谷胱甘肽引发对老化燕麦种胚线粒体抗氧化特性的影响

doi:10.11686/cyxb2023420

摘要/Abstract

摘要：

本研究探讨了谷胱甘肽（glutathione，GSH）引发对老化燕麦种胚线粒体抗氧化能力的影响，以期为种子合理贮藏与利用提供科学依据。试验以老化5 d种子为材料，研究了0.2 mmol·L^-1 GSH引发24 h处理下种胚线粒体抗氧化酶活性、抗氧化物和过氧化氢（H₂O₂）含量的变化规律。结果表明，种子老化导致种胚线粒体内H₂O₂含量显著（P<0.05）升高，过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性均显著（P<0.05）降低，抗坏血酸（AsA）含量无显著变化，GSH含量、AsA/脱氢抗坏血酸（DHA）和GSH/氧化型谷胱甘肽（GSSG）显著（P<0.05）升高，DHA和GSSG含量显著（P<0.05）下降。而GSH引发处理使老化种子胚中线粒体的H₂O₂含量显著（P<0.05）降低，CAT和GR活性显著（P<0.05）升高，POD、SOD、MDHAR、APX、DHAR活性以及AsA、DHA含量和GSH/GSSG有所增加，GSH、GSSG含量和AsA/DHA有所降低，但差异均不显著。综上，GSH引发处理主要通过提高老化燕麦种胚线粒体抗氧化酶活性，降低H₂O₂含量，有效缓解了氧化损伤，维持种子活力。

关键词: GSH引发, 种子老化, 燕麦, 抗氧化能力, 种子活力

Abstract:

This study investigated the effects of glutathione （GSH） priming on the antioxidant capacity of aged oat （Avena sativa） seed embryo mitochondria， aiming to provide scientific evidence for the improving outcomes of storage and utilization of seeds. Using 5-day-old aged seeds， this experiment examined the variations in antioxidant enzyme activity， and antioxidant and hydrogen peroxide （H₂O₂） contents in embryo mitochondria treated by priming with 0.2 mmol·L^-1 GSH for 24 hours. The results indicated that seed aging significantly （P<0.05） increased the H₂O₂ content in the embryo mitochondria and significantly （P<0.05） decreased the activities of antioxidant enzymes catalase （CAT）， peroxidase （POD）， superoxide dismutase （SOD）， ascorbate peroxidase （APX）， monodehydroascorbate reductase （MDHAR）， glutathione reductase （GR）， and dehydroascorbate reductase （DHAR）. The content of ascorbic acid （AsA） showed no significant change， while GSH content， AsA/dehydroascorbic acid （DHA） ratio， and GSH/oxidized glutathione （GSSG） ratio significantly （P<0.05） increased， and DHA and GSSG contents significantly （P<0.05） decreased. Moreover， GSH priming treatment in aged seeds significantly （P<0.05） decreased H₂O₂ content and significantly （P<0.05） increased the activities of CAT and GR in the embryo mitochondria. POD， SOD， MDHAR， APX， DHAR activities， AsA and DHA contents and GSH/GSSG ratio showed an increase， GSH and GSSG contents and AsA/DHA ratio showed a decrease， but none of these differences were significant. In conclusion， GSH priming treatment effectively mitigated oxidative damage and maintained seed vigor mainly by enhancing mitochondrial antioxidant enzyme activities and reducing H₂O₂ content in aged oat seed embryos.

Key words: GSH priming, seed aging, oat, antioxidant capacity, seed vigor

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图/表 6

图1 GSH引发处理对燕麦老化种胚线粒体H2O2含量的影响不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05），下同。Different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level among different treatments， the same below.

Fig.1 Effect of glutathione （GSH） priming treatment on the content of mitochondrial H2O2 of aged oat embryo

图2 GSH引发处理对燕麦老化种胚线粒体抗氧化酶活性的影响CAT：过氧化氢酶Catalase； GR：谷胱甘肽还原酶Glutathione reductase； MDHAR：单脱氢抗坏血酸还原酶Monodehydroascorbate reductase； APX：抗坏血酸过氧化物酶Ascorbate peroxidase； SOD：超氧化物歧化酶Superoxide dismutase； DHAR：脱氢抗坏血酸还原酶Dehydroascorbate reductase； POD：过氧化物酶Peroxidase. 下同The same below.

Fig.2 Effect of glutathione （GSH） priming treatment on the activity of mitochondrial antioxidant enzymes of aged oat embryo

图3 GSH引发处理对燕麦老化种胚线粒体抗氧化物含量的影响AsA：抗坏血酸Ascorbic acid； DHA：脱氢抗坏血酸Dehydroascorbic acid； GSH：谷胱甘肽Glutathione； GSSG：氧化型谷胱甘肽Oxidized glutathione. 下同The same below.

Fig.3 Effect of glutathione （GSH） priming treatment on the content of mitochondrial antioxidant of aged oat embryo

图4 燕麦种胚线粒体抗氧化相关指标的聚类分析

Fig.4 Cluster analysis on mitochondrial antioxidant related indexes of oat seed embryos

图5 燕麦种胚线粒体抗氧化相关指标热图

Fig.5 Heatmap of mitochondrial antioxidant related indexes of oat seed embryos

图6 GSH引发处理对老化燕麦种胚线粒体抗氧化特性的影响红色方框表示升高，绿色方框表示降低，*表示差异显著（P<0.05），正方形从左到右表示DS/CK和GSH/DS。Red boxes indicate an increase， green boxes indicate a decrease， * indicate significant difference （P<0.05）， and squares from left to right indicate DS/CK and GSH/DS. MDHA：单脱氢抗坏血酸Monodehydroasorbate.

Fig.6 Effects of GSH priming treatment on the mitochondrial antioxidant characteristics in aged oat seed embryos

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