鈣對丹參抗鎘毒害的調控機制.pdf

1、本試驗于2004-2005年在山東農(nóng)業(yè)大學完成。本試驗探討了利用ICP-AES法測定丹參中的鎘和鉛，調查了山東省各地區(qū)丹參根中的重金屬含量。通過不同濃度的鈣素調控丹參抗鎘毒害的水培試驗，探討了鈣對丹參鎘毒害的生理生化的緩解調控機制，旨在尋找合適的減少丹參抗鎘毒害的方法，并且增加丹參的產(chǎn)量和品質，從而為丹參的規(guī)范化生產(chǎn)以及GAP生產(chǎn)基地建設提供理論依據(jù)。主要結果如下： 1.ICP-AES法測定丹參中的鎘和鉛采用電感耦合等離子體原子

2、發(fā)射光譜法檢測丹參中的Cd、Pb，比較了干灰化法和濕化法兩種樣品處理方法對分析結果的影響，并測定了山東一些地區(qū)丹參中的Cd、Pb含量。最低檢出限(DL)分別為1.92ng/mL和1.07ng/mL；相對標準偏差(RSD)分別為3.14％和1.83％；回收率分別為103.0％和96.2％，可以測定丹參中的Cd、Pb。利用濕法消解樣品，精密度好，回收率高，優(yōu)于干灰化法。干灰化法適合測定丹參中Pb，但不適合測定Cd，其回收率僅為0.1％。用濕

3、法消解樣品，測定不同產(chǎn)地丹參根部的Cd、Pb含量，結果表明：所測地區(qū)丹參的Cd、Pb含量大大低于《中華人民共和國藥典》(2005)規(guī)定的中藥材重金屬含量標準，符合GAP生產(chǎn)的要求。 2.鈣對丹參耐鎘毒害的緩解調控機理鈣可以緩解重金屬鎘對丹參造成的毒害，其機理在于一方面通過與鎘競爭鎘的吸收位點，減少丹參對鎘的吸收。表現(xiàn)在鈣降低丹參各亞細胞組分中的鎘含量，且具有一定的時間效應。另一方面，鈣不僅作為一種植物必需的大量營養(yǎng)元素，更重要的

4、是作為細胞內的第二信使，啟動一系列的生理過程，形成細胞的逆境傷害和適應機制。表現(xiàn)在鈣調節(jié)丹參體內鎘的亞細胞分布，促進合成植物絡合素、促進丹參光合作用、提高抗氧化酶系的活性和促進丹參有效成分的合成等方面。 在丹參不同器官中鎘含量依次為根＞葉≈莖。在丹參根莖葉細胞中，絕大部分鎘分布在細胞壁、質體、可溶性成分中，其含量在93.07-96.70％之間，線粒體、細胞核和核糖體這三種重要的細胞器含鎘量最少，其含量在6.93％以下，并且它們之

5、間差異不顯著。 在丹參不同器官中鈣含量依次為葉≈莖＞根。絕大部分鈣分布于細胞壁、質體和可溶性成分中，其含量在93.54-96.22％之間，細胞壁中的鈣含量在根莖葉中的細胞中都位居第一，其含量在57.07-76.73％之間。對于重要的細胞器線粒體、細胞核和核糖體中分布量相對較少，其含量在6.46％以下，并且它們之間差異不顯著。 鈣促進丹參對鎘的區(qū)室化分布，使丹參根莖葉中的鎘主要分布在細胞壁、可溶性成分和質體(葉綠體)中，在

6、細胞核、線粒體和核糖體中Cd分布量較少。這樣通過細胞壁吸附大部分的Cd和通過液泡積累鎘，避免了鎘與細胞中的膜或酶等活性物質相結合，保護丹參的重要細胞器，使丹參細胞免除毒害。 鎘處理增加丹參根莖葉中的植物絡合素含量，說明鎘誘導丹參產(chǎn)生植物絡合素，以來絡合鎘離子，并被轉運到液泡中儲存起來，這樣可以減少鎘對丹參造成的傷害。鈣可以增加丹參可溶性蛋白的含量，增加丹參中植物絡合素的含量，增強丹參的抗鎘機制。 鎘處理使丹參葉片Gs增加

7、，Ci增加，Pn卻降低，表明Pn下降的主導因素為非氣孔因素。加鈣處理增加氣孔導度，增加細胞間隙CO2的濃度，從氣孔因素和非氣孔因素兩方面提高丹參的光合速率。鈣緩解由于加鎘造成的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜含量的降低，增加了a/b的比值，促進丹參對光能的吸收與傳遞。鎘處理增加了初始熒光(Fo)，造成PSⅡ反應中心不易逆轉的破壞。降低了丹參的最大熒光產(chǎn)量(Fm)，降低Fv/Fm和ψPSⅡ，從而降低PSⅡ原初光能轉化效率和PSⅡ反應中心電荷分

8、離的實際的量子效率，影響PSⅡ的電子傳遞。鎘處理增加了用于產(chǎn)生熒光(qp)和熱耗散(NPQ)的能量份額，使用于光化學反應的能量降低(Prate)，同時，降低天線的激發(fā)能捕獲效率(Fv'/Fm')，降低天線耗散速率(Drate)，增大PSⅡ反應中心的熱耗散(Ex)，使PSⅡ光系統(tǒng)實際的電子傳遞效率(ETR)下降，導致光合作用降低。適量的加鈣處理除了不能提高天線的激發(fā)能捕獲效率(Fv'/Fm')之外，其他方面都可以使這些不利因素得到改善，提

9、高由于鎘污染造成的光合作用的下降。當鈣的濃度為8mmol/L時，為最適濃度，當鈣的濃度達到16mmol/L時，則將產(chǎn)生不利因素，出現(xiàn)鈣脅迫。 鎘既刺激了活性氧的產(chǎn)生，同時也啟動了丹參活性氧的清除系統(tǒng)。鎘提高了丹參SOD、POD活性，增強了清除活性氧和H2O2的能力，但是降低CAT的活性，增加MDA的含量，仍然對膜系統(tǒng)造成一定程度的破壞。加鈣處理可以增加SOD、POD的活性，緩解由于加鎘造成的CAT活性的降低，減少MDA的含量，減

10、少重金屬鎘對丹參的傷害。 鎘處理增加丹參的脂溶性成分丹參酮ⅡA和隱丹參酮的含量，降低丹參中的水溶性成分丹酚酸B、丹參素和原兒茶醛的含量。加鈣處理促進丹參中這五種有效成分的合成，且當鈣濃度小于8mmol/L時，隨加鈣濃度的增加，有效成分的含量增加，但當鈣濃度達到16mmol/L時，除原兒茶醛外，其它有效成分含量開始降低。加鎘處理明顯降低原兒茶醛和丹酚酸B的含量，但是加鈣處理可以使原兒茶醛含量達到并且超過對照的水平，卻不能使丹酚酸B