外源NO对Cd胁迫下绿豆幼苗生长发育的影响及其机理研究

摘要

一氧化氮(nitric oxide，NO)是一种广泛存在于生物体内的信使分子和效应分子，已被证实参与了动物体内酶和转录因子的激活、基因的表达、血管松弛、神经传导及先天性免疫反应等一系列生理生化过程而被认为是多功能的第二信使。在植物体内NO也是一种广泛存在的关键的信号分子，参与了植物一系列生理活动的调控过程，如种子的萌发、植物根和叶片的生长发育、侧根形成、叶片和果实的衰老、细胞凋亡以及植物防御病虫害、抵抗干旱、盐害、低温等一些生物与非生物胁迫的反应，然而目前有关NO对重金属抑制植物生长发育的影响研究甚少。本研究利用农作物绿豆幼苗为材料，通过水培施加外源NO供体硝普钠(sodium nitroprusside，SNP)，初步探讨了5μmol/L Cd<'2+>胁迫(3d和8d)下NO处理对绿豆幼苗叶片和根系生长的影响，并从膜脂过氧化、DNA结构及其代谢、光合作用这三个方面入手，对其影响机理进行了分析，以期为提高植物抗重金属胁迫的能力提供一定的理论依据。主要研究结果如下： 1．Cd<'2+>胁迫3d和8d时绿豆幼苗地上部分和根系鲜、干重降低，且幼苗株高、主根长、最长侧根长净增长量和侧根数净增加量受到显著的抑制；在50μmol/L外源NO供体SNP存在时Cd<'2+>的上述抑制效应均得到明显缓解。说明外源NO能明显缓解Cd<'2+>胁迫对绿豆幼苗生长的抑制。 2．Cd<'2+>胁迫下，绿豆幼苗叶片和根系的膜脂过氧化加剧，H<,2>O<,2>含量增高，SOD、CAT、POD等保护酶活性升高；外源NO供体SNP能明显诱导Cd<'2+>胁迫下幼苗叶片和根系的SOD、CAT、POD等保护酶活性的进一步升高，使H<,2>O<,2>含量和膜脂过氧化程度显著降低。说明NO通过诱导膜保护酶活性的提高，降低了活性氧水平，从而使Cd<'2+>胁迫诱导的膜脂过氧化程度降低，这可能是外源NO明显缓解Cd<'2+>胁迫抑制绿豆幼苗生长发育的原因之一。 3．Cd<'2+>胁迫导致绿豆幼苗叶片和根系DNA含量降低，DNA链间交联程度加剧；外源NO供体SNP能够缓解重金属Cd<'2+>胁迫对绿豆幼苗DNA含量及其结构的影响。 4．Cd<'2+>胁迫降低了绿豆幼苗叶片净光合速率，同时气孔导度、胞间隙CO<,2>浓度、表观量子效率、羧化效率和光合能力均降低，而气孔限制值升高，说明Cd<'2+>胁迫对幼苗光合作用的抑制既有气孔因素，也有非气孔因素；外源NO供体SNP处理提高了Cd<'2+>胁迫下幼苗叶片的叶片净光合速率、气孔导度、表观量子效率、羧化效率和光合能力，而胞间隙CO<,2>浓度、气孔限制值降低。说明外源NO处理提高了Cd<'2+>胁迫下幼苗叶片光合作用过程中光反应能力和碳同化过程中羧化酶羧化效率，进而使Cd<'2+>胁迫下幼苗叶片光合作用的抑制得到缓解。

目录

文摘

英文文摘

声明

1文献综述

1.1植物体内的Cd2+和NO

1.1.1植物体内的Cd2+

1.1.2植物体内NO

1.2 Cd2+和NO对植物生长的影响

1.2.1 Cd2+对植物生长的影响

1.2.2 NO对植物生长的影响

1.3 Cd2+和NO对植物膜脂过氧化的影响

1.3.1 Cd2+对植物膜脂过氧化的影响

1.3.2 NO对植物膜脂过氧化的影响

1.4 Cd2+和NO对植物核酸代谢和结构的影响

1.4.1 Cd2+对核酸代谢和结构的影响

1.4.2 NO对植物核酸代谢和结构的影响

1.5 Cd2+和NO对植物光合作用的影响

1.5.1 Cd2对植物光合作用的影响

1.5.2 NO对植物光合作用的影响

1.6论文的选题目的和意义

2材料与方法

2.1材料培养及处理

2.2生长指标的测定

2.3生长指标的测定

2.3.1丙二醛(MDA)含量的测定

2.3.2过氧化氢(H2O2)含量的测定

2.3.3超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

2.3.4过氧化氢酶(CAT)活性的测定

2.3.5过氧化物酶(POD)活性的测定

2.4 DNA的提取及相关指标测定

2.4.1 DNA的提取

2.4.2 DNA含量测定

2.4.3 DNA增色效应测定

2.5光合指标的测定

3实验结果

3.1外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗生长的影响

3.1.1对绿豆幼苗地上部分鲜重和干重的影响

3.1.2对绿豆幼苗根系鲜重和干重的影响

3.1.3对绿豆幼苗株高的影响

3.1.4对绿豆幼苗主根长的影响

3.1.5对绿豆幼苗最长侧根长的影响

3.1 .6对绿豆幼苗侧根数的影响

3.2外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗膜脂过氧化的影响

3.2.1对绿豆幼苗MDA含量的影响

3.2.2对绿豆幼苗H2O2含量的影响

3.2.3对绿豆幼苗SOD活性的影响

3.2.4对绿豆幼苗CAT活性的影响

3.2.5对绿豆幼苗POD活性的影响

3.3外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗DNA含量和链间交联的影响

3.3.1对绿豆幼苗DNA含量的影响

3.3.2对绿豆幼苗DNA增色效应的影响

3.4外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗光合作用的影响

3.4.1对绿豆幼苗净光合速率(Pn)的影响

3.4.2对绿豆幼苗气孔导度(Os)的影响

3.4.3对绿豆幼苗胞间隙CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的影响

3.4.4对绿豆幼苗光合能力(A0)的影响

3.4.5对绿豆幼苗表观羧化效率(CE)的影响

3.4.6对绿豆幼苗表观量子效率(Ф)的影响

4讨论

4.1外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗生长发育的影响

4.2外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗膜脂过氧化的影响

4.3外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗DNA含量和链间交联的影响

4.4外源NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗光合作用的影响

总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果及获奖荣誉