銅、鉛脅迫對紅花生長發(fā)育及GSH表達的影響.pdf

1、隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，造成了局部大面積的土地受到重金屬的污染，嚴重影響了植物的生長發(fā)育和人類的生存環(huán)境，導(dǎo)致糧食及經(jīng)濟植物產(chǎn)量和品質(zhì)下降。紅花（Carthamustinctorius L）是我國廣泛栽培的藥用植物，其種子和花具有重要的藥用和食用價值。本文以河南道地藥材衛(wèi)紅花為實驗材料，通過水培和盆栽實驗，對紅花在不同濃度銅、鉛脅迫下的種子萌發(fā)、植株的生長發(fā)育及植株體內(nèi)谷胱甘肽含量和谷胱甘肽合成酶Ⅱ基因的表達進行了研究，為紅花無公害栽培技

2、術(shù)體系的建立提供理論依據(jù)，同時也為植物對重金屬脅迫的反應(yīng)機制研究提供參考資料。研究結(jié)果如下:
　　 1、通過水培實驗，對Cu、Pb以及Cu與Pb復(fù)合脅迫對紅花種子萌發(fā)的影響進行了研究。結(jié)果表明，在低濃度Cu(5mg/L)的脅迫下，紅花種子發(fā)芽率得到提高。低濃度Pb(5mg/L)的脅迫下，對紅花種子發(fā)芽率無顯著影響。而低濃度的Cu與Pb復(fù)合脅迫對種子發(fā)芽率沒有顯著影響，隨著二者濃度的增加，種子的發(fā)芽逐漸受到抑制，且表現(xiàn)出Cu與Pb

3、復(fù)合脅迫對紅花種子萌發(fā)的影響大于單一Cu、Pb的脅迫的趨勢。
　　 2、通過盆栽實驗，對Cu、Pb以及Cu與Pb復(fù)合脅迫對紅花生長發(fā)育的影響進行了研究。結(jié)果表明，在幼苗期，隨著Cu和Pb濃度的增加，紅花株高、根長、側(cè)根數(shù)都表現(xiàn)出降低趨勢，但是和對照相比其差異未達到顯著水平，但是在分枝期和開花期時達到了顯著水平。而隨著兩種重金屬復(fù)合脅迫下的濃度增加，紅花的株高、根長、側(cè)根數(shù)顯著減少，說明復(fù)合脅迫對于紅花的生長發(fā)育具有更明顯的抑制作

4、用。
　　 3、通過盆栽實驗，對Cu、Pb以及Cu與Pb復(fù)合脅迫對紅花中GSH含量進行了研究。結(jié)果表明，當Cu濃度小于50mg/kg時，在幼苗期和分枝期中葉中GSH含量升高，而開花期的葉花和這三個時期的根中GSH含量降低了。當Cu濃度大于100mg/kg時，隨著Cu濃度的增加，根葉花中的GSH含量和對照相比顯著降低。隨著Pb濃度的增加，根葉花中GSH含量都降低了，當濃度大于300mg/kg時，GSH含量和對照的差異達到顯著水平。

5、在重金屬Cu、Pb復(fù)合脅迫下，隨著濃度的增加，根葉花中GSH含量相對于單一重金屬脅迫其降低趨勢更為明顯，說明這兩種重金屬復(fù)合脅迫對于紅花GSH合成抑制具有協(xié)同作用。
　　 4、為了分析兩種重金屬脅迫對GSH含量的影響是否和紅花中g(shù)shⅡ基因的表達有關(guān)，本研究采用RACE方法克隆了紅花gshⅡ基因全長cDNA序列并對不同時期和不同濃度重金屬脅迫下的gshⅡ基因表達進行了分析。結(jié)果表明，紅花中谷胱甘肽合成酶II的基因(gshⅡ)基因

6、全長1521bp，其中開放閱讀框有1263bp，編碼420個氨基酸，分子量為47.5kDa，屬于親水性蛋白。該基因所編碼的其氨基酸序列和百日草(Zinnia elegans，BAD27391.1)的相似性達到83％。該氨基酸序列共有19個磷酸化位點，其中絲氨酸(Ser)位點最多，為13個。其二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋為49.76％;β-折疊為14.05％;無規(guī)則卷曲為30.71％，β-轉(zhuǎn)角為5.48％。通過對兩種重金屬脅迫下紅花不同時期葉片中該

7、基因的表達分析說明，在幼苗期，隨著濃度的增加Cu、Pb以及二者復(fù)合脅迫對紅花葉片中的gshⅡ基因表達影響不顯著。在分枝期，Cu和Pb的單獨脅迫下，隨著重金屬濃度的增加gshⅡ基因的表達量也沒發(fā)生明顯的變化，而在二者復(fù)合脅迫下該基因的表達明顯被抑制。在開花期，兩種重金屬的脅迫對gshlI基因的表達影響表現(xiàn)出明顯的不同，隨著Cu濃度的增加，基因的表達量沒有發(fā)生顯著的變化，而隨著Pb和復(fù)合脅迫濃度的增加，gshIl基因的表達被明顯的抑制，這種

8、表達趨勢和紅花中GSH含量的變化趨勢基本一致，也進一步證明了該基因是谷胱甘肽合成代謝中的限速酶。比較同一金屬的不同時期下gshⅡ基因表達結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對于Cu和Pb單一脅迫來說，二者混合脅迫下對gshⅡ基因的表達具有顯著的抑制作用;gshⅡ基因在開花期對Cu和Pb脅迫的反應(yīng)不同可能和Cu是植物體內(nèi)必須元素而Pb不是有關(guān)。
　　 綜上所述，隨著濃度的增加，Cu和Pb脅迫會對紅花的生長發(fā)育產(chǎn)生較為顯著的影響，作為紅花體內(nèi)對抗重金屬脅迫