鎘脅迫下平邑甜茶根系細(xì)胞死亡及其中介因素研究.pdf

1、本文以當(dāng)年生平邑甜茶實生苗為試驗材料,通過200μmol/L硫酸鎘處理根系,利用透射電鏡、瓊脂糖凝膠電泳、吖啶橙熒光染色、類Caspase3/7活性檢測和流式細(xì)胞儀分析等技術(shù)和方法,研究了鎘脅迫下根系細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death.PCD)及處理過程中根系線粒體特性變化,并且探討了活性氧、一氧化氮、多胺和鈣離子在此過程的作用。結(jié)果表明:
　　 1.200μmol/L硫酸鎘使平邑甜茶根系線粒體膜通透性(

2、MPT)增大、膜電位(△Ψm)和細(xì)胞色素c(cytochrome c,Cyt c)含量逐漸下降,同時導(dǎo)致細(xì)胞染色質(zhì)凝聚、趨邊聚集,DNA片段化等程序性死亡特征出現(xiàn);隨著硫酸鎘處理時間的延長,根系類Caspase3/7活性、細(xì)胞凋亡率以及細(xì)胞死亡數(shù)量均逐漸增加。
　　 2.鎘脅迫下,根系通過積累活性氧而促進(jìn)細(xì)胞程序性死亡。短時間的鎘脅迫引起平邑甜茶根系超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫含量的急劇升高,之后隨著脅迫時間的延長,二者有所下降

3、但仍顯著高于對照,與此相伴隨的是根系細(xì)胞死亡數(shù)量和細(xì)胞凋亡率也高于對照。活性氧清除劑抗壞血酸和過氧化氫酶降低了鎘脅迫下超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫的水平,抑制了鎘脅迫下MPT的增加和△Ψm、Cyt c含量的降低,降低了鎘脅迫下根系細(xì)胞死亡數(shù)量和細(xì)胞凋亡率。
　　 3.鎘脅迫下,根系NO的變化和其對細(xì)胞死亡的作用與活性氧類似;NO能夠通過提高線粒體的通透性和激活Caspase而促進(jìn)硫酸鎘誘導(dǎo)的根系細(xì)胞程序性死亡。在鎘脅迫初期,根系

4、NO生成速率急劇增加,之后隨著脅迫時間的延長,NO生成速率減少,但仍顯著高于對照。NO供體SNP提高了鎘脅迫下根系內(nèi)源NO水平,促進(jìn)了鎘脅迫下根系線粒體MPT的增加和△Ψm、Cyt c含量的降低,提高了鎘脅迫下根系細(xì)胞死亡數(shù)量、Caspase-like3/7的活性和根細(xì)胞凋亡率;而NOS抑制劑AG、NR抑制劑NaN3和NO清除劑cPTIO則降低了鎘脅迫下根系NO的生成水平,對鎘脅迫下根系MPT的增加和△Ψm、Cyt c含量的降低也有抑制

5、作用,還降低了鎘脅迫下根系細(xì)胞死亡數(shù)量、Caspase-like3/7的活性和根細(xì)胞凋亡率。
　　 4.鎘脅迫下根系一氧化氮的產(chǎn)生與活性氧的生成相互促進(jìn)。抗壞血酸和過氧化氫酶降低了鎘脅迫下根系NO水平的提高;NO供體SNP提高了鎘脅迫下根系超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫含量;NOS抑制劑AG、NR抑制劑NaNs和NO清除劑cPTIO抑制了鎘脅迫下根系超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫含量的提高。
　　 5.多胺能夠調(diào)節(jié)硫酸鎘脅迫

6、下根系細(xì)胞程序性死亡。鎘脅迫下平邑甜茶根系游離腐胺含量急劇增加,而精胺和亞精胺含量則下降。外源精胺和亞精胺明顯降低了鎘脅迫下腐胺的積累,提高了內(nèi)源精胺和亞精胺水平,抑制鎘脅迫下根系MPT、H2O2含量的增加以及△Ψm、Cyt c含量的降低,同時也降低了鎘脅迫下根系細(xì)胞死亡數(shù)量、Caspase-like3/7的活性和根系細(xì)胞凋亡率。在鎘處理早期,根系多胺氧化酶(PAO)活性急劇升高,6 h時達(dá)到最高值,之后隨著脅迫時間的延長而逐漸下降,但

7、仍保持在較高的活力水平,與H2O2含量變化相一致;單獨使用外源精胺和亞精胺可提高非脅迫時根系PAO活性和H2O2含量,但抑制了鎘脅迫下PAO活性和H2O2含量的升高。
　　 6.鎘脅迫下根系NO的生成和多胺的積累相互影響。外源NO使鎘脅迫下平邑甜茶根系精胺和亞精胺含量進(jìn)一步降低,NOS抑制劑AG、NR抑制劑NaN3和NO清除劑cPTIO均阻止鎘脅迫下根系精胺和亞精胺含量的下降。外源精胺和亞精胺能夠提高非脅迫時根系根系NO生成速率

8、、NOS活性和NR活性,但抑制鎘脅迫引起的NO生成速率的升高。
　　 7.鈣離子參與調(diào)節(jié)硫酸鎘脅迫下根系細(xì)胞程序性死亡,其作用效果因鈣離子濃度而異。低濃度的鈣離子(5 mmol/L和10 mmol/LCaCl2)阻止了鎘脅迫下根系△Ψm和Cyt c含量的下降以及MPT、H2O2含量的升高,減少了根系細(xì)胞凋亡率,10 mmol/L比5 mmol/L的CaCl2效果更明顯;高濃度的鈣離子(50 mmol/LCaCl2)加劇了鎘脅迫下