內(nèi)源NO參與鋅、鐵、銅復(fù)合處理下小麥幼苗生理生化特性的變化.pdf

1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷深入，由工業(yè)和生活廢水的排放、污水灌溉等原因造成的土壤環(huán)境污染日益嚴(yán)重。重金屬在土壤中的滯留時(shí)間長(zhǎng)、移動(dòng)性差，并且通常以多種不同金屬?gòu)?fù)合的形式共存。重金屬不僅影響土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能，造成農(nóng)作物的減產(chǎn)，而且通過食物網(wǎng)遷移到不同生物體內(nèi)，直接或間接地影響人和動(dòng)物的健康。鋅(Zn)、鐵(Fe)和銅(Cu)是生物體必需的微量金屬元素，參與植物體內(nèi)多種生理過程，如生長(zhǎng)發(fā)育、光合和呼吸作用、元素代謝、生物大分子合成等

2、。然而，重金屬過量時(shí)會(huì)抑制植物生長(zhǎng)、引起代謝紊亂、活性氧失衡并驅(qū)動(dòng)植物抗氧化應(yīng)答。一氧化氮(NO)是廣泛分布于生物體內(nèi)的一種關(guān)鍵信號(hào)分子，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和防御應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。本實(shí)驗(yàn)以西北地區(qū)廣泛種植的“寧春4號(hào)”小麥為材料，研究了NO清除劑2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-imidazoline-1-oxyl-3-oxide(PTIO)的加入對(duì)Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥根生長(zhǎng)及其他生理生化特性的影響

3、，以探討NO對(duì)Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥植物毒性的影響及其響應(yīng)機(jī)制。主要研究結(jié)果如下：
　　1. Zn、Fe和Cu復(fù)合處理明顯抑制小麥幼苗根和莖的生長(zhǎng)，且對(duì)根的抑制作用強(qiáng)于莖，其中Zn+Fe處理抑制作用最弱，而Zn+Fe+Cu處理抑制作用最強(qiáng)。PTIO的加入對(duì)Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥幼苗根和莖的生長(zhǎng)沒有顯著的影響。
　　2.與對(duì)照相比，Zn、Fe和Cu復(fù)合處理導(dǎo)致了小麥根中Zn、Fe、Cu和Mn含量的升高，但降低了

4、Na、K和Ca的含量；相關(guān)處理下葉片中Zn、Fe和Mn的含量升高而Cu、Na、K和Ca的含量降低。PTIO的使用誘導(dǎo)了Zn、Fe和Cu復(fù)合處理的根中Fe、Mn和Ca含量進(jìn)一步升高、K含量降低以及葉片中Ca含量的升高。
　　3. Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥根尖NO熒光強(qiáng)度高于對(duì)照，其中Zn+Fe處理下NO熒光最亮。PTIO的加入減弱了金屬?gòu)?fù)合處理下根中NO的熒光強(qiáng)度。
　　4.除Zn+Fe處理外，在其他重金屬?gòu)?fù)合處理下，小

5、麥根中脯氨酸含量均顯著升高，其中Zn+Cu處理下脯氨酸含量最高，PTIO的加入對(duì)金屬?gòu)?fù)合處理下脯氨酸的積累無顯著影響。
　　5. Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥幼苗中總的和質(zhì)外體中的過氧化氫(Hydrogen peroxide，H2O2)、超氧陰離子(Super anion，O2·ˉ)和羥自由基(Hydroxyl radical，·OH)含量均升高。PTIO的使用進(jìn)一步誘導(dǎo)重金屬?gòu)?fù)合處理下根中H2O2、O2·ˉ和·OH的積累，其中

6、PTIO和Zn+Fe+Cu共同處理下這三項(xiàng)指標(biāo)的含量最高。
　　6. Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥幼苗根中抗壞血酸過氧化物酶(Ascorbate peroxidase，APX)、質(zhì)外體超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)和質(zhì)外體過氧化物酶(Peroxidase，POD)活性的升高，而谷胱甘肽還原酶(Glutathione reductase，GR)和質(zhì)外體過氧化氫酶(Catalase，CAT)活性降

7、低。PTIO的加入抑制了Zn、Fe和Cu復(fù)合處理下小麥根中總的POD、GR和質(zhì)外體CAT的活性，但促進(jìn)了質(zhì)外體SOD和APX的活性的升高。
　　上述結(jié)果表明：Zn、Fe和Cu復(fù)合處理對(duì)小麥的植物毒可能與Zn、Fe和Cu元素在根葉中過度積累以及活性氧自由基(ROS)的大量產(chǎn)生有關(guān)。重金屬?gòu)?fù)合處理下脯氨酸含量的增加、NO的產(chǎn)生以及SOD和質(zhì)外體POD、APX活性的升高在一定程度上緩解ROS誘導(dǎo)的氧化損傷。此外，NO清除劑PTIO的加入