鉛脅迫下NO信號(hào)在三葉鬼針草中的產(chǎn)生和作用機(jī)理初步研究.pdf

1、鉛(Pb)是已知毒性最強(qiáng)的重金屬污染源之一，一氧化氮(NO)是一種普遍存在于生物界的信使分子，廣泛參與植物對(duì)Pb脅迫的應(yīng)答反應(yīng)調(diào)控，而三葉鬼針草(Bidens pilosa)是修復(fù)Pb污染的重要種質(zhì)資源。本研究用硝酸鉛(PbNO3)、一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase，NOS)抑制劑L-NAME(N'-nitro-L-arginine-methyl ester hydrochloride)、硝酸還原酶(NR)非專一

2、性抑制劑疊氮化鈉(NaN3)、NO供體硝普鈉(SNP)和NO清除劑c-PTIO(2-4-carboxyphenvl-4，4，5，5-tetramethvlimidazoline-1-oxvl-3-oxide)分別處理生長(zhǎng)60 d的三葉鬼針草幼苗，通過(guò)測(cè)定葉、莖和根中一氧化氮(NO)含量、類胡蘿卜素(Car)含量、亞硝酸根離子(NO2-)含量、一氧化氮合酶(NOS)活性、硝酸還原酶(NR)活性、相對(duì)電導(dǎo)率(REC)、過(guò)氧化氫(H2O2)含

3、量、丙二醛(MDA)含量、超氧陰離子(O2-)產(chǎn)生速率、抗壞血酸氧化酶(APX)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽還原酶(GR)活性、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性和過(guò)氧化物酶(POD)活性、可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量、脯氨酸(Pro)含量、鮮重、干重、株高、最長(zhǎng)側(cè)根長(zhǎng)、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)凈增加量和Pb積累含量，分析探討了Pb脅迫下NO信號(hào)在三葉鬼針草中的產(chǎn)生途徑，NO信號(hào)對(duì)Pb脅迫下三葉鬼針草幼苗生長(zhǎng)、重金屬積累和活

4、性氧代謝中的影響和作用機(jī)理，為增強(qiáng)三葉鬼針草對(duì)Pb污染土壤的耐性以及更好地應(yīng)用于Pb污染土壤的修復(fù)提供理論基礎(chǔ)。
　　研究結(jié)果表明：
　　(1)低濃度Pb處理能顯著增加三葉鬼針草幼苗NO，NO2-和Car含量，能顯著增強(qiáng)NOS和NR活性。隨Pb處理濃度升高NO、NO2-和Car含量，NOS和NR活性均呈先增后減的趨勢(shì)，其中600 mg/L Pb使NO、NO2-和Car含量，NOS和NR活性升高最顯著。
　　NR活性抑制

5、劑NaN3處理能顯著降低NR活性，Pb脅迫下NaN3處理能顯著降低幼苗葉、莖和根中NO含量；NOS活性抑制劑L-NAME處理能顯著降低葉中、莖和根中NOS活性，Pb脅迫下L-NAME處理能顯著降低葉中NO含量，表明Pb脅迫下三葉鬼針草幼苗中NO可由NOS途徑、NR途徑產(chǎn)生。Pb脅迫下，NO產(chǎn)生劑SNP使Pb脅迫下三葉鬼針草幼苗中的NO含量顯著升高，NO清除劑c-PTIO使幼苗中NO含量顯著降低。
　　(2)Pb脅迫誘發(fā)三葉鬼針草幼

6、苗產(chǎn)生內(nèi)源NO；600 mg/L Pb脅迫能顯著增強(qiáng)三葉鬼針草幼苗APX、CAT、SOD、GR和POD活性，能顯著促進(jìn)葉和根中Pro、莖和根中SS的合成，800mg/LPb脅迫能顯著促進(jìn)莖中Pro含量；600 mg/L Pb處理能顯著增加三葉鬼針草幼苗鮮重、干重和Pb積累量，Pb積累量為888．77 mg/kg，表明低濃度Pb脅迫下，三葉鬼針草幼苗產(chǎn)生的內(nèi)源NO可以增強(qiáng)幼苗抗氧化酶系統(tǒng)和促進(jìn)Pro和SS的合成，促進(jìn)植物生長(zhǎng)和Pb積累量。

7、
　　(3)Pb脅迫下，SNP處理能使三葉鬼針草幼苗體內(nèi)產(chǎn)生NO；300μmol/L SNP能顯著促進(jìn)Pro、SP、Car的合成；不同濃度SNP對(duì)三葉鬼針草葉、莖和根中抗氧化酶活性的影響較復(fù)雜，其中200μmol/L SNP能顯著增強(qiáng)葉和莖中APX活性、莖中GR活性，300μmol/L SNP能顯著增強(qiáng)葉中POD活性，1000μmol/L SNP能顯著增強(qiáng)莖和根中CAT活性和葉中SOD活性；300μmol/L SNP能顯著降低鉛脅

8、迫下三葉鬼針草REC、MDA、H2O2含量以及O2。產(chǎn)生速率，能顯著增加Pb脅迫下三葉鬼針草鮮重、干重、株高、最長(zhǎng)側(cè)根長(zhǎng)、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)凈增加量和Pb積累量，表明適宜濃度外源NO能提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，調(diào)節(jié)抗氧化酶系統(tǒng)，以降低三葉鬼針草膜質(zhì)過(guò)氧化損傷，緩解Pb脅迫造成的生長(zhǎng)抑制和促進(jìn)Pb積累。但其具有兩面性，即低濃度促進(jìn)，高濃度抑制。三葉鬼針草不同部位對(duì)Pb的積累量差異性很大，其中葉<莖<根。
　　(4)Pb脅迫下，NaN3、L-

9、NAME和c-PTIO能使三葉鬼針草幼苗中的NO含量顯著降低；NaN3處理能顯著降低葉中APX活性，葉和根中CAT活性，葉中SOD活性，根中POD活性，顯著促進(jìn)葉和根中Pro，葉和根中SP，莖中Car的合成，能顯著升高Pb脅迫下三葉鬼針草幼苗莖中REC、根中MDA含量、葉和莖中O2。產(chǎn)生速率、莖中HzO2含量，能顯著降低Pb脅迫下三葉鬼針草幼苗鮮重、干重、株高、最長(zhǎng)側(cè)根長(zhǎng)、主根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)凈增加量和幼苗Pb積累量；L-NAME處理能顯著降

10、低葉、莖和根中CAT活性，葉和莖中SOD活性，莖和根中POD活性，能顯著促進(jìn)葉、莖和根中Pro，葉和莖中SP，莖中SS的合成，能顯著升高Pb脅迫下葉、莖、根中O2。產(chǎn)生速率和葉中HzO2含量，能顯著降低Pb脅迫下三葉鬼針草幼苗鮮重、干重、株高、最長(zhǎng)側(cè)根長(zhǎng)、主根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)凈增加量和幼苗Pb積累量；較Pb單獨(dú)處理，c-PTIO處理能顯著降低葉和根中APX，葉、莖和根中CAT活性，葉和根中SOD活性，葉和根中POD活性，顯著降低葉、莖和根中P