鎘脅迫對鹽芥種子萌發(fā)、幼苗生長及抗氧化酶的影響.pdf

1、鎘(Cd2+)具有遷移性強、易在生物中富集等特性,是生物毒性最強的重金屬元素之一.鎘污染日趨嚴重,嚴重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人類的健康,已引起世界各國的廣泛關(guān)注.鎘達到一定濃度,會影響植物的種子萌發(fā)、生長,導致植物膜脂過氧化,產(chǎn)生氧化脅迫等.植物在進化過程中產(chǎn)生了一系列保護機制耐受鎘脅迫,如通過抗壞血酸、谷胱甘肽等非酶促抗氧化劑和抗氧化酶清除過多的活性氧.
　　本文以鹽芥(Thellungiella hallophila)為材料,測定不

2、同濃度的鎘對鹽芥種子萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、成活率、鹽芥幼苗的根長、葉片數(shù)和生物量等,以研究鎘脅迫對種子萌發(fā)和生長的影響.另一方面又測定了鎘脅迫后鹽芥幼苗的Cd2+含量、抗壞血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)的含量及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽還原酶(GR)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、過氧化氫酶(CAT)活性,并進行了同工酶分析,以研究鹽芥對鎘脅迫的耐受情況及鎘脅迫下抗氧化系統(tǒng)的保護作用,以期

3、為研究鹽芥耐受重金屬的機理提供依據(jù).
　　主要的研究結(jié)果如下:
　　鎘濃度低于0.3 mmol·L-1時對鹽芥種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及成活率影響較小,隨著濃度的升高抑制作用增強.鎘濃度是0.9 mmol·L-1時鹽芥種子的活力指數(shù)和成活率都為0,且鎘脅迫對根的抑制效應大于芽.對未萌發(fā)的鹽芥種子進行了恢復試驗,發(fā)現(xiàn)鹽芥種子不再萌發(fā),說明鎘脅迫對鹽芥種子有不可逆的傷害.鎘處理還可以抑制種子萌發(fā)后鹽芥芽和根的生長

4、及生物量的積累.
　　鎘脅迫能抑制鹽芥幼苗生物量的積累,減少葉片總數(shù)和葉面積并抑制鹽芥根的生長,使鹽芥葉綠素和胡蘿卜素的含量減少,降低葉片的光合放氧速率.高濃度鎘處理會增大鹽芥細胞膜的透性、使細胞膜受損.MDA和H2O2的含量隨著鎘濃度的增加顯著升高.
　　不同濃度的鎘處理對鹽芥中Na+、K+含量影響較小,鹽芥地上部分Ca2+含量也無明顯的變化,但是根中Ca2+含量隨著鎘濃度的增加顯著降低.脯氨酸作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),能保護膜與

5、酶的結(jié)構(gòu),緩解脅迫,在植物對鎘脅迫的應答過程中發(fā)揮作用.鎘脅迫下鹽芥地上部分和根中都大量積累脯氨酸,脯氨酸是鎘脅迫下鹽芥主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì).
　　隨著鎘處理濃度的升高鹽芥中的鎘含量不斷增加,0.9 mmol·L-1鎘處理下,鹽芥地上部分的鎘含量達到189.35 mg·kg-1DW,根中鎘含量達到255.5 mg·kg-1
　　DW,因此,鹽芥對鎘具有一定耐受性。但是根中鎘含量大于地上部分的鎘含量,鹽芥不能超富集鎘,而是將鎘累

6、積在根中,阻止往地上部分的運輸,以減輕鎘脅迫對鹽芥的危害.
　　鎘脅迫下,鹽芥葉片AsA和GSH的含量都顯著的增加,為耐受鎘脅迫和清除H2O2的提供了條件.鹽芥葉片SOD、GR、APX的活性沒有明顯的變化.CAT的活性在高濃度鎘處理時顯著升高.POD的活性隨著鎘濃度的升高不斷增加,高濃度鎘處理下POD的活性增加最明顯.隨著鎘濃度的提高,鹽芥葉片中Fe-SOD、Cu/Zn-SOD1的表達顯著升高,并且Fe-SOD只在0.9 mmol