甘露糖对镉胁迫下小麦生长、镉转运和氧化胁迫的影响

摘要

[目的]本文旨在阐述喷施甘露糖缓解小麦镉(Cd)胁迫和抑制Cd转运的分子机制。[方法]测定小麦生长、生理、生化指标和分析根系蛋白组学差异,经过KEGG和GO注释方法分析差异蛋白所涉途径的相关信息,进一步用Real-time PCR验证差异表达蛋白。[结果]甘露糖处理15 d后,小麦根长和根干重分别增加54.8%和29.5%;地上部Cd总含量减少33.6%,而地下部增加58.1%。Cd转运系数减小47.7%,小麦Cd转运被抑制。叶片和根中谷胱甘肽(GSH)含量分别增加11.1%和42.8%,氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量分别减少43.2%和49.3%。叶片和根活性氧分子的积累减少,表明小麦所受氧化胁迫减轻。甘露糖处理后,谷胱甘肽还原酶(GR)活性明显升高,过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性没有明显变化。处理后根中共有222个蛋白质发生显著变化,分别属于谷胱甘肽代谢、氮代谢、磷酸戊糖途径(PPP)、糖酵解/糖异生、氰氨基酸代谢、次生代谢产物和苯丙烷生物合成等途径。其中,谷胱甘肽代谢途径中有5个谷胱甘肽-S-转移酶(GST)差异丰度蛋白(DAP),选择其中差异变化最大的GSTU6用于Real-time PCR验证,其表达量显著增加,合成GSH前体物的GLN1-2以及Prx135的表达量也显著增加。[结论]甘露糖能增强谷胱甘肽清除活性氧能力,缓解小麦Cd胁迫,减少Cd转运。