蘿卜鎘累積的基因型差異、生理響應(yīng)與甲基化變化研究.pdf

1、蘿卜(Raphanus sativus L.)是起源于我國(guó)的一種重要的世界性蔬菜，其栽培面積在所有蔬菜作物種植中居第2位。隨著采礦、冶煉等工業(yè)的發(fā)展以及污泥、污水的農(nóng)業(yè)利用和磷肥的施用，鎘(Cd)污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。Cd是生物毒性最強(qiáng)的“五毒”重金屬元素之一，對(duì)人類和動(dòng)植物具有強(qiáng)烈毒害作用，蔬菜的Cd污染是降低蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量和危害人體健康的嚴(yán)重問(wèn)題。如何控制和減輕蔬菜Cd污染已成為一個(gè)日益突出的問(wèn)題。大量的研究表明，植物對(duì)Cd的積累和耐性種

2、問(wèn)和品種間存在著明顯的差異。因此，篩選和研究食用器官Cd積累量低的作物品種或基因型，是有效利用自然資源和保證蔬菜安全生產(chǎn)的重要途徑。本研究以蘿卜為供試材料，在明確鎘脅迫下蘿卜積累鎘能力的基因型差異的基礎(chǔ)上，利用水培試驗(yàn)，對(duì)抗Cd蘿卜品種適應(yīng)鎘脅迫的生理響應(yīng)及其：DNA甲基化水平的影響進(jìn)行了初步的探討。主要研究結(jié)果如下： 1．鎘脅迫下蘿卜積累鎘能力的基因型差異研究 采用水培的方法，研究了46個(gè)蘿卜品種根和地上部Cd積累的差

3、異。結(jié)果表明，在50mg/L Cd處理下，不同基因型蘿卜的吸收鎘能力存在極顯著差異。蘿卜根系Cd含量變幅為433.1-2838.4ug/g，地上部Cd含量變幅為136.4-521.1ug/g，根系吸收Cd能力顯著大于地上部。根據(jù)根部Cd含量和地上部Cd含量，初步認(rèn)為Nau-CW20、Nau-Hm-05-1和RADIS-US是低積累基因型，而Nau-Brz、Nau-Bysi和Nau-Rg則可能是Cd高累積基因型。根部Cd含量與其干重和地上

4、部干重呈顯著的負(fù)相關(guān)。 2．蘿卜對(duì)鎘的吸收、累積特性與生理響應(yīng)研究 通過(guò)溫室水培試驗(yàn)，選擇低Cd積累基因型Nau-Hm-05-1，進(jìn)一步研究不同濃度鎘脅迫Cd<'2+>(0.500 mg/L)對(duì)其幼苗發(fā)芽率、Cd吸收積累特性和抗氧化酶系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，隨著Cd<'2+>處理濃度的增加，蘿卜種子的發(fā)芽率和幼苗的生長(zhǎng)明顯受到抑制。Cd<'2+>脅迫處理濃度為500 mg/L時(shí)，蘿卜種子的發(fā)芽率僅為8％。隨著Cd<'2+>

5、處理濃度的提高，幼苗根部和地上部的Cd含量也隨之增加。在500 mg/L Cd<'2+>處理下，幼苗根部和地上部的Cd含量是其對(duì)照的20和25倍。Cd脅迫也引起蘿卜幼苗發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用，丙二醛含量顯著增加。Cd脅迫使蘿卜幼苗過(guò)氧化氫酶(CAT)活性首先增加，然后下降，而超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化物酶(POD)活性顯著上升。 3．鎘脅迫下蘿卜基因組DNA甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性分析 應(yīng)用甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(MSAP)

6、技術(shù)分析了重金屬鎘(Cd)脅迫處理后Nau-CW20蘿卜基因組DNA甲基化程度的變化。結(jié)果表明，經(jīng)50、250和500 mg/LCdCl<,2>處理后， MSAP比率分別為37％、43％和51％，均高于對(duì)照(34％)；全甲基化率(雙鏈C<'m>CGG)分別為23％、25％和27％，而其對(duì)照為22％，表明重金屬CdCl<,2>脅迫后，某些位點(diǎn)發(fā)生了重新甲基化。蘿卜葉片DNA中總甲基化水平的增加與CdCl<,2>處理濃度呈顯著正相關(guān)。甲基化