低氧胁迫下活性氧与抗氧化酶调控大麦根系通气组织形成的机制研究

本研究针对植物地下部缺氧引发通气组织形成的机制问题，由研究人员通过水培实验揭示了大麦根系在低氧环境中H2O2动态变化与抗氧化酶（POD/APX）的调控作用，发现早期H2O2积累触发通气组织形成，后期酶活性升高维持根系存活，为作物抗逆育种提供重要理论依据。

　　

分子氧是植物生命活动的重要因子。其缺乏会导致低氧（hypoxia）状况，常发生于植物地下部分过度湿润时。为应对低氧胁迫，许多植物会形成溶生性通气组织（lysigenous aerenchyma），承担氧气输送功能。该形成机制尚未完全明晰。本研究通过水培实验系统描述了大麦（Hordeum vulgare L.）根系在低氧条件下形成通气组织过程中的解剖学、形态学、生理学及生化变化。

缺氧环境抑制了根系生长并降低其呼吸速率，但未影响地上器官发育。低氧处理第8天，根系中形成通气组织，此时过氧化氢（H₂O₂）含量较对照组升高2.6倍。抗氧化酶活性偏低是H₂O₂累积的主因。至第28天，苯胺（benzidine）、愈创木酚（guaiacol）及抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase, APX）活性显著上升，促使H₂O₂浓度回落。研究表明，根系生长早期（第8天）H₂O₂浓度升高是通气组织形成的触发因子；后期抗氧化酶对活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的清除作用则保障了根系在低氧环境中的存活。