重金屬Ni2+對(duì)菹草的毒害機(jī)制研究.pdf

1、本文選取廣泛的沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)野外植株及無菌苗為研究對(duì)象。研究了常見重金屬Ni2+脅迫下，菹草無菌苗抗氧化系統(tǒng)、脯氨酸代謝，以及Ni2+在野外菹草葉片中的亞細(xì)胞分布和對(duì)礦質(zhì)元素吸收的影響。并研究了適量的稀土Y3+對(duì)Ni2+脅迫下菹草無菌苗的活性氧水平及多胺代謝的影響。具體研究結(jié)果如下:
　　(1)研究了不同濃度(0、0.05、0.10、0.15、0.20 mmol/L)Ni2+脅迫對(duì)菹草

2、抗氧化系統(tǒng)、脯氨酸代謝途徑的影響。隨著Ni2+濃度的升高，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性及還原型谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巰基(NP-SH)含量均表現(xiàn)為先升后降趨勢(shì);抗壞血酸(AsA)含量變化不明顯;植物絡(luò)合素(PCs)則表現(xiàn)為上升趨勢(shì);脯氨酸代謝關(guān)鍵酶在Ni2+脅迫下表現(xiàn)為:鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶(OAT)活性在0.05-0.10 mmol/LNi2+脅迫下高于對(duì)照組;吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)

3、活性在Ni2+大于0.10 mmol/L時(shí)，顯著增加;脯氨酸脫氫酶(ProDH)活性無顯著變化;脯氨酸(Pro)含量則均顯著高于對(duì)照組。以上結(jié)果表明，Ni2+脅迫提高了活性氧的水平，加重了膜脂過氧化的程度，干擾了抗氧化系統(tǒng)的內(nèi)在平衡;此外，低濃度Ni2+脅迫下菹草脯氨酸積量主要依賴于鳥氨酸途徑，而高濃度下則主要依靠谷氨酸途徑。
　　(2)研究了不同濃度Ni2+脅迫對(duì)野外菹草葉片葉綠素及可溶性蛋白含量、抗氧化系統(tǒng)的影響，以及Ni2+

4、在菹草葉片中的亞細(xì)胞分布和對(duì)礦質(zhì)元素吸收的影響。結(jié)果表明:葉綠素含量和葉綠素a/b值均隨著脅迫濃度的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)。總抗氧化能力(T-AOC)表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì)，并在0.15 mmol/LNi2+脅迫下達(dá)到峰值;SOD活性除了0.05 mmol/LNi2+處理組外，均顯著低于對(duì)照組;POD、CAT活性均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，其峰值分別出現(xiàn)在0.15 mmol/L、0.05 mmol/L Ni2+濃度下;而可溶性蛋白含量隨著Ni2+

5、濃度的升高呈顯著下降的趨勢(shì)。Ni2+在菹草葉片中的亞細(xì)胞分布顯示:對(duì)照組Ni2+主要分布于可溶性成分中，而隨著Ni2+處理濃度的升高各亞細(xì)胞組分中含量均呈上升趨勢(shì)，且分配比例不同于對(duì)照組，表現(xiàn)為:細(xì)胞壁＞可溶性成分＞細(xì)胞器。Ni2+對(duì)各亞細(xì)胞組分中不同種類礦質(zhì)元素吸收的影響均不同，其中Ca、P、K、Mg等元素的吸收均被顯著抑制;Fe、Mn的含量則隨著Ni2+濃度的上升，表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì);而在不同濃度Ni2+脅迫下，Cu、Zn和B在不

6、同細(xì)胞組分中，則表現(xiàn)為不同的趨勢(shì)。以上結(jié)果表明，Ni2+脅迫降低了菹草葉片中葉綠素含量和可溶性蛋白含量，影響了各亞細(xì)胞組分中礦質(zhì)元素的吸收，打亂了菹草葉片體內(nèi)離子平衡，SOD、POD和CAT能在一定范圍內(nèi)緩解Ni2+脅迫，但不足以抵抗高濃度Ni2+對(duì)菹草的毒害作用。
　　(3)研究了2.5μmol/L Y3+對(duì)于不同濃度（0、0.05、0.10、0.15、0.20 mmol/L）Ni2+脅迫下菹草無菌苗的活性氧水平及多胺代謝的影響

7、。研究發(fā)現(xiàn):Ni2+脅迫下O2-產(chǎn)生速率、H2O2和MDA含量均高于對(duì)照組;與單一Ni2+脅迫相比，添加2.5μmol/L Y3+可在一定程度上降低O2-產(chǎn)生速率以及H2O2在菹草無菌苗體內(nèi)的積累，而MDA含量的變化不顯著。Ni2+脅迫下，總亞精胺(Spd)含量呈下降趨勢(shì)，總精胺(Spm)含量呈先升后降趨勢(shì)，其中鳥氨酸脫羧酶(ODC)、多胺氧化酶(PAO)和二胺氧化酶(DAO)的活性均表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì);而添加2.5μmol/L Y3

8、+后，低濃度Ni2+(0.05mmol/L-0.10 mmol/L)脅迫組總Put含量被顯著提高，而高濃度Ni2+脅迫下總Put含量卻低于單一處理組;此外，2.5μmol/L Y3+可顯著提高結(jié)合態(tài)多胺(PAs)及束縛態(tài)Spd、Spm含量，而降低束縛態(tài)Put含量，抑制了PAO和DAO的活性。以上結(jié)果表明:Ni2+脅迫提高了菹草活性氧的水平，加重了膜脂過氧化的程度;而2.5μmol/LY3+可通過調(diào)節(jié)多胺代謝酶（ADC、ODC、PAO和D