外源多胺對(duì)菱、水花生和菹草銅、鎳脅迫的緩解效應(yīng)及機(jī)理初步研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,土壤和水體中的重金屬污染日趨嚴(yán)重。尤其是人類在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的殺蟲劑和任意排放未經(jīng)過處理的工業(yè)廢水,以及礦業(yè)的發(fā)展,導(dǎo)致水體污染的問題尤為嚴(yán)重。因此,植物對(duì)重金屬毒害的抗性機(jī)理以及提高植物抗重金屬脅迫能力的探索研究越來越引起人們的關(guān)注。多胺(Pas)是真核生物體內(nèi)普遍存在的一類小分子聚陽離子,是普遍存在的一類脂肪族含氮堿,是調(diào)控植物生長(zhǎng)、發(fā)育的重要活性物質(zhì)。有關(guān)Pas與植物抗性的研究今年已經(jīng)不少,然而關(guān)于重金屬對(duì)水生

2、植物體內(nèi)Pas含量影響以及外源Pas緩解水生植物重金屬脅迫的研究報(bào)道并不多見。本文以分布廣泛的浮水植物——菱、挺水植物——水花生和沉水植物——菹草為研究對(duì)象,以植物兼具營(yíng)養(yǎng)及毒性的金屬元素——Cu2+和植物必需金屬元素——Ni2+為脅迫因子,將水生植物培養(yǎng)在人工模擬的分別含有這兩種典型重金屬的污水中,系統(tǒng)研究了水生植物抗重金屬脅迫機(jī)理以及外源多胺(Pas)對(duì)水生植物重金屬脅迫的緩解效應(yīng)和機(jī)理。研究結(jié)果表明:
　　 (1)不同Cu

3、2+處理濃度(0、0.002、0.004、0.006、0.008 mmol·L-1)對(duì)菱脅迫5d后,葉綠素含量、Fv/Fo和Fv/Fm顯著下降,Fo顯著上升;活性氧(AOS)產(chǎn)生速率、丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性逐漸升高;超氧化物歧化酶(SOD)、游離脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量顯著下降;抗壞血酸(AsA)、還原型谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽還原酶(GR)含量呈先升

4、后降趨勢(shì),且始終高于對(duì)照。電鏡觀察發(fā)現(xiàn),Cu2+對(duì)葉片細(xì)胞器的超微結(jié)構(gòu)特別是葉綠體,線粒體和細(xì)胞核造成嚴(yán)重?fù)p傷。
　　 (2)采用營(yíng)養(yǎng)液水培的方法,研究了外源0.1 mmol·L-1亞精胺(Spd)和0.1mmol·L-1精胺(Spm)對(duì)0.1 mmol·L-1Ni2+脅迫下水花生葉片三種形態(tài)的Pas、抗氧化系統(tǒng)及營(yíng)養(yǎng)元素吸收的影響。Ni2+脅迫使水花生葉片腐胺(Put)急劇積累,Spd和Spm顯著或極顯著下降,從而使(Spd+

5、Spm)/Put比值也隨之顯著或極顯著下降。外源Spd和Spm均可部分逆轉(zhuǎn)Ni2+誘導(dǎo)的三種形態(tài)Pas的變化,抑制Put的積累,緩解Sod和Spm的下降,從而提高了(Spd+Spin)/Put比值。同時(shí),結(jié)合態(tài)多胺和束縛態(tài)多胺的變化和游離態(tài)多胺的相似,并且外源Spd和Spm緩解了Ni2+脅迫誘導(dǎo)的多胺氧化酶(PAO)的升高,刺激了二胺氧化酶(DAO)的增加。與單一Ni2+脅迫相比,外源Spd和Spm顯著或極顯著的提高了Pro含量并降低了

6、O2·-產(chǎn)生速率和H2O2含量,從而緩解了Ni2+誘導(dǎo)的氧化脅迫。外源Spd和Spm顯著或極顯著緩解了Ni2+脅迫下的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收平衡的紊亂。以上結(jié)果均說明了外施Spd和Spm增強(qiáng)了水花生對(duì)Ni2+脅迫的抗性,并在一定程度上緩解了Ni2+對(duì)水花生的毒害。
　　 (3)實(shí)驗(yàn)研究了外施0.1 mmol·L-1亞精胺(Spd)對(duì)不同處理濃度Cu2+脅迫下菹草葉片葉綠素含量、抗氧化系統(tǒng)和活性氧(ROS)水平的影響。單一Cu2+處理

7、下,Chla、Chlb、Chl和可溶性蛋白均隨Cu2+脅迫的加重而不同程度的下降;外施Spd顯著或極顯著提高了它們的含量,延緩它們的下降速度。單一Cu2+處理組,O2·-產(chǎn)生速率逐漸加快,MDA、Pro和可溶性糖的含量也隨Cu2+處理濃度的增加而增加;外施Spd可顯著緩解O2·-產(chǎn)生速率、MDA、Pro和可溶性糖的增加。POD在Cu2+脅迫下一直呈上升趨勢(shì);CAT活性在0.2 mg·L-1Cu2+處理下達(dá)到最大值,而后下降;而SOD在對(duì)

8、照組一直呈下降趨勢(shì)。外施Spd組可顯著或極顯著緩解上述抗氧化物質(zhì)的活性或抗氧化酶含量在重金屬脅迫下的非正常變化,從而降低ROS的產(chǎn)生速率,緩解了Cu2+誘導(dǎo)的氧化脅迫。
　　 綜上所述,外源多胺可以提高植物的抗氧化能力,保護(hù)細(xì)胞的各種生物膜和超微結(jié)構(gòu),阻止重金屬在植物體內(nèi)大量積累,維護(hù)各營(yíng)養(yǎng)元素在細(xì)胞內(nèi)的平衡,緩解葉綠素和光合速率的下降速度,抑制呼吸速率的過度上升,從而緩解了水生植物的重金屬毒害。鑒于外源多胺含量與重金屬脅迫程度