二氧化硫?qū)M南芥保護酶活性及基因表達的影響.pdf

1、二氧化硫(Sulfur dioxide，SO2)是一種常見的全球性大氣污染物。高濃度SO2暴露對植物具有生理毒性，還能誘發(fā)遺傳損傷，引起染色體畸變、姊妹染色單體交換及微核的形成。但是，植物也具有一定的逆境適應能力，低濃度SO2作用時，植物體內(nèi)發(fā)生一系列適應性變化，誘導植物的抗性提高。目前為止，植物對逆境脅迫的適應機制尚不清楚。
　　本文以擬南芥為材料，研究不同濃度SO2熏氣對植物葉片形態(tài)、保護酶活性和同工酶譜的影響;采用Affme

2、trix的擬南芥基因表達譜芯片(ATH1)研究SO2熏氣后基因表達的變化，并結(jié)合半定量RT-PCR技術(shù)，分析部分差異表達的防御基因，以期為抗逆機制的研究提供一定的實驗依據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　SO2熏氣14d后，擬南芥葉面氣孔開度變小。濃度10mg·m-3組促進植株生長發(fā)育，SO2濃度90mg·m-3時，葉面出現(xiàn)明顯可見傷害，株高、葉片數(shù)和葉片面積顯著降低，可溶性蛋白含量減少，胞內(nèi)MDA含量增高。
　　2.5～30mg·m-

3、3SO2熏氣導致擬南芥葉組織中活性氧O2-·產(chǎn)生速率和H2O2含量呈濃度和時間依賴性增高。濃度為2.5、10、30mg·m-3的SO2熏氣6h后，還原型谷胱甘肽(GSH)含量、過氧化物酶(POD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)活性迅速提高，并與SO2濃度呈極顯著正相關(guān)，連續(xù)熏氣24h～120h期間上述指標維持較高水平，說明GSH、POD、GPX和GST在適應SO2脅迫過程中發(fā)揮重要作用。超氧化物岐化酶(SOD

4、)和過氧化氫酶(CAT)活性誘導需要較高的SO2濃度或較長的作用時間:30mg·m-3SO2熏氣6h后SOD和CAT活性被誘導;2.5mg·m-3和10mg·m-3 SO2熏氣24h后SOD活性有所增高，熏氣72h后CAT活性被誘導;熏氣120h后脅迫組SOD和CAT活性降低。
　　采用垂直板聚丙稀酰胺凝膠電泳分析SO2熏氣后擬南芥葉片保護酶同功酶譜的變化?；钚匀旧蟀l(fā)現(xiàn)，譜帶亮度和寬度均發(fā)生不同程度的改變。3周齡與4周齡擬南芥葉

5、片CAT同工酶對SO2熏氣的反應基本一致，在SO2熏氣前期譜帶亮度增加，熏氣120h后譜帶亮度減弱。3周齡與4周齡擬南芥葉片SOD和POD同工酶對SO2熏氣具有不同響應:SO2熏氣后，3周齡苗SOD同工酶譜帶亮度增加，4周齡苗在熏氣72h后SOD同工酶譜帶亮度增加，但熏氣120h后譜帶亮度減弱;3周齡苗POD同工酶在熏氣6h后譜帶減弱，72h后譜帶強度增加，而4周齡苗POD同工酶譜帶強度均增加。
　　SO2熏氣后，半胱氨酸合成酶(

6、OAS-TL)活性和半胱氨酸(Cys)含量顯著提高，并與SO2濃度呈顯著正相關(guān)。Cys的增加可以促進GSH的合成，GSH含量增加誘導GPX和GST基因表達增強，酶活性提高，這也是GPX和GST在SO2脅迫過程中發(fā)揮重要作用的原因之一。
　　SO2熏氣72h后，采用基因芯片技術(shù)，在擬南芥全基因組中共檢出脅迫組和對照組間差異表達基因2780個，其中部分基因為誘導表達（脅迫組中表達，對照組中不表達的基因），部分為沉默基因（對照組中表達，