【摘要】：重金屬鎘污染問題日益嚴重,超標(biāo)的鎘在土壤中不僅影響植物的生長,更能通過食物鏈最終影響人類健康。為研究旱柳在鎘(Cd)脅迫條件下外源施加甲基乙二醛(MG)和硫化氫(H_2S)供體硫氫化鈉(NaHS)的生理及相關(guān)基因表達的響應(yīng)情況,本試驗設(shè)置了CK、150 mg·kg~(-1) Cd、1.5 mmol·kg~(-1) MG、Cd+MG、50 mg·kg~(-1)NaHS、Cd+NaHS、MG+NaHS、Cd+MG+NaHS八個處理組,分別在處理的20d和40d采集樣品,測定了旱柳的株高、葉面積、以及處理40d時旱柳根莖葉的Cd含量,旱柳葉片中測定了過氧化氫(H_2O_2)含量、超氧自由基(O_2~(.-))的產(chǎn)生速率、過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)、單脫氫抗壞血酸氧化酶(DHAR)、脫氫抗壞血酸氧化酶(MDHAR)活性、硫化氫(H_2S)、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量,也檢測了旱柳葉片中抗氧化酶類的基因表達情況(SOD、CAT、APX、GR)、金屬硫蛋白(MTs)、植物螯合肽合成酶(PCS)、ABC轉(zhuǎn)運蛋白B型(ABCB)的基因表達水平。結(jié)果表明:1.鎘脅迫下顯著抑制了旱柳株高、葉面積的增量,而在鎘脅迫下外源施加NaHS、MG使旱柳株高及葉面積增量對照組無顯著性差異。旱柳在鎘脅迫下,重金屬在根莖葉中的積累量為根葉莖,鎘脅迫下外源施加MG、NaHS降低了根細胞對鎘離子的吸收,減緩鎘對旱柳的毒害作用。2.鎘脅迫條件下H_2O_2含量O_2~(.-)的產(chǎn)生速率均顯著高于對照,而在鎘外源施加MG、NaHS條件下顯著降低了細胞內(nèi)的ROS水平。鎘處理條件下,細胞內(nèi)AsA、GSH含量降低,DHA、GSSG含量上升,鎘脅迫下旱柳葉片中抗氧化系統(tǒng)酶SOD、CAT、APX、DHAR、MDHAR、GR的活性均顯著升高,鎘脅迫下外源施加MG、NaHS提高了抗氧化酶CAT、GR、MDHAR的活性,從而減輕了鎘對旱柳的氧化脅迫。鎘脅迫下增加了旱柳葉片中MDA的含量,外源施加MG、NaHS降低了細胞內(nèi)MDA含量,減緩了細胞的膜脂過氧化程度。鎘脅迫增加了細胞內(nèi)Pro、MDA的含量,處理40d時外源施加MG、NaHS增加了細胞內(nèi)Pro含量。3.在鎘脅迫條件下,發(fā)現(xiàn)SOD、CAT、APX、GR的基因表達量顯著上調(diào),鎘脅迫下外源施加NaHS上調(diào)了CAT、APX的表達量,外源施加MG與鎘處理組相比上調(diào)了GR、SOD的表達量。鎘脅迫下旱柳葉片中與金屬螯合機制相關(guān)的基因包括MTs、PCS、ABCB的表達量均顯著上調(diào),鎘脅迫下外源施加MG與鎘處理組相比上調(diào)了MT1A,鎘脅迫下外源施加NaHS與鎘處理組相比上調(diào)MT1A、PCS的表達量。鎘脅迫下外源施加MG和NaHS,與鎘處理組相比MT1A、MT2A、MT2B、ABCB的表達量均顯著上調(diào)。綜上所述,鎘脅迫增加了細胞內(nèi)ROS水平,MDA、Pro含量、提升抗氧化系統(tǒng)酶活性,鎘處理下外源施加MG、NaHS提升了細胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)酶活性,以清除細胞內(nèi)過多的ROS,降低細胞內(nèi)的膜質(zhì)過氧化程度,減緩氧化脅迫。鎘脅迫下細胞內(nèi)SOD、CAT、APX、GR的基因表達量均顯著上調(diào),外源施加MG、NaHS不同程度的上調(diào)了抗氧化系統(tǒng)酶基因的表達量。鎘脅迫下細胞內(nèi)MTs、PCS、ABCB的基因表達量上調(diào),緩解重金屬的脅迫。
【圖文】：

MG nd nd ndCd+MG 706.67±81.94b 238.63±20.72a 404.58±36.41aNaHS nd nd ndCd+NaHS 533.75±99.81c 152.21±7.75b 323.92±70.80abMG+NaHS nd nd ndCd+MG+NaHS 709.79±57.64a 234.42±12.27a 228.83±30.07b2.3.3 外源施加 H2S 和 MG 對鎘脅迫下旱柳葉片中活性氧水平的影響由圖 2-1 可得，H2O2含量在處理第 20 天和第 40 天，鎘處理條件下與對照相比 H2O2含量顯著(P㩳0.05)升高了 98.69%和 95.6%，Cd+MG 處理組與 Cd 處理相比 H2O2含量在第 20 天和第 40 天分別顯著(P㩳0.05)降低了 17.2%和 30.5%，Cd+NaHS 處理組與鎘處理組相比 H2O2含量在第 20 天和第 40 天分別顯著(P㩳0.05)降低了 29.34%和 32.5%，Cd+MG+NaHS 處理組與鎘處理組相比 H2O2含量分別顯著(P㩳0.05)降低了 28.96%和 18.6%，表明外源施加 MG、NaHS 降低了鎘脅迫下旱柳葉片中的過氧化氫含量。

圖 2-2 外源施加 H2S 和 MG 對鎘脅迫旱柳葉片中 H2O2的組織化學(xué)染色如圖 2-2 所示，對葉片中 H2O2進行組織化學(xué)染色，顯示了葉片中 H2O2的積累情況。在處理的 20d 和 40d 鎘處理組的旱柳葉片出現(xiàn)了明顯的黑褐色斑點，而在 CK、MG、NaHS、MG+NaHS 處理組基本未出現(xiàn)或出現(xiàn)少許黑褐色斑點，，Cd+MG、Cd+NaHS、Cd+MG+NaHS 處理組葉面黑色斑點明顯少于鎘處理組，同時處理 40d 各處理組葉片中 H2O2積累量均高于 20d 處理組。由圖 2-3 可得，O2.-的產(chǎn)生速率在處理第 20 天和第 40 天，鎘處理條件下與對照相比 O2.-的產(chǎn)生速率顯著(P㩳0.05)升高，Cd+MG 處理組與 Cd 處理相比 O2.-的產(chǎn)生速率在第 20 天和第 40 天分別顯著(P㩳0.05)降低了 14.6%和 24.77%，Cd+NaHS處理組與鎘處理組相比O2.-的產(chǎn)生速率在第20天和第40天分別顯著(P㩳0.05)降低了 9.9%和 47.5%，Cd+MG+NaHS 處理組與鎘處理組相比 O2.-的產(chǎn)生速率分別顯著(P㩳0.05)降低了 15.0%和 45.0%，而不添加鎘的處理組之間的 O2.-的產(chǎn)生速率在 20d 和 40d 均無顯著性差異。
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S792.12;X53

【參考文獻】

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本文編號：2691507