臭氧对敏感植物天然抗性的损伤外文翻译资料

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臭氧对敏感植物天然抗性的损伤

摘要：

近几十年期间在世界上的许多工业和城镇地区，外界臭氧浓度的不断增加有危害植物和人类健康的危险。保护感光植物免受臭氧损害应该通过对用耐受度更强的生物型和化学杀虫剂的应用来改善。然而，综合性杀虫剂的使用将会污染环境和减少农作物产量，也可能使作物对杀虫剂产生依赖。因此，发展可选择的环保型的抗氧化剂，例如，以天然植物抗氧化剂为基础的化合物，十分迫切。文中，回顾了寻找可能保护感光植物免受臭氧损害的天然植物抗氧化剂的潜能。本文对一下抗氧化剂进行了讨论：1.维生素C及衍生物；2.植物激素；3.黄酮类和4聚胺。研究它们对臭氧光敏感作物的生理保护作用，研究抗氧化剂因田间广泛施用可能带来的毒性。一些问题需要进一步的研究。

关键字：环境臭氧毒性，大气污染，臭氧胁迫，作物保护，天然抗氧化剂

简介：

在世界上的很多工业区和乡村，外界臭氧浓度的不断增加正在成为一个大气污染的主要问题。外界臭氧水平的增加对人类健康，农作物和自然植被都有负面影响(Benton et al. 2000; Crosset al. 2002; Krupa 2003; Thwaites et al. 2006).据估计在47个欧洲国家的23种作物中，臭氧感应引起的损失大约为每年67plusmn;25亿或者，在2000年全部农作物产量的2%（Holland et al.2006）欧洲作物超过20%的产量被认为有损失产量5%的风险这更多是由于臭氧污染（Mills et al. 2007）。在美国，由于外界臭氧造成作物产量的减少已经从5%增加到15%(Heagle 1989)并且价值为30到50亿美元(Fiscus et al. 2005).Wang and Mauzerall (2004)估计小麦，水稻，玉米对中国，朝鲜和日本的经济损失达到了谷类作物的9%和大豆的23%-27%，或者可以说是对所有作物来说损失了50亿美元。这些产量的损失已经造成了光合作用的减慢，改变了新城代谢，加快了树叶的成熟衰老(Heath, 1988).这就显示了，植物在外界臭氧浓度不断升高的地区生长可能会承受对臭氧忍耐的自然选择。这样的最终结果是来自该地区的臭氧敏感的基因型将会消失(Thwaites et al. 2006).

臭氧浓度增加的臭氧污染地区，对感光植物的保护可以分为两方面来缓和（i）培育耐受臭氧型的培育变种或生物型；（ii）化学杀虫剂的应用。分子水平植物适应性反应的研究已经增加了通过基因操作改变这些反应的可能性。但是，至今为止，这种成功仅局限于在遗传学角度通过不断增加的臭氧浓度来改变植物的耐受性。这都是由于当前关于特殊的分子时间的知识与改变基因表达都是由臭氧造成的，臭氧感应相关的蛋白质都是由在涉及到对臭氧的耐受性方面是十分局限的(Heath 2007, 2008).目前的数据表明植物对臭氧的抵抗力是设计到多种信号通道方式和防御反应的非常复杂的现象(Ludwikow et al. 2004; Mahalingam et al. 2005;Puckette et al. 2008; Tosti et al. 2006).植物可以通过避免（气孔关闭）和耐受性减少由于外界臭氧造成的伤害。但是一些研究已经显示很多植物物种对臭氧的敏感性和气孔的导电率之间的联系很微弱(Karenlampiet al. 1998; Pasqualini et al. 2002)。因此，内生生物分子潜在植物对臭氧的容忍性比如抗坏血酸，植物激素和第二抗氧化剂新城代谢已经越来越受到关注。(Chen and Gallie 2005; Vickers et al. 2009; Yoshida et al.2006).这正显示了不断增加的内生抗氧化剂的水平，比如抗坏血酸，异戊二烯或类黄酮能限制有臭氧造成的环境的氧化压力的有毒影响。(Chen and Gallie2005; Vickers et al. 2009; Puckette et al. 2008).然而，充分考虑到环保人士关心的从基因方面改进的商业产量问题，和这种方法对野生植物的应用的限制，这第二种方法也是如此，用化学抗氧化剂，似乎是更加受人受人推崇。

在过去的四十年，化学抗氧化剂的应用对来自臭氧伤害的植物保护已经被广泛的研究了。大量的化学试剂，主要是合成抗氧化剂（杀真菌剂，杀虫剂，除草剂，杀线虫剂，生长调节剂，抗蒸腾剂，来自橡胶工业的抗氧化剂等）的单一和混合使用已经被评估(Archambault et al.2000).一些化学药剂已经被发现用来保护被臭氧诱导伤害后有许多副作用的敏感作物，然而另一些则是无效的或者产生不能接受的副作用。最有效率和最多被研究的综合保护剂是乙烯环二脲-diurea—(N-[2-(2-oxo-1-imidazolidinyl)ethyl]-N0 phenylurea (EDU),一个系统的抗氧化剂在1970年被duPont化学制药公司所发展起来(Archambault et al. 2000; Manning 1992).EDU，作为一个叶状喷雾，土壤浸液，或茎灌输代理来应用显示出保护急性臭氧伤害和抑制植物衰老(Manning 1992).EDU的生理学影响和它的保护性能之间的关系还不是很清楚。但是，有一些证据表明,EDU可能通过 酶系统涉及到的活性氧种类和不守约束的原子团的消失的感应对臭氧具有忍耐性。(Whitaker et al. 1990).

目前，注意又转移到了人造农用化学品，它包含了抗氧化剂的合成，例如杀真菌剂属于嗜球果伞素和苯三唑（嘧菌酯，氟环唑，戊菌唑等）(Wu and Von Tiedemann 2002). 尽管现存农用化学品的保护性的研究对完整的作物管理有更为重要的影响，但是他们的应用展现了环境和食物的化学污染的一个源头。此外，植物对许多农用化学品（包括EDU）已经产生了毒性的剂量依赖(Manning and Vardaro 1973).因此，对可选择性的调查，环境的安全性，抗臭氧机 在今天是更为急切的。这些抗臭氧剂可以从植物原生的抗臭氧剂中发展而来。在这片文章中，我们回顾植物自生的对敏感作物的抗臭氧破坏的自然抗氧化剂的保护影响的可利用的研究。

植物中自然的抗氧化剂与臭氧损害的对抗

尽管外界臭氧浓度的升高对任何现存的生物体都是有毒的，但是植物物种已经发展了或多或少有效的适应性反应以使它们可以解掉空气污染中的毒物(Kangasjarvi et al. 1994; Heath 1988).这就表明植物对环境压力的任何一种生物化学的重要反应包括不断增加的活动性和氧化酶以及新陈代谢的水平(Sharma and Davis 1997).抗氧化剂是许多生物活性物质，这些物质广泛分布在植物中。抗氧化剂的生物影响的范围是更多样的，而且主要和它们的生物防卫角色相关。这是由于通过去除根本的媒介作用或被他们自己氧化的过程，减缓或阻止其他化学物质的氧化的能力(Sies 1997)。文献中的数据分析已经表明下面的抗氧化剂植物的新城代谢展示了缓和臭氧感应伤害的潜在因素：（i）抗坏血酸（ii）植物激素（iii）类黄酮和（iv）聚酰胺。

表一：被用来保护植物免受臭氧损害的自然抗氧化剂