亞精胺對水鱉、鳳眼蓮在鉛、汞毒害下的緩解機理研究.pdf

1、重金屬污染環(huán)境的問題日益嚴重,尤其是人類在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用殺蟲劑和任意排放未經(jīng)過處理的工業(yè)廢水,以及礦業(yè)的發(fā)展,導致水體污染的問題尤為嚴重。重金屬毒害導致植物氧化傷害、代謝紊亂、乃至死亡,并且能通過食物鏈危害人類身體健康。因此,植物對重金屬毒害的抗性機理以及提高植物抗重金屬脅迫能力的探索研究越來越引起人們的關(guān)注。雖然鉛(Pb2+)、汞(Hg2+)脅迫下植物的抗氧化反應已經(jīng)有了一些報道,但很少有關(guān)于多胺(Pas)代謝在植物受到重金屬脅迫

2、后變化的報道。
　　 多胺(Pas)是植物體內(nèi)的抗氧化物質(zhì),與植物的耐脅迫能力有密切關(guān)系。本文以分布廣泛的浮水植物——水鱉、挺水植物——風眼蓮為研究對象,以兩種常見的污染環(huán)境的重金屬離子——pb2+、Hg24為脅迫因子。將植物培養(yǎng)在人工模擬的分別含有這兩種典型重金屬的營養(yǎng)液中,系統(tǒng)研究了水生植物抗重金屬脅迫機理以及外源亞精胺(Spd)對水生植物重金屬脅迫的緩解效應和機理。研究結(jié)果表明:
　　 (1)不同Pb2+濃度(0、

3、10、20、30、50 mg·L-1)脅迫下,水鱉葉片總?cè)~綠素、葉綠素a/b值、可溶性蛋白含量和CAT活性逐漸下降;SOD、POD、APX、GR活性、抗壞血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量先升后降;O2產(chǎn)生速率、H2O2、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量呈上升趨勢;不連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)顯示,pb2+處理后,分子量為16.3 kDa、55.0 kDa的多肽含量減少,高濃度處理下分子量為23.1 kDa、75.8

4、kDa、94.0 kDa的多肽條帶消失;電鏡觀察發(fā)現(xiàn),pb2+對水鱉葉片細胞的葉綠體、線粒體和細胞核造成嚴重損傷。Pb2+破壞了水鱉正常代謝所需的生理和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),打亂了代謝平衡,最終導致植物的衰亡。
　　 (2)本實驗研究了外源Spd對Hg2+脅迫下鳳眼蓮葉片內(nèi)各生理指標的影響。結(jié)果表明:隨著Hg2+濃度的上升,鳳眼蓮葉片內(nèi)葉綠素、可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT、APX、GR活性、O2·-產(chǎn)生速率、AsA、GSH含量均呈

5、先升后降的趨勢,說明植物體對重金屬在一定濃度范圍內(nèi)有應激反應,各指標對重金屬的抵抗有自己的閾值;H2O2、MDA、可溶性糖含量均隨Hg2+濃度逐漸升高;與單一Hg2+毒害相比,外源亞精胺(0.1 mM)的施用顯著提高了風眼蓮葉片內(nèi)葉綠素、可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT、APX、GR活性、可溶性糖、AsA、GSH含量;降低了O2·-產(chǎn)生速率、H2O2、KDA含量。這些結(jié)果表明外源Spd減緩了鳳眼蓮葉片內(nèi)由于Hg2+脅迫引起的抗氧化

6、系統(tǒng)代謝過程的紊亂。
　　 (3)本實驗研究了外源Spd對Hg2+脅迫下鳳眼蓮葉片內(nèi)精氨酸脫酸酶(ADC)、鳥氨酸脫羧酶(ODC)、多胺氧化酶(PAO)活性以及多胺(Pas)含量、脯氨酸(Pro)含量的影響。結(jié)果表明,隨著Hg2+濃度的上升,鳳眼蓮葉片內(nèi)游離態(tài)腐胺(Put)含量上升,游離態(tài)亞精胺(Spd)和精胺(Spm)含量以及游離態(tài)(Spd+Spm)/Put比值下降。同時Hg2+脅迫還擾亂了多胺代謝酶ADC、ODC和PAO的活

7、性,引起了脯氨酸(Pro)含量的變化。與單一Hg2+毒害相比,外源亞精胺(0.1 mM)的施用顯著降低了鳳眼蓮葉片內(nèi)游離態(tài)Put的積累,提高了游離態(tài)Spd和游離態(tài)Spm以及游離態(tài)(Spd+Spm)/Put的比值。同時,外源Spd增強了ADC、ODC、PAO活性,提高了Pro含量。高氯酸可溶性結(jié)合態(tài)多胺(PS-Pas)和高氯酸不溶性結(jié)合態(tài)多胺(PIS-Pas)的變化趨勢和游離態(tài)多胺的變化趨勢相同。這些結(jié)果表明外源Spd減緩了鳳眼蓮葉片內(nèi)由