外源NO對銅鎘脅迫下番茄緩解機制的研究.pdf

1、一氧化氮（Nitric oxide，NO）作為一種重要的信號分子，參與植物對非生物脅迫的調(diào)節(jié)，參與植物生長發(fā)育和對外界脅迫反應(yīng)等多種生理過程。本文采用營養(yǎng)液培養(yǎng)，研究外源NO對Cu-Cd復(fù)合脅迫下番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)抗氧化酶系統(tǒng)、GSH-PCs代謝途徑、金屬硫蛋白和番茄根系代謝組的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴不同Cu、Cd脅迫處理下，番茄根系活力和葉片硝酸還原酶（NR）活性顯著降

2、低，Cu、Cd含量顯著增加，而外源NO能顯著逆轉(zhuǎn)NR活性的降低。外施NO顯著降低Cu+Cd復(fù)合脅迫下番茄對Cu的吸收和轉(zhuǎn)運，而對Cd向地上部運輸影響不顯著。番茄抗氧化酶系統(tǒng)對Cu、Cd單一與Cu-Cd復(fù)合脅迫的反應(yīng)不同。Cd單一脅迫下，相比于CK，過氧化氫酶（CAT）活性顯著上升。Cu+Cd復(fù)合脅迫下，與CK相比，過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗化血酸過氧化物酶（APX）活性均有所降低。Cu+Cd復(fù)合脅迫下外施NO能顯

3、著提高番茄POD、SOD、APX及根系CAT活性?？梢?，銅、鎘脅迫下番茄對外源NO的響應(yīng)機制存在差異。加入外源NO可通過提高根系活力和NR活性增加植物體對重金屬毒害的抗性，并提高部分抗氧化酶活性對植物體內(nèi)活性氧（ROS）的清除作用。不同Cu、Cd處理下與 CK相比，根系分泌物中有機酸總量變化依次為CK>Cu>Cu+Cd>Cd。復(fù)合脅迫下添加外源NO有機酸總量顯著高于CK和Cu+Cd處理。與單一脅迫在添加外源NO后有機酸總量的增幅相比，外

4、源NO對復(fù)合脅迫下有機酸總量增幅效應(yīng)最大。Cd和Cu+Cd復(fù)合脅迫下氨基酸含量比CK顯著提高，有利于根系緩解Cu、Cd脅迫作用，外源NO的添加降低了其處理下氨基酸含量，使其含量趨于CK水平。⑵與CK相比，單一Cu處理和復(fù)合處理均可增加番茄根系亞細胞組分Cu含量；Cd處理下則顯著增加了根系亞細胞組分Cd含量。外源NO可改變復(fù)合處理下Cu、Cd在胞內(nèi)各組分的運輸方向，促進Cu和Cd向液泡內(nèi)運輸及積累，降低細胞質(zhì)內(nèi)毒害離子的濃度；Cu脅迫可顯

5、著降低番茄體內(nèi)GSH含量，同時，GSH/GSSG比Cd脅迫下根系和葉片分別降低39.8％和81.5%，添加外源NO可使這種抑制作用得到有效緩解，Cu單一脅迫和復(fù)合脅迫下GSH\GSSG比值均增加，有利于維持番茄細胞內(nèi)相對穩(wěn)定的氧化還原平衡；CK相比，Cu+Cd復(fù)合脅迫處理下番茄GSH含量下降，同時γ-谷氨酰半胱氨酸（γ-ECS）和GS活性被顯著激活，GSH合成與GSH積累不呈正相關(guān)，但PCs含量升高，推斷復(fù)合脅迫下番茄可能通過GSH-P

6、Cs代謝通量的增加緩解脅迫；Cu+Cd復(fù)合處理下，根系PCs含量比單一脅迫處理顯著升高，抵消了葉片中Cu、Cd脅迫下部分PCs合成降低效應(yīng)，刺激番茄PCs由根系向地上部運輸。外源NO可提高Cu、Cd單一脅迫處理下MT含量，顯著降低復(fù)合脅迫下葉片MT含量，提高根系PCs含量。從整個植株來看，葉片MT含量明顯比根系高，推測復(fù)合脅迫下外源NO可能啟動了葉片對脅迫的應(yīng)答機制，在緩解脅迫中起主導(dǎo)作用。⑶通過GC-MS技術(shù)對不同銅鎘脅迫下番茄根系代

7、謝產(chǎn)物進行研究和分析。所研究代謝產(chǎn)物主要有氨基酸、核苷酸和碳水化合物，其中，氨基酸所占比率最高。單一Cu、Cd處理下絲氨酸、丙氨酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、富馬酸、琥珀酸含量顯著減少。復(fù)合脅迫下，半乳糖、異麥芽糖、6-磷酸果糖等糖類顯著增加。可見，單一脅迫與復(fù)合脅迫對番茄根系糖酵解和TCA循環(huán)產(chǎn)生不同影響。外源NO顯著提高了Cd和Cu+Cd處理下乙醇酸、3-磷酸甘油醛脫氫酶、谷氨酰胺、天冬酰胺這類與產(chǎn)能緊密相關(guān)的代謝產(chǎn)物的含量，有利于促進