的变化情况。【结果】花粉超低温保存过程中,ROS成分超氧阴离子自由基(O_(2)·-)含量在液氮冻存1个和3个月后相对较高,过氧化氢(H_(2)O_(2))含量随着保存时间的延长显著增加,羟自由基(·OH)含量在保存3个月后开始下降,且H_(2)O_(2)和·OH含量均与花粉生活力显著相关。其次,氧化损伤指标丙二醛(MDA)含量在保存3个月后显著升高,与花粉生活力、H_(2)O_(2)和·OH含量显著相关;细胞程序性死亡(PCD)指标caspase-3-like蛋白酶活性在液氮冻存1个月和3个月后均高于对照,细胞凋亡率在保存5个月和8个月后显著升高,且细胞凋亡率均与花粉生活力、H_(2)O_(2)和·OH含量均显著相关。此外,适宜浓度的外源抗氧化剂(抗坏血酸、谷胱甘肽)和类凋亡抑制剂(caspase-3抑制剂)显著提高了液氮冻存8个月后的花粉生活力。【结论】芍药‘粉玉奴’花粉超低温保存过程中,ROS对超低温保存后的花粉生活力产生了重要的影响,其成分H_(2)O_(2)和·OH的作用尤为突出,其诱发的氧化应激反应和细胞程序性死亡是液氮冻存后花粉生活力变化的重要原因。