以多花黑麥草（Lolium multiflorum）‘IdyⅡ’和‘Harukaze’兩個(gè)品種為材料,采用梯度鎘（Cd）處理的液培實(shí)驗(yàn),比較兩個(gè)品種幼苗吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)Cd及植株響應(yīng)Cd脅迫的生理生化指標(biāo)。結(jié)果表明,‘IdyⅡ’和‘Harukaze’根中Cd濃度范圍分別為1.26～6.89和2.09～9.89 mg·g^-1;地上部Cd濃度峰值分別為0.7和1.28mg·g^-1。相同處理?xiàng)l件下,‘IdyⅡ’根中和地上部富集的Cd濃度均低于相應(yīng)的‘Harukaze’�！瓾arukaze’中Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)隨溶液中Cd濃度增加持續(xù)升高。Cd脅迫下黑麥草對(duì)Zn、Fe、Mn、Mg的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)差異取決于品種、Cd濃度及組織部位。過量的Cd抑制了兩個(gè)品種幼苗生長(zhǎng)和光合色素含量,抑制效應(yīng)‘Harukaze’強(qiáng)于‘IdyⅡ’。Cd濃度高于25μmol·L^-1時(shí),‘IdyⅡ’根部和葉片中膜脂過氧化水平均顯著低于相應(yīng)的‘Harukaze’,非蛋白巰基（NPT）含量趨勢(shì)與此相反。綜合上述指標(biāo),‘IdyⅡ’耐Cd性強(qiáng)于‘Harukaze’,‘IdyⅡ’具有低... 

【文章來源】：植物生理學(xué)報(bào). 2020,56(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

Cd脅迫下兩個(gè)多花黑麥草品種吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累Cd的變化

除了氧化脅迫傷害外,‘Harukaze’和‘IdyII’中其他營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)也受到Cd處理濃度的影響(圖2)。營(yíng)養(yǎng)液中Cd濃度升高,增加了‘Harukaze’根中Zn、Fe、Mg和Mn的濃度;然而,除了Zn以外,‘IdyII’根中Fe、Mn和Mg的濃度并沒有顯著增加(圖2-A～D)。多花黑麥草對(duì)上述金屬元素吸收的差異可能是由于金屬轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在兩個(gè)品種間存在差異,‘Harukaze’可能需要在高Cd濃度下活化其轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),這可以從該品種中吸收的Cd濃度加以推斷(圖1-A和B)。同樣地,也有報(bào)道表明番茄(Solanum lycopersicum)根系對(duì)Cd的吸收促進(jìn)了根中Mg、Ca和Fe的吸收(K?sa等2016)。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)品種地上部Fe、Mn、Mg的濃度在Cd脅迫下沒有顯著差異,表明‘IdyII’和‘Harukaz’對(duì)這些元素的吸收差異主要是根部而非地上部。Gon?alves等(2009)研究認(rèn)為,土豆(Solanum tuberosum)對(duì)金屬元素如Fe、Mn和Zn的吸收取決于培養(yǎng)基中Cd濃度、品種和植物組織類型,這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果類似。許多研究表明,金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如NRAMP家族、ABC家族和ZIP家族,在金屬元素從根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中起重要作用,它們?cè)谥参锛?xì)胞中的定位及功能因植物種類及金屬元素類型存在差異(Brunetti等2015;Ullah等2018;Liu等2019)。本研究發(fā)現(xiàn),Cd脅迫下,‘IdyII’中Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)無顯著變化,但‘Harukaze’中Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)隨營(yíng)養(yǎng)液中Cd濃度升高持續(xù)增加(圖2-C),兩品種中Zn、Fe、Mn的轉(zhuǎn)運(yùn)在適度Cd脅迫時(shí)顯著降低(圖2-I～K),這可能與金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)Cd與其他元素的轉(zhuǎn)運(yùn)存在競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)有關(guān)。一些研究指出,這種離子間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)來自于Cd與其他金屬元素使用同一轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或Ca、Mg離子通道有關(guān)(K?sa等2016;Sarwar等2010)。圖4 Cd脅迫對(duì)兩個(gè)多花黑麥草根系和地上部非蛋白巰基含量含量的影響

圖3 Cd脅迫對(duì)兩個(gè)多花黑麥草根系和葉片中MDA含量的影響NPT是一類包括谷胱甘肽及富含巰基的化合物,它們是合成植物絡(luò)合素(PCs)的必要物質(zhì),這些多肽可與Cd/Zn形成穩(wěn)固的Cd/Zn-PCs復(fù)合物被轉(zhuǎn)移并隔離在液泡內(nèi),從而降低重金屬離子在細(xì)胞內(nèi)的毒性(Cobbett 2010;Ozdener和Aydin 2009)。本實(shí)驗(yàn)中,適度Cd脅迫下,Cd在‘Harukaze’根系和地上部濃度顯著高于‘IdyII’,然而NPT含量趨勢(shì)恰好相反(圖1-A和B,圖4);由于‘IdyII’根中合成較多的NPT,這有利于Cd與多肽形成更多的Cd-PCs復(fù)合物,并被轉(zhuǎn)移至液泡內(nèi),進(jìn)而減少Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)。相似的結(jié)果在不同甘藍(lán)(Brassica oleracea)品種中也有報(bào)道,表明NPT也可作為植物耐Cd差異的指標(biāo)之一(Sun等2013)。本研究表明,溶液中Cd濃度與根中NPT含量無顯著關(guān)系(表4),與‘Harukaze’相比,Cd處理濃度增加可誘導(dǎo)‘IdyII’根中合成較多的NPT,同時(shí)NPT也可與根中的Zn形成絡(luò)合物從而降低該品種根中的Zn濃度(圖2-A),但‘IdyII’中Zn從根部向地上的轉(zhuǎn)運(yùn)高于‘Harukaze’(圖2-I),這可能與Zn在植株體內(nèi)的運(yùn)輸及Zn轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在不同品種中轉(zhuǎn)運(yùn)效率有關(guān)。此外,與‘Harukaze’相比,‘IdyII’根中相對(duì)較低的Cd濃度表明‘IdyII’可能是一個(gè)Cd排斥型品種,這種機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。綜合考慮,‘IdyII’具有的低Cd吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、膜脂過氧化水平及高NPT含量等特征是其耐Cd脅迫的部分生理機(jī)制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同黃麻品種對(duì)重金屬污染農(nóng)田鎘的富集和轉(zhuǎn)移效率研究[J]. 郭媛,邱財(cái)生,龍松華,王玉富.  農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(08)
[2]水稻各器官鎘阻控功能的研究進(jìn)展[J]. 劉仲齊,張長(zhǎng)波,黃永春.  農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(04)
[3]耐重金屬苜蓿中華根瘤菌的篩選及其與能源植物聯(lián)合富集銅的特性[J]. 嚴(yán)警,夏麗,盛下放,何琳燕.  草業(yè)學(xué)報(bào). 2019(02)
[4]鎘脅迫對(duì)茅蒼術(shù)生理生化特征的影響[J]. 孫永娣,巢建國(guó),谷巍,王馬勃.  植物生理學(xué)報(bào). 2018(12)
[5]鎘脅迫對(duì)秋華柳植物螯合肽含量的影響[J]. 劉媛,王妮婭,張?chǎng)?余佳,魏虹.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版). 2017(03)
[6]兩個(gè)箭舌豌豆品種根響應(yīng)鎘脅迫的蛋白質(zhì)組學(xué)分析[J]. 芮海云,莊凱,沈振國(guó),張芬琴.  植物生理學(xué)報(bào). 2016(07)

博士論文
[1]多年生黑麥草對(duì)重金屬鎘的抗性機(jī)理研究[D]. 劉俊祥.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2012



本文編號(hào)：3318039