镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

《镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、何俊瑜等：镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响1007镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响何俊瑜1，任艳芳1，朱诚期2，蒋德安21.贵州大学农学院，贵州贵阳550025；2.浙江大学生命科学学院，浙江杭州310058摘要：镉是一种常见的环境有毒重金属元素，不仅影响植物的生长和发育，而且还通过食物链危害人类健康。因此研究镉对植物的影响、分析植物逆境生理过程，对损伤和抗逆机理研究具有重要意义。以镉敏感水稻突变体和野生型（OryzasativaL.）为材料，采用营养液培养实验，研究了不同浓度镉对水稻叶片活性氧代谢及抗氧化酶化系统的影响。结果表明：镉胁迫使水稻叶片超

2、氧阴离子（O2‾·）、过氧化氢（H2O2）、丙二醛（MDA）含量增加，且突变体的增加幅度明显大于野生型。随着镉浓度的提高，超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(G-POD)活性均表现为先上升后下降，但SOD活性的变化更明显；过氧化氢酶(CAT)活性则呈一直下降的趋势。在较高镉浓度胁迫下（>5μmolL-1），突变体叶片的SOD、CAT活性均明显低于野生型。研究结果表明，随着镉胁迫浓度的增加，突变体叶片积累更多的活性氧，产生严重的氧化胁迫，引起了更高程度的膜脂过氧化，这可能是突变体对镉胁迫更敏感的生理原因之一。关键词：镉胁迫；突变体；水稻；活性氧；抗氧化酶中图分类号：X173;Q945.78文献

3、标识码：A文章编号：1672-2175（2008）03-1004-05何俊瑜等：镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响1007活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)是植物光合、呼吸、固氮等代谢过程不可避免的产物，在体内的抗氧化酶如SOD、CAT、POD以及抗氧化剂的协同作用下，ROS能不断地产生和被清除，使得正常生理情况下，植物体内ROS可维持于有利无害的极低水平。重金属能直接或者间接地通过形成ROS使植物体内产生氧化胁迫[1-3]，导致细胞膜脂质的过氧化，蛋白质、色素、酶、核酸等的氧化损伤，乃至植物死亡。因此，为减轻植物环境重金属伤害，提高作物产量，探讨

4、植物重金属作用及其耐性机制有重要意义。镉(Cd)是非必需的有毒元素，是农业环境和农产品的重要污染物质，通过开矿、冶炼、工业的“三废”排放和农事操作等途径进入环境,通过食物链富集，危及人体健康。因此镉污染问题一直是环境生物学和环境保护研究的重点。据不完全统计，我国农田重金属镉污染面积已达2000万hm2，每年生产的镉含量超标的农产品达14.6亿kg，且有日益加重的趋势。多年来，国内外学者对镉胁迫引进植物体内自由基累积，从而导致自由基过氧化损伤方面进行了大量的研究，但结果不尽一致。研究表明不同的植物种类或同种植物不同的基因型对于重金属胁迫忍耐的反应机制不完全相同[1,4-8]，因此遗传背景不同使研

5、究相当困难。已有学者开始利用具有相同遗传背景的突变体来研究重金属对植物的毒害机理，Howden等从拟南芥突变体中获得了2个镉敏感突变体Cad1和Cad2，通过对突变体的研究发现植物体中植物螯合肽的表达是植物耐受镉胁迫的重要机制[9]。我们从农杆菌介导的T-DNA插入的水稻突变体库中发现了1个对镉敏感水稻突变体CdSTH1，并对其在镉胁迫下的根系特征进行了研究[10]，但对其在镉胁迫下活性氧代谢了解甚少。本试验以水稻突变体为材料研究Cd胁迫对CdSTH1水稻突变体和野生型叶片膜脂过氧化、ROS及抗氧化酶活性的影响，为从活性氧伤害方面进一步明确镉对植物毒害的作用机制及其生化解毒机理提供理论依据。1

6、材料与方法1.1材料Cd敏感水稻突变体是由中国水稻研究所孙宗修研究员以粳稻中花11（OryzasativaL.subsp.Japonica,cv.Zhonghua11）为受体，通过农杆菌介导法构建的T-DNA插入的水稻突变体库中，随机选1500份独立的T2代转基因株系在0.5mmolL-1镉胁迫下筛选出的一个镉敏感株系，并经过4代自交后得到的纯系（CdSTH1）[10-11]。1.2试验处理粳稻中花11野生型和CdSTH1突变体的种子经5%次氯酸钠溶液消毒25min后，浅播入水稻育秧盘中，温度保持在30±1oC，蒸馏水培养15d后将何俊瑜等：镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影

7、响1007水稻幼苗移至含8L营养液的塑料桶中，每桶种16株。营养液按国际水稻研究所（IRRI）推荐配方配置[11]。营养液每5天换一次，pH值为5.0~5.1。将生长一致的35天苗龄幼苗移入含0、1、5、20、50、200μmolL-1（CdCl2）的营养液中进行培养，培养液每隔3d换一次，用0.1molL-1NaOH或0.1molL-1HCl调节pH值为5.0~5.1。试验设三次重复。处理12d