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外源褪黑素对锑胁迫下水稻幼苗生长和抗氧化系统的影响

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环境科学 2023年第4期44卷 2356-2364页

作者：储玉檀李颜黄益宗保琼莉孙红羽黄永春农业农村部环境保护科研监测所天津300191

为了探讨外源添加褪黑素(MT)对锑(Sb)胁迫下水稻幼苗影响,以华润2号水稻幼苗为研究对象进行水培实验,采用荧光探针定位技术对水稻幼苗根尖的活性氧(ROS)进行荧光定位,并对水稻幼苗根部根系活力、丙二醛(MDA)含量、 ROS(H_(2)O_(2)、 O_(... 详细信息

为了探讨外源添加褪黑素(MT)对锑(Sb)胁迫下水稻幼苗影响,以华润2号水稻幼苗为研究对象进行水培实验,采用荧光探针定位技术对水稻幼苗根尖的活性氧(ROS)进行荧光定位,并对水稻幼苗根部根系活力、丙二醛(MDA)含量、 ROS(H_(2)O_(2)、 O_(2)^(-)·)含量、抗氧化酶(SOD、 POD、 CAT、 APX)活性和抗氧化剂(GSH、 GSSG、 AsA、 DHA)含量进行分析.结果表明,外源添加MT能缓解Sb胁迫对水稻幼苗生长的不利影响,提高水稻幼苗的生物量;与单独Sb处理相比,添加100μmol·L^(-1)的MT使水稻根系活力和总根长分别提高44.1%和34.7%,MDA、 H_(2)O_(2)和O_(2)^(-)·含量分别降低37.0%、 32.7%和40.5%.此外,MT处理不仅使POD和CAT活性分别提高54.1%和21.8%,还能调节AsA-GSH循环.由此可见,外源添加100μmol·L^(-1)MT可以促进水稻幼苗生长,提高水稻幼苗抗氧化能力,缓解Sb胁迫对水稻的脂质过氧化损害,从而提高水稻幼苗在Sb胁迫下的抗逆性.

关键词：锑胁迫水稻褪黑素(MT) 抗氧化系统 AsA-GSH循环

抗氧化系统在H2S和NO信号交互作用诱导玉米幼苗耐热性形成中的作用

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抗氧化系统在H2S和NO信号交互作用诱导玉米幼苗耐热性形成中的作用

作者：孙玉莹云南师范大学

学位级别：硕士

随着全球变暖和极端天气的发展,高温已成为制约农作物产量的主要非生物胁迫因子,探究作物耐热性形成的机理在农业生产中具有重要指导作用。本研究以重要的粮食作物玉米(Zea mays L.)为实验材料,探究硫化氢(hydrogen sulfide,HS)信号和... 详细信息

随着全球变暖和极端天气的发展,高温已成为制约农作物产量的主要非生物胁迫因子,探究作物耐热性形成的机理在农业生产中具有重要指导作用。本研究以重要的粮食作物玉米(Zea mays L.)为实验材料,探究硫化氢(hydrogen sulfide,HS)信号和一氧化氮(nitric oxide,NO)信号的交互作用以及抗氧化系统在二者交互作用诱导玉米幼苗耐热性形成中的作用,得到以下结果:为研究HS和NO交互作用对玉米幼苗耐热性的影响,用HS和NO供体及清除剂和抑制剂分别处理玉米幼苗。结果表明,用HS供体硫氢化钠(sodium hydrosulfide,Na HS)、NO供体硝普纳(sodium nitroprusside,SNP)单独及组合处理,可提高高温胁迫后玉米幼苗的存活率,降低相对电导率和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量。此外,高温胁迫后,与对照相比,分别用HS合成抑制剂炔丙基甘氨酸(propargyl glycine,PAG)、羟胺(hydroxylamine,HA)、丙酮酸钠(sodium pyruvate,SP)和清除剂亚牛磺酸(hypotaurine,HT)与SNP组合处理,可显著提高高温胁迫后玉米幼苗的存活率,降低相对电导率;而与SNP单独处理相比,分别用PAG、HA、SP和HT与SNP组合处理,可显著降低相对电导率。此外,与对照相比,用NO清除剂PTIO(2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl,PTIO)和次甲基蓝(methylene blue,MB)及抑制剂钨酸钠(sodium tungstate,ST)和N-ω-硝基-L-精氨酸(N-ω-nitro-L-arginine,NNA)及与Na HS组合处理,可降低玉米幼苗的相对电导率,而与Na HS单独处理相比,可分别降低玉米幼苗的存活率、MDA的含量和组织活力。这些结果都表明HS与NO在玉米幼苗的耐热性行成中存在交互作用。为进一步阐明HS和NO的交互作用,测定了内源HS和NO的含量和代谢酶的活性。结果表明:Na HS可提高内源HS的含量,同时降低LCD1的表达,这种效应被HT所逆转;而SNP可提高LCD1的表达,提高LCD和DCD的活性,诱导内源HS的积累,这种效应被PTIO所逆转。此外,SNP可提高内源NO含量,同时降低NR的相对表达量,这种效应可被PTIO所逆转,而用PTIO和HT处理则提高硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)活性。这些结果进一步支持第一部分中的HS和NO的交互作用,同时也暗示NO可诱导HS信号。上述结果表明HS和NO存在交互作用,且这种交互作用可提高玉米幼苗的耐热性。为进一步探究这种交互作用提高玉米幼苗耐热性的机理,检测了抗氧化系统的活力。与对照相比,用Na HS和SNP单独及组合处理,可提高高温胁迫后抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)的活性及总酚和黄酮的含量,降低脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR)的活性。与SNP单独处理相比,分别用PAG、HA、SP和HT与SNP组合处理,可显著降低高温胁迫后谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的活性及总酚、脱氢抗坏血酸(dehydroascorbic acid,DHA)和抗坏血酸总量的含量,同时降低DHAR的表达及单脱氢抗坏血酸还原酶(mondehydroascorbate reductase,MDHAR)的活性。此外,与Na HS单独处理相比,分别用PTIO、MB、NNA和ST与Na HS组合处理,可显著降低过氧化物酶(peroxidase,POD)的活性及抗坏血酸(ascorbic acid,As A)的含量和抗坏血酸总量,同时降低CAT1的表达量,而显著提高MDHAR的活性。这些结果进一步表明,抗氧化系统参与HS和NO交互作用诱导的玉米幼苗耐热性的形成。综上所述,HS和NO在玉米幼苗耐热性形成中存在交互作用,且抗氧化系统参与HS和NO交互作用诱导玉米幼苗耐热性的形成。

关键词：玉米幼苗硫化氢一氧化氮信号交互作用抗氧化系统耐热性

磷素后移对药隔期倒春寒小麦旗叶光合及抗氧化系统的影响

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中国农业气象 2023年第2期44卷 123-132页

作者：孙东岳许辉刘倩倩许波吴兆晨魏凤珍陈翔李金才安徽农业大学农学院/农业农村部华东地区作物栽培科学观测站合肥230036 江苏省现代作物生产协同创新中心南京210095

以抗倒春寒能力强的小麦品种“烟农19”(YN19)和抗倒春寒能力弱的小麦品种“新麦26”(XM26)为供试材料,利用人工气候箱开展盆栽低温模拟实验。实验设置对照(日均气温15℃,夜间最低温度11℃,CK)和低温(-4℃,LT)两个温度处理,设置常规施磷... 详细信息

以抗倒春寒能力强的小麦品种“烟农19”(YN19)和抗倒春寒能力弱的小麦品种“新麦26”(XM26)为供试材料,利用人工气候箱开展盆栽低温模拟实验。实验设置对照(日均气温15℃,夜间最低温度11℃,CK)和低温(-4℃,LT)两个温度处理,设置常规施磷(基肥:拔节肥为10:0,R1)和磷肥后移(基肥:拔节肥为5:5,R2)两种施磷肥模式,低温处理时长为4h·d-1。测定小麦开花期和灌浆期旗叶光合、抗氧化生理指标及成熟期产量并进行分析,以探明磷素后移对药隔期倒春寒下小麦旗叶生长的缓解机理。结果表明:(1)LT处理较CK处理,供试两品种旗叶叶绿素相对含量(SPAD值)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均显著下降(P抗氧化酶(SOD、CAT)活性显著下降,丙二醛(MDA)含量显著增加。(3)本实验条件下,LT处理使供试两品种穗粒数、千粒重及单茎产量较CK显著降低。(4)LTR2与LTR1比较,XM26开花期和YN19灌浆期旗叶SPAD值分别显著提高了7.3%和10.1%;XM26和YN19旗叶开花期的Pn显著提高8.5%和16.2%,灌浆期显著提高8.0%和8.7%,Gs、Tr和Ci影响差异不显著。(5)LTR2与LTR1比较,XM26旗叶开花期和灌浆期SOD活性显著提高9.0%和5.7%,CAT活性显著提高12.4%和30.9%,MDA含量显著降低7.9%和7.3%;YN19旗叶开花期和灌浆期SOD活性显著提高7.7%和8.2%,CAT活性显著提高20.8%和25.5%,MDA含量显著降低6.8%和7.0%。(6)R2较R1显著提高LT处理XM26的穗粒数8.4%,对两品种千粒重无显著影响,XM26和YN19单茎产量挽回率可达8.9%和9.9%。综上所述,磷素后移可有效增强小麦旗叶细胞抗氧化能力,降低细胞膜脂过氧化程度,提高小麦旗叶的光合能力。通过抗氧化及光合能力两方面协同缓解药隔期倒春寒下小麦生育中后期旗叶生长状况,增加主茎穗粒数和千粒重,保“源”增“库”,达到无灾稳产增产、有灾减损止损的效果。

关键词：倒春寒磷素小麦光合抗氧化系统

外源褪黑素对盐胁迫下燕麦幼苗生长及抗氧化系统的影响

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草地学报 2023年第2期31卷 396-403页

作者：李嘉文麻冬梅苏立娜张玲侯汶君杭嘉慧宁夏大学西北土地退化与生态系统恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏大学生态环境学院宁夏银川750021

褪黑素作为一种吲哚胺类生长激素,具有多种生物学功能,能够调节植物的逆境胁迫中的防御反应。为探究外源褪黑素对盐胁迫下耐盐饲用燕麦(Avena sativa L.)幼苗‘白燕7号’的表型和生理的调节作用。本研究在人工气候室进行,采用根灌水培培... 详细信息

褪黑素作为一种吲哚胺类生长激素,具有多种生物学功能,能够调节植物的逆境胁迫中的防御反应。为探究外源褪黑素对盐胁迫下耐盐饲用燕麦(Avena sativa L.)幼苗‘白燕7号’的表型和生理的调节作用。本研究在人工气候室进行,采用根灌水培培养,比较在单独盐胁迫和盐与褪黑素复合处理下,‘白燕7号’表型指标、渗透调节物质、膜脂过氧化程度、抗氧化系统活性、编码抗氧化物酶相关基因的表达量变化。研究结果表明:与盐胁迫处理相比,添加外源褪黑素后‘白燕7号’幼苗的株高和根长显著增高,氧化胁迫造成的膜损伤减轻,且脂氧合酶相关基因LOX表达水平下调,同时渗透失衡得到有效缓解;在清除活性氧方面,编码抗氧化物酶的相关基因表达量上调,酶活性显著提高,抗氧化系统活性显著提升,外源褪黑素最为适宜的浓度为150μmol·L^(-1)。这些结果说明外源褪黑素在缓解燕麦盐胁迫方面起重要作用。

关键词：燕麦外源褪黑素抗氧化系统

罗红霉素对大型溞生殖生长及抗氧化系统的影响

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环境科学 2021年第6期42卷 3074-3083页

作者：张凌玉刘建超冷阳陆光华河海大学环境学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 长江水利委员会河湖保护与建设运行安全中心武汉430010

罗红霉素(ROX)在水环境中广泛赋存,并产生一定的生态毒理效应.为了进一步认知ROX对水生生物的负面影响,以大型溞为模式生物研究了ROX在生殖、生长及抗氧化系统方面的急慢性毒理效应.结果发现ROX对大型溞的急性毒性等级为Ⅲ级(48h-LC_(50... 详细信息

罗红霉素(ROX)在水环境中广泛赋存,并产生一定的生态毒理效应.为了进一步认知ROX对水生生物的负面影响,以大型溞为模式生物研究了ROX在生殖、生长及抗氧化系统方面的急慢性毒理效应.结果发现ROX对大型溞的急性毒性等级为Ⅲ级(48h-LC_(50)为60.26 mg·L^(-1),96h-LC_(50)为39.81 mg·L^(-1)).0.5μg·L^(-1)和50μg·L^(-1)的ROX均显著增加了大型溞的产卵胎次,提高了大型溞的产卵总量和每胎产卵量.暴露初期ROX改变了大型溞的性成熟时间,大型溞通过调节产卵胎数和单胎产卵数量,弥补ROX造成的环境胁迫,50μg·L^(-1)ROX显著提升了大型溞的内禀增长率.ROX暴露组中大型溞均出现了体长变短、心率失调和游泳活性抑制现象.50μg·L^(-1)ROX对POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)和GSH-Px(谷胱甘肽)的抑制率接近50%,对MDA(丙二醛)的诱导甚至超过100%,造成机体内活性氧蓄积,损伤细胞膜.大型溞通过上调per06表达,增强体内免疫应答,但gst和gst-theta表达受到抑制下调,解毒作用减弱,ROX抑制了大型溞jhe、ecra、ecrb、rxr、vg1、vg2和vit-2基因表达,致使保幼激素和甲状腺激素分泌紊乱和卵黄蛋白合成受阻,影响其生长发育和种群稳定.本结果为水环境中ROX对水生生物的生殖和生长及在蛋白水平和基因水平的响应提供了借鉴.

关键词：罗红霉素(ROX) 大型溞抗氧化系统生长发育生态毒理

Cd胁迫下不同外源植物激素对水稻幼苗抗氧化系统及Cd吸收积累的影响

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环境科学 2021年第4期42卷 2040-2046页

作者：张盛楠黄益宗李颜保琼莉黄永春农业农村部环境保护科研监测所天津300191

为了探讨外源添加植物激素对Cd胁迫下水稻幼苗的抗氧化系统及Cd吸收积累情况的影响,减少Cd在植物体内的运输和积累,从而来缓解Cd对水稻的胁迫.以中嘉早17水稻幼苗为研究对象,进行水培试验,设置0、5和25μmol·L^(-1)这3个Cd浓度处理,3... 详细信息

为了探讨外源添加植物激素对Cd胁迫下水稻幼苗的抗氧化系统及Cd吸收积累情况的影响,减少Cd在植物体内的运输和积累,从而来缓解Cd对水稻的胁迫.以中嘉早17水稻幼苗为研究对象,进行水培试验,设置0、5和25μmol·L^(-1)这3个Cd浓度处理,3种外源植物激素处理:不添加植物激素、100μmol·L^(-1)褪黑素(MT)、0.2μmol·L^(-1)2,4-表油菜素内酯(EBL)和0.2μmol·L^(-1)茉莉酸(JA),共12个处理,每个处理重复3次.测定水稻幼苗体内Cd的含量,同时也对水稻幼苗地上部及根部丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量进行分析.结果表明,在5μmol·L^(-1)和25μmol·L^(-1)Cd胁迫下,外源添加MT、EBL和JA使地上部MDA含量显著降低了11%~24%,但是根系与地上部情况恰好相反,添加3种外源物质均导致根系中MDA含量增加,其中MT和EBL现象明显,在5μmol·L^(-1)Cd胁迫下,与CK相比,分别提高了45.5%和20.0%;在25μmol·L^(-1)Cd胁迫下,分别提高了46.2%和19.8%.外源添加植物激素可显著增加水稻幼苗地上部和地下部POD、CAT的活性,降低GSH以及Cd的含量,在5μmol·L^(-1)Cd胁迫下,添加MT、EBL和JA导致水稻地上部Cd含量分别降低39.4%、40.1%和51.6%,根部分别降低38.9%、40.2%和7.0%;25μmol·L^(-1)Cd胁迫下,地上部Cd含量分别降低18.9%、14.5%和35.6%,根部分别降低85.3%、81.1%和56.5%.由此可见,通过外源添加低浓度植物激素MT、EBL和JA,可缓解Cd对水稻的胁迫,降低Cd对水稻的毒害作用.

关键词：水稻镉(Cd) 褪黑素 2,4-表油菜素内酯茉莉酸抗氧化系统

亚甲基蓝对罗氏沼虾组织结构、抗氧化系统及免疫能力的影响

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淡水渔业 2023年第1期53卷 49-56页

作者：敖士齐翟乾纪鹏高炜峰李杰张晓君高晓建姜群扬州大学动物科学与技术学院江苏扬州225009

为保障亚甲基蓝在甲壳动物养殖中的安全使用,本研究以罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)为对象,采用半静水式方法开展急性毒性实验,并通过暴露和清水恢复实验,分析亚甲基蓝对罗氏沼虾组织结构、抗氧化系统及免疫能力的损伤。结果显示... 详细信息

为保障亚甲基蓝在甲壳动物养殖中的安全使用,本研究以罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)为对象,采用半静水式方法开展急性毒性实验,并通过暴露和清水恢复实验,分析亚甲基蓝对罗氏沼虾组织结构、抗氧化系统及免疫能力的损伤。结果显示:水温25℃下,亚甲基蓝对罗氏沼虾的24、48、72和96 h半数致死浓度(LC 50)分别为209.7、54.7、6.1和2.8 mg/L,安全浓度为1.1 mg/L。1.4 mg/L亚甲基蓝暴露4 d后,罗氏沼虾肝胰腺、鳃和肠道组织出现病理损伤,肝胰腺组织中丙二醛(MDA)和过氧化氢(H_(2)O_(2))大量积累,超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、碱性磷酸酶(AKP)和酸性磷酸酶(ACP)的活性显著低于对照组,免疫相关基因热休克蛋白(HSP)表达水平显著升高,酚氧化酶原(proPO)、TOLL样受体(TLR)和凝集素(LEC)基因表达水平显著降低。转移至清水中养殖7 d后,肝胰腺组织中的MDA和H_(2)O_(2)含量,SOD、GSH-Px、AKP和ACP活性,以及免疫基因表达量恢复至对照组水平,但肝胰腺、鳃和肠组织的病理损伤并未完全恢复。

关键词：亚甲基蓝罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii) 急性毒性组织病理变化抗氧化系统免疫功能

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硫化氢通过介导抗氧化系统提高谷子抗旱性

四川农业大学学报 2023年第4期41卷 573-581页

作者：郝雪峰亢春霞景秀清张笑丁玉勤太原师范学院生物科学与技术学院山西晋中030619

【目的】探讨硫化氢是否通过介导抗氧化系统提高谷子抗旱性。【方法】选择晋谷21号谷子作为研究对象,采用土培的方法,研究4个不同处理(水、干旱、干旱+硫化氢、干旱+羟胺)分别对谷子幼苗的生长、形态、叶片受损程度、叶片丙二醛和过氧... 详细信息

【目的】探讨硫化氢是否通过介导抗氧化系统提高谷子抗旱性。【方法】选择晋谷21号谷子作为研究对象,采用土培的方法,研究4个不同处理(水、干旱、干旱+硫化氢、干旱+羟胺)分别对谷子幼苗的生长、形态、叶片受损程度、叶片丙二醛和过氧化氢含量、叶片抗氧化剂含量以及抗氧化酶活性的影响。【结果】干旱胁迫处理下,100µmol/L的硫氢化钠显著促进了谷子幼苗的生长,并维持了其正常的形态;显著提高了幼苗的抗氧化剂含量以及抗氧化酶活性,致使叶片内丙二醛和过氧化氢的含量显著降低,从而减轻了叶片的受损害程度,增强了谷子的抗旱能力。【结论】信号分子硫化氢可以通过介导抗氧化系统提高谷子抗旱性,这为深入研究硫化氢的生理功能提供了参考依据,也为基于硫化氢信号的新型植物抗旱剂的研发提供了理论基础。

关键词：干旱胁迫谷子硫化氢抗氧化系统

褪黑素对镉胁迫下蒿柳抗氧化系统及叶肉细胞超微结构的影响

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西北林学院学报 2024年

作者：殷佳慧宁崴李奥李霞刘俊祥孙振元中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 吉林农业大学林学与草学学院吉林省林草遗传育种重点实验室

短轮伐期木本植物蒿柳(Salix viminalis)具有镉(Cd)污染修复潜力,但对高浓度Cd耐性低,改善其生长状态是提高Cd污染植物修复效率的关键。研究褪黑素(MEL)对高浓度Cd条件下蒿柳抗氧化系统的调控机制,有助于揭示MEL对木本植物抗氧化系统响... 详细信息

短轮伐期木本植物蒿柳(Salix viminalis)具有镉(Cd)污染修复潜力,但对高浓度Cd耐性低,改善其生长状态是提高Cd污染植物修复效率的关键。研究褪黑素(MEL)对高浓度Cd条件下蒿柳抗氧化系统的调控机制,有助于揭示MEL对木本植物抗氧化系统响应Cd胁迫的生理调控模式,为MEL在植物修复技术中的应用提供实践指导。以同一无性系蒿柳扦插苗为试材,设定4个处理,空白对照(BT)、叶施MEL(MT)、Cd胁迫(CT)及叶施MEL后Cd胁迫(MCT)。研究MEL对Cd胁迫下蒿柳活性氧水平、脂质过氧化程度及抗氧化系统的调控模式,探讨MEL对叶肉细胞超微结构的保护作用。在处理后第7天,Cd胁迫下蒿柳根过氧化氢及丙二醛(MDA)含量提高69%和28%,过氧化氢酶(CAT)活性降低49%。叶施MEL后叶CAT、谷胱甘肽还原酶(GR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性分别提高120%、33%和23%,根超氧化物歧化酶(SOD)和GR活性提高60%和36%。在处理后第21天,Cd胁迫下蒿柳叶超氧阴离子和MDA含量提高70%和81%,MDHAR活性降低47%,叶肉细胞器消失;根过氧化氢和MDA含量提高124%和69%,MDHAR活性降低36%。叶施MEL后叶超氧阴离子和MDA含量降低25%和36%,SOD、过氧化物酶(POD)、CAT、GR和MDHAR活性分别提高26%、34%、22%、27%和141%,叶肉细胞结构完整;根过氧化氢和MDA含量降低35%和40%,POD、GR和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性提高25%、33%和10%。MEL通过提高过氧化物酶、根超氧化物歧化酶及叶过氧化氢酶活性提升镉胁迫下蒿柳的抗氧化能力,通过提高单脱氢抗坏血酸还原酶活性增加抗坏血酸含量,通过提高谷胱甘肽还原酶和根谷胱甘肽S-转移酶活性增加谷胱甘肽含量,以促进其抗坏血酸谷胱甘肽循环。这些过程稳定了镉胁迫下蒿柳地上及地下部的活性氧水平,减轻脂质过氧化程度并降低膜透性。从而保护镉胁迫下蒿柳叶肉细胞及叶绿体结构完整。

关键词：褪黑素镉蒿柳抗氧化系统