外源一氧化氮對(duì)鎘脅迫下花生與生菜生長(zhǎng)的緩解效應(yīng)及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著礦產(chǎn)開采、污水灌溉、長(zhǎng)期使用各種含Cd有機(jī)肥料、磷肥以及工業(yè)廢氣沉降，導(dǎo)致我國(guó)土壤存在嚴(yán)重的重金屬污染問題。鎘是一種較其他重金屬毒性更強(qiáng)的致癌性金屬，由于其高毒性及其通過食物鏈易在人體內(nèi)累積而備受人們關(guān)注。近年來，“鎘米”“鎘菜”逐漸出現(xiàn)在人們的日常生活中。花生是一種重要的油料作物，生菜是人們餐桌上常見的蔬菜。研究鎘對(duì)花生與生菜的毒害機(jī)制，提出緩解鎘毒害的措施，有助于減輕鎘毒害對(duì)人類健康的危害。本研究以花生(Arachis hypo

2、gaea Linn.)、生菜（Lactuca sativa L.）為試驗(yàn)材料，采用液培和盆栽試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法系統(tǒng)研究了鎘對(duì)兩種作物的毒害機(jī)理并探討了添加外源NO對(duì)兩種作物鎘毒害的及機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.鎘脅迫嚴(yán)重影響花生正常的光合作用，對(duì)花生產(chǎn)生明顯的氧化脅迫，抑制植株對(duì)K、Ca、Mg及Fe的吸收。研究花生根系及葉片亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，在根系中，低濃度鎘脅迫下大量的鎘阻滯在根系細(xì)胞壁中;高濃度鎘脅迫下，大部分鎘儲(chǔ)存在根

3、系細(xì)胞的可溶性部分。在葉片中，無論高鎘還是低鎘脅迫，大量鎘積累在葉片細(xì)胞壁上。添加250μMSNP可顯著緩解鎘對(duì)花生生長(zhǎng)的抑制作用。外源NO提高葉綠素含量，有助于增強(qiáng)花生的光合作用;提升鎘毒害下花生的抗氧化能力，表明鎘誘導(dǎo)的氧化脅迫得以減輕。NO通過促進(jìn)花生對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分離子的吸收及抑制鎘的吸收，明顯改善了細(xì)胞內(nèi)離子平衡。試驗(yàn)研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，花生莖葉中鎘的含量因NO的介導(dǎo)而減少，這表明外源NO可抑制鎘向地上部轉(zhuǎn)移。研究花生根葉的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，

4、發(fā)現(xiàn)加入外源NO后，NO增加了根葉細(xì)胞壁中鎘的阻留，減少了鎘在根葉細(xì)胞可溶性部分及細(xì)胞器中的積累。這些研究結(jié)果表明，NO通過增強(qiáng)花生光和作用，激活抗氧化系統(tǒng)，抑制Cd向地上部分的轉(zhuǎn)移及將更多的Cd阻滯在細(xì)胞壁上，有效緩解了鎘對(duì)花生的毒害作用。
　　2.盆栽試驗(yàn)中，在花生播種期、幼苗期、開花期、下針期四個(gè)生長(zhǎng)階段向生長(zhǎng)在鎘污染的土壤中澆灌SNP溶液。結(jié)果表明，外源NO可提高花生的生物量及產(chǎn)量;增加了鎘脅迫下花生的葉綠素含量;改善了光

5、合作用和蒸騰作用。鎘誘導(dǎo)的氧化傷害因添加外源NO而減輕，這表現(xiàn)為O2·-、H2O2、MDA的積累量減少;抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)提高并且可溶性蛋白及脯氨酸的含量達(dá)到正常植株水平。另外，NO提高礦質(zhì)養(yǎng)分離子的含量，降低了鎘在花生根系、地上部及籽粒中的積累。其中在播種期及幼苗期添加外源NO對(duì)緩解鎘毒害有更好的效果。
　　3.鎘脅迫嚴(yán)重抑制了生菜生長(zhǎng)，增加了鎘在根、葉中的積累，減弱了生菜對(duì)Ca、 Mg、 Fe、Cu的吸收。

6、另外，過量的鎘降低了抗氧化酶的活性并對(duì)生菜產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化損害。根部和葉面供應(yīng)適宜濃度的外源NO緩解鎘脅迫對(duì)生菜植株的傷害。若達(dá)到最好的緩解Cd脅迫效應(yīng)，兩種供應(yīng)方式均需要適宜的SNP濃度。在本試驗(yàn)中根部供應(yīng)的最適SNP濃度為250μM，葉面供應(yīng)最適SNP濃度為500μM。
　　4.盆栽試驗(yàn)中，通過五種方式向生長(zhǎng)在鎘污染土壤中的生菜供應(yīng)外源NO。SNP直接施入土壤、包進(jìn)膠囊顆粒、紙袋、制作成淀粉包膜的SNP緩釋顆粒以及葉面噴施SNP