內源NO參與鋅、鐵、銅復合處理下小麥幼苗生理生化特性的變化.pdf

1、隨著工業(yè)化和城市化進程的不斷深入，由工業(yè)和生活廢水的排放、污水灌溉等原因造成的土壤環(huán)境污染日益嚴重。重金屬在土壤中的滯留時間長、移動性差，并且通常以多種不同金屬復合的形式共存。重金屬不僅影響土壤的組成、結構和功能，造成農作物的減產，而且通過食物網遷移到不同生物體內，直接或間接地影響人和動物的健康。鋅(Zn)、鐵(Fe)和銅(Cu)是生物體必需的微量金屬元素，參與植物體內多種生理過程，如生長發(fā)育、光合和呼吸作用、元素代謝、生物大分子合成等

2、。然而，重金屬過量時會抑制植物生長、引起代謝紊亂、活性氧失衡并驅動植物抗氧化應答。一氧化氮(NO)是廣泛分布于生物體內的一種關鍵信號分子，在植物的生長發(fā)育和防御應激反應中發(fā)揮重要作用。本實驗以西北地區(qū)廣泛種植的“寧春4號”小麥為材料，研究了NO清除劑2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-imidazoline-1-oxyl-3-oxide(PTIO)的加入對Zn、Fe和Cu復合處理下小麥根生長及其他生理生化特性的影響

3、，以探討NO對Zn、Fe和Cu復合處理下小麥植物毒性的影響及其響應機制。主要研究結果如下：
　　1. Zn、Fe和Cu復合處理明顯抑制小麥幼苗根和莖的生長，且對根的抑制作用強于莖，其中Zn+Fe處理抑制作用最弱，而Zn+Fe+Cu處理抑制作用最強。PTIO的加入對Zn、Fe和Cu復合處理下小麥幼苗根和莖的生長沒有顯著的影響。
　　2.與對照相比，Zn、Fe和Cu復合處理導致了小麥根中Zn、Fe、Cu和Mn含量的升高，但降低了

4、Na、K和Ca的含量；相關處理下葉片中Zn、Fe和Mn的含量升高而Cu、Na、K和Ca的含量降低。PTIO的使用誘導了Zn、Fe和Cu復合處理的根中Fe、Mn和Ca含量進一步升高、K含量降低以及葉片中Ca含量的升高。
　　3. Zn、Fe和Cu復合處理下小麥根尖NO熒光強度高于對照，其中Zn+Fe處理下NO熒光最亮。PTIO的加入減弱了金屬復合處理下根中NO的熒光強度。
　　4.除Zn+Fe處理外，在其他重金屬復合處理下，小

5、麥根中脯氨酸含量均顯著升高，其中Zn+Cu處理下脯氨酸含量最高，PTIO的加入對金屬復合處理下脯氨酸的積累無顯著影響。
　　5. Zn、Fe和Cu復合處理下小麥幼苗中總的和質外體中的過氧化氫(Hydrogen peroxide，H2O2)、超氧陰離子(Super anion，O2·ˉ)和羥自由基(Hydroxyl radical，·OH)含量均升高。PTIO的使用進一步誘導重金屬復合處理下根中H2O2、O2·ˉ和·OH的積累，其中

6、PTIO和Zn+Fe+Cu共同處理下這三項指標的含量最高。
　　6. Zn、Fe和Cu復合處理下小麥幼苗根中抗壞血酸過氧化物酶(Ascorbate peroxidase，APX)、質外體超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)和質外體過氧化物酶(Peroxidase，POD)活性的升高，而谷胱甘肽還原酶(Glutathione reductase，GR)和質外體過氧化氫酶(Catalase，CAT)活性降

7、低。PTIO的加入抑制了Zn、Fe和Cu復合處理下小麥根中總的POD、GR和質外體CAT的活性，但促進了質外體SOD和APX的活性的升高。
　　上述結果表明：Zn、Fe和Cu復合處理對小麥的植物毒可能與Zn、Fe和Cu元素在根葉中過度積累以及活性氧自由基(ROS)的大量產生有關。重金屬復合處理下脯氨酸含量的增加、NO的產生以及SOD和質外體POD、APX活性的升高在一定程度上緩解ROS誘導的氧化損傷。此外，NO清除劑PTIO的加入