多胺对水生植物镉胁迫的缓解效应及机理研究.doc

多胺对水生植物镉胁迫的缓解效应及机理研究本文以分布广泛的菹草、竹叶眼子菜、水鳖及慈姑为研究对象,以常见的重金属离子(Cd²⁺)为胁迫因子。系统研究了水生植物抗重金属胁迫机理以及外施多胺（PAs）对水生植物重金属胁迫的缓解效应和机理。研究结果表明：（1）不同浓度Cd²⁺（0、30、50、70、90μM）胁迫下,菹草叶片叶绿素、叶绿素Chi（a+b）/Car比值逐渐下降；O2·-产生速率、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、多胺氧化酶（PAO）、二胺氧化酶（DAO）活性、抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）和游离脯氨酸（Pro）含量先升后降；抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性、H₂0₂和丙二醛（MDA）含量呈上升趋势。随着Cd²⁺处理浓度增加,Cd²⁺在菹草叶细胞中大量积累,促进对Ca²⁺、Na+、Mn²⁺、Fe3+、Cu²⁺的吸收,降低对大量元素P、K+的吸收。此外,菹草叶片内游离态腐胺（freePut）含量上升,游离态亚精胺（freeSpd）和精胺（freeSpm）含量以及游离态（Spd+Spm）/Put比值下降。总多胺（Total-PAs）和结合态多胺（PS-PAs）的变化趋势和游离态PAs的变化趋势相同。束缚态腐胺（PIS-Put）含量先升后降,束缚态精胺（PIS-Spm）和亚精胺（PIS-Spd）变化趋势不大。电镜观察发现,Cd²⁺对菹草叶片细胞的叶绿体和线粒体造成严重损伤。Cd²⁺破坏了菹草正常代谢所需的生理和结构基础,打乱了代谢平衡,最终导致植物的衰亡。（2）不同浓度Cd²⁺（0、18、36、54、72μM）胁迫下,竹叶眼子菜叶片的叶绿素含量和SOD活性下降,而MDA和可溶性糖含量上升；过氧化氢酶（CAT）、POD活性和ASA、GSH含量分别在18μM和36μM时达到峰值；可溶性蛋白含量下降,从SDS-PAGE电泳图可以看出,Cd²⁺使相对分子质量为52.1kDa,42.9kDa,27.4kDa和14.1kDa的多肽表达量逐渐减少,但同时诱导18.1kDa多肽的表达增加；电镜观察发现：叶绿体膨大、解体；线粒体嵴突肿胀、空泡化；核仁分散、核膜断裂、核质散出。表明：Cd²⁺对竹叶眼子菜的光合系统、保护系统以及细胞结构的完整性等都产生明显破坏作用,最终将导致植物死亡。（3）研究了外源0.1mmolL^-1Spd和0.1mmolL^-1Spm对30μMCd²⁺胁迫下竹叶眼子菜叶片生理生化水平的影响。单一Cd²⁺处理下,叶绿素和可溶性蛋白含量显著下降,而MDA和Pro含量迅速上升；外施Spd和Spm缓解了叶绿素和可溶性蛋白含量的显著下降,抑制了MDA含量的上升,并进一步促进Pro的积累。与对照相比,单一Cd²⁺处理下,O2·-产生速率、H₂0₂和MDA含量显著增加；外施Spd和Spm均显著缓解了02·-产生速率、H₂0₂和MDA含量的增加。此外,外施Spd和Spm显著提高了SOD、POD和APX的活性,降低了ROS的产生速率。但外施Spd和Spm对GR活性的影响不显著。结果表明：外施Spd和Spm有利于竹叶眼子菜对Cd²⁺胁迫耐性的提高。（4）不同浓度Cd²⁺（0、20、40、60、80μM）胁迫下,水鳖叶片叶绿素含量和SOD活性逐渐下降：POD和CAT活性先升后降,分别在40μM和20μM时达到峰值；AsA、GSH、H2O2和MDA含量呈上升趋势。随着Cd²⁺处理浓度增加,Cd²⁺在水鳖叶细胞中大量积累,促进对K+、Fe3+和Mg²⁺的吸收,降低对P、Ca²⁺和Cu²⁺的吸收。此外,电镜观察发现：叶绿体膨大、解体；线粒体嵴突肿胀、空泡化。Cd²⁺对水鳖叶片细胞的叶绿体和线粒体造成严重损伤。Cd²⁺破坏了水鳖正常代谢所需的生理和结构基础,打乱了代谢平衡,加速了植物的衰老。（5）研究外施0.1mmolL^-1Spd对40μMCd²⁺胁迫下水鳖叶片三种形态的PAs含量