镉胁迫下镉敏感/钝感水稻突变体内AsA-GSH的循环变化研究

摘要

从粳稻中花11(Oryza sativa L.subsp.Japonica,cv. Zhonghua 11)为受体构建的经农杆菌介导的T-DNA插入水稻突变体库中,通过筛选获得了镉敏感/钝感水稻突变体株系(Cd-sensitive mutant,cadB-1;Cd-insensitive mutant,cadL-5)各1份,以此为材料从H2O2累积、AsA-GSH循环和抗氧化酶活性等方面探讨了镉敏感/钝感水稻突变体对0.1 mmol·L-1、0.25 mmol·L-1、0.5 mmol·L-1和0.75mmol·L-1 Cd2+胁迫下耐性差异的生理基础,研究结果如下： 1.野生型和镉敏感/钝感水稻突变体经0.75 mmol·L-1 Cd2+胁迫后表型上有显著差异。镉敏感突变体根、茎和叶片中镉含量高于野生型；而镉钝感水稻突变体根、茎、叶片和种子中镉含量低于野生型。 2.Cd2+胁迫引起水稻叶片和根中H2O2累积,野生型和镉敏感/钝感水稻突变体中H2O2含量随着Cd2+浓度的增加而增加,而且镉敏感突变体中H2O2累积量高于野生型,而镉钝感突变体H2O2累积量低于野生型。 3.随着Cd2+浓度的增加引起AsA-GSH循环效率和抗氧化酶活性下降,抗氧化系统不能有效清除过量的活性氧,膜脂过氧化加剧,细胞膜的完整性被破坏。随着Cd2+浓度的增加,野生型和镉敏感/钝感水稻突变体GSH/GSSG、AsA/DHA、NADPH/NADP+三个比值都不同幅度的下降了,下降的幅度如下：镉敏感水稻突变体>野生型>镉钝感水稻突变体。总的来说在Cd2+胁迫下,镉钝感水稻突变体仍能保持较高的AsA-GSH循环效率和较高的抗氧化酶活性,从而使过量的活性氧被抗氧化系统清除,有利于增强对Cd2+胁迫的耐受能力,野生型次之,镉敏感水稻突变体的AsA-GSH循环效率和抗氧化酶活性下降的最多,其对Cd2+胁迫的耐受能力最差。 研究结果表明AsA-GSH循环效率和抗氧化酶活性变化是水稻对抗重金属Cd2+毒害与抗性的重要生理基础。

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第一章文献综述

1.1镉对植物的毒性效应

1.1.1镉抑制植物的生长

1.1.2镉对植物细胞膜的影响

1.1.3镉对植物体亚细胞的损伤

1.1.4镉对植物体细胞分裂的影响

1.1.5镉对植物水分吸收和气孔开闭的影响

1.1.6镉对植物的光合作用的影响

1.1.7镉对植物体内酶活性的影响

1.2植物对镉胁迫下的抗性机理

1.2.1络合解毒机制

1.2.2区域化

1.2.3外排

1.2.4植物应答镉胁迫的抗氧化系统的解毒机制

1.2.5植物对镉胁迫的其他解毒机制

1.3本文的研究目标

第二章镉敏感水稻突变体在Cd2+胁迫下AsA-GSH循环的变化

2.1材料筛选

2.2材料和方法

2.2.1材料培养和处理

2.2.2镉含量的测定

2.2.3 H2O2含量的测定

2.2.4 GSH和GSSG含量测定

2.2.5 AsA和DHA含量测定

2.2.6 NADP+和NADPH含量测定

2.2.7酶活性测定

2.2.8数据分析

2.3结果与分析

2.3.1Cd2+胁迫下镉敏感水稻突变体的表型

2.3.2镉敏感水稻突变中的镉含量

2.3.3镉敏感水稻突变中的H2O2积累

2.3.4镉敏感水稻突变中的GSH和GSSG含量

2.3.5镉敏感水稻突变中的AsA和DHA含量

2.3.6镉敏感水稻突变中的NADP+和NADPH含量

2.3.7镉敏感水稻突变体中酶活性变化

2.4讨论

第三章镉钝感水稻突变体在Cd2+胁迫下AsA-GSH循环的变化

3.1材料筛选

3.2材料与方法

3.2.1材料培养和处理

3.2.2 H2O2含量的测定

3.2.3 GSH和GSSG含量测定

3.2.4 AsA和DHA含量测定

3.2.5 NADP+和NADPH含量测定

3.2.6酶活性测定

3.2.7数据分析

3.3结果与分析

3.3.1Cd2+胁迫下镉钝感水稻突变体的表型

3.3.2镉钝感水稻突变中的镉含量

3.3.3镉钝感水稻突变体中的H2O2积累

3.3.4镉钝感水稻突变体中的GSH和GSSG含量

3.3.5镉钝感水稻突变体中的AsA和DHA含量

3.3.6镉钝感水稻突变体中的NADP+和NADPH含量

3.3.7镉钝感水稻突变体中酶活性变化

3.4讨论

第四章结论与展望

4.1镉胁迫下水稻的AsA-GSH循环和抗氧化酶活性

4.2展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间完成的论文