香蒲對(duì)鉛(Pb2+)脅迫的生理響應(yīng)及差異性基因篩選研究.pdf

1、鉛是一種普遍存在且具有高毒性的重金屬，能通過(guò)各種方式進(jìn)入食物鏈并對(duì)人體產(chǎn)生傷害，而新型鉛富集植物—香蒲(Typha orientalis Presl)的發(fā)現(xiàn)，為植物修復(fù)環(huán)境中Pb2+污染提供了新的材料，但目前植物對(duì)重金屬抗性機(jī)理并不十分明確。因此，本文以香蒲為試驗(yàn)材料，采用室內(nèi)水培方法，研究了不同濃度Pb2+脅迫對(duì)香蒲生長(zhǎng)、生理指標(biāo)的影響，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序篩選香蒲在Pb2+脅迫下根細(xì)胞中的差異表達(dá)基因。主要研究結(jié)果如下:
　　(1

2、)研究香蒲對(duì)不同濃度Pb2+脅迫的生理應(yīng)答及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化發(fā)現(xiàn)，隨著Pb2+濃度的增加，Pb2+對(duì)香蒲幼苗的生長(zhǎng)的抑制作用越顯著，毒害癥狀也越明顯。葉片中超氧陰離子(O2-)的產(chǎn)生速率提高，根組織中超氧陰離子(O2-)的產(chǎn)生速率卻降低，但葉片和根細(xì)胞中的過(guò)氧化氫(H2O2)含量較對(duì)照均顯著增加。葉片光合作用色素均呈先升后降趨勢(shì)。各Pb2+處理組中葉片內(nèi)丙二醛(MDA)含量較對(duì)照變化均不顯著，根組織中MDA含量呈顯著下降趨勢(shì)。葉片中超氧化

3、物歧化酶(SOD)活性呈先升后降，但始終高于對(duì)照，過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物(POD)活性呈先降后升趨勢(shì)，但均低于對(duì)照組;根組織中SOD活性較對(duì)照呈降低趨勢(shì)，CAT和POD活性呈先升后降趨勢(shì)。電鏡觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，Pb2+脅迫使葉片細(xì)胞中葉綠體類(lèi)囊體膨脹、破損，被膜破裂;線(xiàn)粒體內(nèi)腔空泡化、被膜破裂;細(xì)胞核核膜破損、核仁消失、染色質(zhì)凝集等。以上結(jié)果表明:Pb2+脅迫導(dǎo)致香蒲生理代謝失衡，并對(duì)其亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷。
　　(2)研究

4、Pb2+在香蒲根組織中的亞細(xì)胞定位及對(duì)礦質(zhì)元素吸收的影響發(fā)現(xiàn)，隨著Pb2+濃度的增加，香蒲根內(nèi)的Pb2+含量顯著上升，富集系數(shù)為122-813，但遷移率均小于1。從鉛在亞細(xì)胞組分中的分布看，各Pb2+處理組鉛含量均顯著高于對(duì)照組，在1.00 mmol·L-1 Pb2+處理組達(dá)到峰值5.55 mg·g-1 FW，各Pb2+處理組細(xì)胞器和可溶性部分Pb2+含量均呈逐漸上升趨勢(shì)，各分配比例不均，分布規(guī)律為細(xì)胞壁＞細(xì)胞器＞可溶性部分。超微定位觀(guān)

5、察發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞壁周?chē)植即罅康你U顆粒，細(xì)胞內(nèi)膜及細(xì)胞基質(zhì)中也存在鉛顆粒。不同濃度Pb2+脅迫對(duì)根細(xì)胞中礦質(zhì)元素含量的影響不同，其中促進(jìn)了大量元素Mg和微量元素Fe、Cu、Zn的吸收，抑制了大量元素K、Ca的吸收。以上結(jié)果表明:香蒲根組織通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的離子平衡，并將鉛顆粒進(jìn)行區(qū)域化分布等途徑共同抵御Pb2+脅迫對(duì)香蒲造成的傷害。
　　(3)研究Pb2+脅迫下香蒲根細(xì)胞中的差異表達(dá)基因發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)不同Pb2+濃度和時(shí)間處理的香蒲根進(jìn)行