胁迫时间和胁迫浓度对超积累植物印度芥菜细胞中镉分布的影响.pdf

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1、2014年9月岩矿测试V01．33．No．5September2014R0CKANDMINERALANALYSIS723～729文章编号：0254—5357(2014)05—0723—07胁迫时问和胁迫浓度对超积累植物印度芥菜细胞中镉分布的影响杨红霞，张惠娟，高津旭，刘崴，李冰(1．国家地质实验测试中心，北京100037；2．南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京230026)摘要：超积累植物对重金属的区隔化作用能有效降低徽体核膜细胞质内金属离子的浓度，是对重金属重要的解毒机制核仁染色质之一，而细胞内各组织的区隔化作用大小并

2、未取得一致徽管内质网性结论。本文研究了胁迫浓度和胁迫时间对超积累植液泡物印度芥菜(Brassicajuncea)细胞及亚细胞中镉分布的质膜影响。印度芥菜幼苗分别用0．5、1．0、2．0、3．0、5．0细胞壁mg／L镉胁迫1、5、7、10、14天后收获，采用电感耦合等离子体质谱法测定印度芥菜根系和叶片亚细胞中镉的含量。结果表明：镉在细胞壁中的比例占5O％～64％，细胞液占22％～38％，细胞器占7％～17％，镉在细胞壁中所占比例显著高于细胞液和细胞器，证明细胞壁区隔化在镉的解毒机制中具有重要的作用。随着胁迫时间和胁迫浓度的增加，

3、根系和叶片中亚细胞各组织中镉含量持续增加，超过7天，镉含量显著升高，说明镉对植物的危害是一个缓慢过程。印度芥菜对镉胁迫浓度的最大耐受量为1．0mg／L，超过此浓度，植物细胞的破坏症状加重；细胞超微结构研究也表明，镉胁迫浓度超过1．0mg／L后，细胞结构发生了不同程度的损坏，出现质壁分离、液泡增大甚至空泡化、质膜粗糙等现象，继而影响到细胞的正常功能。因此，在考察重金属对植物的危害时，要充分考虑时间和浓度梯度两个参数的协同作用。关键词：镉；亚细胞；胁迫时间；胁迫浓度；电感耦合等离子体质谱法；扫描透射电镜中图分类号：0614．242

4、；0657．63：P575．2文献标识码：A近年来，研究重金属在植物细胞中的微区分布为重金属进入植物体的第一道屏障，在植物重金属渐渐成为探索植物耐性机理的热点，一方面有利于耐受机理中的作用倍受关注。由于细胞壁含有在细胞水平上揭示重金属毒害植物机理，在重金属大量配体残基，对金属阳离子有高亲和力，通过包括胁迫条件下，植物细胞结构会发生不同程度的损伤，离子交换、吸附、配位络合等作用结合重金属，进而主要在细胞膜、细胞核、内质网、高尔基体、叶绿体、影响重金属离子向细胞内扩散速率及吸收，以达到线粒体、液泡等细胞器异常变化中体现出来】；另解

5、毒的作用J。而液泡里富含各种蛋白质、糖、有一方面可通过植物细胞器的损害程度来作为一种监机酸和有机碱等，都能与重金属结合耐受，常被认为测手段，为以后可能将植物作为重金属污染指示者是重金属离子贮存的主要场所¨”。通常采用扫奠定理论基础。描透射电镜(SEM)观察植物细胞超微结构的变化，大量研究表明，超积累植物(如印度芥菜、遏蓝反映重金属对植物细胞的危害程度。不同的研究者菜、东南景天、美洲商陆等)对镉的区隔化作用能有对戊二醛、锇酸采用不同的浓度，并用不同的试剂进效降低细胞质内金属离子的浓度，是对重金属重要行逐级脱水和染色，透射电镜扫描

6、结果显示，在Cd的耐受机制之一l2I4J。已有的研究表明，细胞壁作胁迫下，植物细胞形成空的液泡，膜系统遭损坏，细收稿日期：2013—10—08；修回日期：2014—02—21；接受日期：2014—06—04基金项目：国土资源部公益性行业科研专项(200911043—26)；中国地质大调查项目(12120113015400)作者简介：杨红霞，副研究员，博士，地球化学专业。E—mail：yanghongxial@sina．eom。．-——723-——第5期岩矿测试http：／／www．ykcs．8C．cn胞线粒体和叶绿体也出现不同

7、程度变化，高浓度下，清液在15000r／min下离心30rain，最后所得上清液导致细胞死亡¨。由此可见，重金属对植物的毒为细胞液(主要为液泡部分)及沉淀物(细胞器部害与其在植物体内各组织中的分布有关。同时，不分，主要为线粒体、叶绿体等)。整个过程全部在同植物对镉的耐受程度也不同，胁迫时问和胁迫浓4~C条件下操作。分离后的各部分提取物用3～5度是研究重金属毒害效应的两个重要参数。mL硝酸一高氯酸(体积比4：1)消解后，用2％的硝本研究选取印度芥菜(BrassicaJuncea)为研究酸定容至10mL，然后用ICP—MS测定Cd

8、含量。对象，进行室内植物培养，采用电感耦合等离子体质1．4透射电镜切片处理谱(ICP—MS)对印度芥菜根系和叶片细胞不同部位取1～3mm根尖，叶片取从顶部往下第5片叶中的镉含量进行了测定，初步探讨了胁迫时间和胁子去叶柄并切成约1mm×1mitl大小，包埋在2．迫浓度对镉在细胞