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发表于 2021-6-11 11:41:00
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本帖最后由 邓文龙 于 2021-6-11 12:28 编辑
植物世界科学
维生素e对植物有什么帮助?
悟空问答
维生素e对植物有什么帮助?
一支力月西 优质科学领域创作者
回答
04-13 23:58
维生素 E 又称生育酚,是人类和动物营养所必需的一类脂溶性的维生素。
维生素 E 只能在植物和光合细菌中合成,人类和动物只能通过摄入植物性食物或药物进行补充。植物中维生素 E 的生物学功能研究进展近年来发展迅速。
下面将从维生素E在植物中的分布及合成途径和相关功能两方面进行阐述。
植物中维生素E的分布及其合成途径
生育酚广泛分布在植物所有绿色组织中, 但在种子中含量最高。生育三烯酚的分布没有生育酚那么广泛, 主要在大多数单子叶植物种子中存在。
由于维生素 E 只能在植物和光合细菌中合成, 因此人们日常获取维生素 E 的主要来源是植物, 尤其是油料作物的果实及其制成的食用油。
但是不同种类植物油中所含的维生素 E 的主要形式有显著差异, 如 α-生育酚是葵花油和橄榄油中的主要形式, 玉米油中主要是 γ-生育酚, 大豆油中 δ-生育酚含量较高。三烯生育酚是棕榈油中的主要形式, 米糠油中主要含 γ-三烯生育酚。
近些年,有研究发现, 生育酚的前体物质植基焦磷酸也可以来自于叶绿素降解途径, 其中需要植醇激酶和植基单磷酸激酶。具体合成途径见下图:
生育酚的功能
清除活性氧、维护生物膜的稳定,保护光系统
生育酚定位在叶绿体膜、类囊体膜和质体小球膜等膜性结构上。生育酚的芳香环头部位于生物膜脂双分子亲水层的外侧,而植基尾部则处在膜的疏水内部。生育酚的定位和结构特点暗示了它和膜的关系。
植物生长过程中不断产生活性氧, 活性氧的种类主要有单线态氧1O2、过氧化氢 H2O2、超氧阴离子 O-2 和羟基自由基 OH- 。
正常生长情况下产生的 ROS 与植物体内的抗氧化物质之间存在着一种平衡。植物体内的自由基清除系统包括酶系统和非酶系统。非酶系统包括了细胞中的多种还原性物质如维生素 E、维生素C、谷胱甘肽和类胡萝卜素等。
膜的脂双分子层含有大量的不饱和脂肪酸, 可以保持膜的流动性, 但不饱和脂肪酸又很容易受到 ROS 的破坏。ROS 可以 起 始 膜 上 脂 类 的 氧 化 形 成 脂 自 由 基LO0, 脂自由基 LO0很容易和分子氧作用形成脂质过氧自由基 LOO0。
生育酚可以与脂质过氧自由基 LOO0反应, 最终生育酚提供其芳香环上的氢,使得脂质过氧自由基形成脂质过氧化物, 其本身形成生育酚自由基, 从而起到了清除脂质过氧化自由基的作用。
而生育酚自由基又可以通过存在的维生素 C 和还原型谷胱甘肽的抗氧化网络回到其还原形式生育酚 , 以这种循环的方式保护了生物膜的稳定。
参与植物生长发育和衰老的过程
多种植物的种子成熟后会暴露在恶劣的环境条件下, 随着不断的进化, 种子自身也具有了相应的应对办法, 比如, 面对长期的干旱, 种子的代谢活性降低到最低的水平以使其存活时间更长。
但是不同植物种子的寿命有很大差异。科学家们也已经在利用分子遗传学的手段研究种子寿命的奥秘, 但是具体的机制仍不清楚 。在一组以拟南芥 vte1 和 vte2 突变体为实验题的研究组中发现, 生育酚缺乏不会对植物造成致命的伤害, 但是却影响了种子的萌发和种子的寿命。
植物叶片在衰老的过程中, 叶绿体内的质体小球急剧膨胀, 积累大量的生育酚, 使得叶片的衰老变得缓慢 。植物学家Abbasi 等利用 RNAi 技术沉默烟草的 HPT 基因, 烟草中的生育酚含量仅为野生型的 1%, 而且当植株生长到第 11 周时, 叶片衰老速度明显加快, 叶绿素的含量急剧下降, MDA含量上升。这证明了生育酚在烟草叶片成熟与衰老过程中的重要性。
提高植物对非生物逆境的适应性
在植物的生长过程中, 寒、旱、盐、重金属离子等外界因素的变化, 会使植物体产生一系列的生理生化反应, 其中最主要的生理变化之一就是产生大量的活性氧, 导致植物受到不同程度的氧化损伤。
VTE1 基因过表达会使更多的 γ-生育酚转化为 α-生育酚, 也就是说 α-生育酚含量的大幅提高, 使得VTE1 基因过表达烟草植株具有了干旱抗性, 表明 α-生育酚在对抗干旱诱导的氧化胁迫中起重要作用。
低温同样也是植物生长过程中主要的环境胁迫因子。低温会造成植物细胞的氧化损伤、细胞骨架破坏、光合作用紊乱、物质合成受阻等一系列的生理生化反应。同野生型相比, 植物缺乏生育酚会对低温胁迫更加敏感。
参与细胞信号转导
植物中依靠酶系统获得的18碳三烯酸的氧化产物——脂氧化物,可以作为信号分 子调控基因的表 达 。
有研究发现, vte1 和 vte2 突变体植株在低温下出现红叶表型, 而其植株中茉莉酸的含量有所上升, 因此推测生育酚在植物体内的一个功能可能是抑制 JA 的合成, 在低温条件下则加速了这种信号的转导过程。
参考资料
中国农业科学院生物技术研究所.张兰,王磊.植物中维生素E的生物学功能研究进展。
https://www.wukong.com/question/6687055044426072324/
https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SWJZ201606004.htm
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