一氧化氮對水稻幼苗鎘毒害的緩解效應及其生理機制.pdf

1、重金屬鎘（cadmium，Cd）是最主要的環(huán)境污染物之一，它會嚴重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。Cd對水稻的污染具有隱蔽性和危險性，它可以通過食物鏈給人民健康帶來風險和危害。一氧化氮(nitric oxide，NO)是近年來備受關(guān)注的信號分子，它在植物信號轉(zhuǎn)導及抗逆過程中發(fā)揮著重要作用。目前有關(guān)NO緩解植物重金屬毒害的研究越來越多，但NO緩解植物重金屬毒害的生理和分子機制鮮為人知。探討外源NO對水稻Cd毒害的影響具有重要的理論和實踐指導意義。

2、
　　 本研究以秀水63為試驗材料，采用營養(yǎng)液培養(yǎng)的方法研究了外源NO對水稻Cd毒害的緩解作用，并從水稻生長、氧化脅迫、光合特性、礦質(zhì)元素吸收、細胞超顯微結(jié)構(gòu)和蛋白組學等角度探討了外源NO緩解水稻Cd毒害的生理及分子機制。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)低濃度NO供體硝普鈉(sodium nitroprusside，SNP，≤0.2 mM)能夠緩解Cd脅迫對水稻的毒害，而高濃度的SNP會抑制水稻的生長。0.005 mM

3、SNP能夠緩解0.1 mMCd脅迫對水稻的毒害作用;0.1 mM SNP能夠緩解0.2 mM Cd脅迫對水稻的毒害作用。具體表現(xiàn)為:外源NO能夠緩解Cd毒害對水稻株高、根長和干重的抑制作用。同時也反映出外源NO緩解水稻Cd毒害具有濃度效應。
　　 (2)外施NO能顯著減少Cd誘導的膜脂過氧化程度和H2O2的含量，還能降低水稻植株SOD、POD、APX、GR活性和ASA的含量，促進CAT活性的升高和GSH的含量。表明NO通過調(diào)節(jié)水

4、稻受到的氧化脅迫來緩解Cd對水稻的毒害作用。
　　 (3)外源NO能夠增加Cd毒害下水稻葉片葉綠素的含量，提高葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、葉綠素最大熒光(Fm)、PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）、光合電子傳遞量子效率(ΦPSⅡ)，降低葉片胞間CO2濃度(Ci)，表明NO參與調(diào)節(jié)植物的光合作用，抑制Cd毒害對光系統(tǒng)損傷，降低熱能耗散，緩解了Cd對水稻的毒害。
　　 (4)外源NO可以使C

5、d毒害下水稻葉片葉綠體基粒類囊體片層結(jié)構(gòu)變得密集，淀粉粒增加，液泡變小，液泡中沉積更多的電子富集顆粒，水稻Cd中毒現(xiàn)象得到一定緩解。
　　 (5)外源NO降低了Cd毒害下水稻地上部Cd的含量，顯著提高了水稻地上部Fe、Zn、Mn、Cu的含量以及根中K、Mg、Zn、Mn、Cu的含量，顯著降低了根中Ca的含量。表明外源NO可能通過維持細胞質(zhì)離子穩(wěn)態(tài)平衡來緩解Cd對水稻生長發(fā)育的抑制作用。
　　 (6)外源NO處理的Cd毒害下

6、水稻葉片和根中成功鑒定出41個蛋白質(zhì)。其中，水稻葉片中磷酸甘油酸激酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶、ATP合酶、NADP-蘋果酸、氨甲基轉(zhuǎn)移酶蛋白均下調(diào)表達;單脫氫抗壞血酸還原酶、磷酸甘油酸變位酶和鐵氧還蛋白-亞硝酸鹽還原酶上調(diào)表達。水稻根中5-甲基四氫葉酸-高半胱氨酸S-甲基轉(zhuǎn)移酶、熱激蛋白、ATP合酶和蔗糖-二磷酸尿核苷葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白表達上調(diào);果糖激酶、異黃酮還原酶和半胱氨酸結(jié)合β裂解酶蛋白表達下調(diào)。表明，NO參與了水稻光合作用、碳代謝