葡萄根系和葉片對氯化鎘處理的生理學(xué)與細(xì)胞學(xué)響應(yīng).pdf

1、以葡萄當(dāng)年生扦插苗為試材，通過水培和盆栽試驗，研究了鎘在葡萄根、莖和葉中的分布，比較了20個葡萄品種對鎘的富集與遷移，分析了氯化鎘(CdCl2)處理下葡萄根系活力、丙二醛含量、根系與葉片質(zhì)膜ATPase活性和線粒體特性的變化以及活性氧和一氧化氮(NO)生成等的變化規(guī)律；同時，利用流式細(xì)胞儀、吖啶橙熒光染色和類caspase3/7活性檢測與分析等技術(shù)，研究了氯化鎘處理下葡萄根系細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death，P

2、CD)，探討了外源水楊酸和氯化鈣對葡萄根系鎘傷害的緩解作用。結(jié)果表明： 1.鎘在葡萄根、莖、葉中的分布與累積存在明顯差異，但總體呈現(xiàn)根>葉>莖的規(guī)律。20個葡萄品種對鎘的富集及鎘由根系向葉片的遷移存在明顯差異。鎘在根系的富集系數(shù)在39.18％～135.76％(其中紫珍香最高，維多利亞最低)、在莖的富集系數(shù)在2.55％～14.32％(其中紅地球最高，玫瑰香最低)、在葉片的富集系數(shù)在12.06％～54.61％之間(其中紅地球最高，克

3、瑞森無核最低)；鎘由根系向葉片的遷移系數(shù)(葉/根)在0.16～1.12之間(其中早艷最高，紫珍香最低)。 20個葡萄品種對鎘的吸收總量由大到小的順序是：巨峰>紫珍香>紅地球>玫瑰香>矢富羅莎>紅寶石無核>澤香>奧迪亞無核>美人指>瑰寶>克瑞森無核>乍娜>森田尼無核>早艷>皇家秋天>早黑寶>黃金指>達(dá)米娜>龍眼>維多利亞。 2.在0～1mmol·L-1濃度范圍內(nèi)，隨著氯化鎘處理濃度的增加，澤香葡萄根系活力、根系和葉片NO含

4、量、一氧化氮合酶(NOS)活性、Ca2+-ATPase活性先升高后降低，O2-·產(chǎn)生速率、H2O2含量、丙二醛含量逐漸升高，質(zhì)膜H+-ATPase活性逐漸降低。其中氯化鎘濃度在0.1mmol·L-1時，葡萄根系活力、質(zhì)膜Ca2+ATPase活性顯著提高；在0.5mmol·L-1和1 mmol·L-1時質(zhì)膜ATPase活性、NOS活性、根系活力和NO含量顯著下降。 3.用0.5 mmol·L-1氯化鎘處理乍娜、玫瑰香、達(dá)米娜、瑰寶

5、、澤香、紅地球、巨峰、奧迪亞無核、皇家秋天等9個葡萄品種，它們的根系活力和質(zhì)膜ATPase活性均降低，根系O2-·產(chǎn)生速率和H2O2含量、丙二醛含量均升高，除奧迪亞無核外NO含量和NOS活性均升高。巨峰葡萄根系活力比其他品種更易受到氯化鎘影響，奧迪亞無核葡萄根系活力最不敏感，受氯化鎘影響最小；9個品種根系活力下降幅度由大到小的順序是：巨峰>皇家秋天>玫瑰香>瑰寶>紅地球>乍娜>達(dá)米娜>澤香>奧迪亞無核。 4.在0～1mmol·L

6、-1濃度范圍內(nèi)，隨著氯化鎘處理濃度的增加，澤香葡萄根系線粒體膜通透性(MPT)增大、膜電位(△ψm)下降、H2O2含量逐漸升高、細(xì)胞色素C(cytochrome c，Cyt c)含量逐漸下降。流式細(xì)胞儀檢測結(jié)果表明，隨著氯化鎘處理濃度升高根系細(xì)胞凋亡率提高。細(xì)胞程序性死亡關(guān)鍵酶類caspase3/7的活性也隨著CdCl2濃度的增加而提高，研究表明：0.5mmol·L-1和1.0mmol·L-1的氯化鎘明顯誘導(dǎo)澤香葡萄根系發(fā)生細(xì)胞程序性死

7、亡，吖啶橙染色檢測結(jié)果也證實了這一點。 5.澤香、龍眼、玫瑰香和巨峰4個葡萄品種一年生扦插苗經(jīng)0.5mmol·L-1氯化鎘處理后，根系、葉片線粒體H2O2含量升高，MPTP開放程度增大，△ψm降低，Cyt c含量下降，根系活力明顯降低，類caspase3/7的活性顯著提高。其中，根系線粒體H2O2含量和Cyt c含量由高到低的順序為：巨峰>澤香>玫瑰香>龍眼；根系活力、MPTP和△ψm由高到低的順序為：龍眼>玫瑰香>澤香>巨峰；

8、細(xì)胞凋亡率由高到低為：巨峰>澤香>玫瑰香>龍眼。表明巨峰葡萄根系比其他品種更易受到氯化鎘的傷害而發(fā)生細(xì)胞程序性死亡。 6.較低濃度(10μmol·L-1和50μmol·L-1)水楊酸預(yù)處理顯著降低了1.0mmol·L-1氯化鎘處理下澤香葡萄根系O2-·、H2O2和NO的生成，阻止了根系活力和質(zhì)膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性下降；而較高濃度(100μmol·L-1和200μmol·L-1)水楊酸促進(jìn)了氯化鎘處理下

9、自由基的生成，進(jìn)一步降低了根系活力和質(zhì)膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，表明低濃度水楊酸可通過降低自由基而減輕氯化鎘對葡萄根系功能的損傷，而高濃度水楊酸則會加重氯化鎘的傷害。 7.較低濃度(1mmol·L-1和5mmol·L-1)氯化鈣顯著降低了1.0mmol·L-1氯化鎘處理下澤香葡萄根系O2-·、H2O2和NO的生成，阻止了根系活力和質(zhì)膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性下降，緩解CdCl2對葡萄