綠豆邊緣細(xì)胞對鎘脅迫的響應(yīng)及保護(hù)作用機(jī)制的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,重金屬鎘己成為重要的工業(yè)和環(huán)境污染物,可以通過生物鏈富集,對機(jī)體造成各種損傷。本文以綠豆為實(shí)驗(yàn)材料,研究了綠豆根邊緣細(xì)胞的發(fā)育特征,探討了Cd2+脅迫下,離體邊緣細(xì)胞應(yīng)對脅迫的反應(yīng),活體根細(xì)胞再發(fā)育的特性,以及Cd2+脅迫對根部細(xì)胞代謝影響。結(jié)果表明:
　　 (1)綠豆根尖發(fā)育初期根邊緣細(xì)胞呈球形,隨著根尖伸長逐漸發(fā)育形成橢圓形、長橢圓形和長條形;發(fā)育過程中,根邊緣細(xì)胞具有較高的存活率,在根長大于10mm后根

2、邊緣細(xì)胞的存活率均在70%～80%之間并趨于穩(wěn)定;在根長為25～30mm根邊緣細(xì)胞數(shù)目達(dá)到最大值(約13000個(gè));根冠果膠甲基酯酶(PME)活性在根長5mm時(shí)達(dá)到最高值(1.486H+μmol·rootcap-1·h-1),此后隨著根的伸長,根冠PME活性在1.107～1.256H+μmol·rootcap-1·h-1間變化并趨于穩(wěn)定。
　　 (2)通過離體培養(yǎng)綠豆根邊緣細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)不同濃度的Cd2+可誘導(dǎo)離體狀態(tài)綠豆根邊緣細(xì)胞

3、凋亡和分泌粘液。隨著Cd2+濃度的升高,根邊緣細(xì)胞的存活率逐漸降低,凋亡率也逐漸下降。而胞外SOD酶活性,前期(6h和12h),隨著Cd2+濃度的升高逐漸降低,整個(gè)處理周期變化是逐漸升高。胞外分泌的POD隨Cd2+濃度的增加,初期(6h)先下降,后期(12h)逐漸上升的變化趨勢。但差異不顯著。隨著處理時(shí)間的延長(24h),POD活性變化趨勢顯現(xiàn)的上升的趨勢更加明顯,且低濃度(25μmol·L-1和50μmol·L-1)與高濃度(100μ

4、mol·L-1和200μmol·L-1)POD活性之間呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)。
　　 (3)根邊緣細(xì)胞的再發(fā)育研究中;發(fā)現(xiàn)Cd2+對活體狀態(tài)邊緣細(xì)胞的產(chǎn)生具有誘導(dǎo)作用。洗脫組和未洗脫各組均在50μmol·L-1Cd2+處理呈現(xiàn)最大誘導(dǎo)效應(yīng)。未洗脫各組根邊緣細(xì)胞存活率隨著Cd2+濃度的增加逐漸降低。而洗脫各組根邊緣細(xì)胞存活率先上升后下降的趨勢,在6、12和24h處理時(shí)間中,25μmol·L-1,200μmol·L-1,40

5、0μmol·L-1均與對照組呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)。根冠果膠甲基酯酶活性(PME)隨著Cd2+濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢,處理24h時(shí)高濃度Cd2+均會引起根冠PME活性的顯著性升高(P<0.05)。
　　 (4)通過洗脫掉根邊緣細(xì)胞+水平對綠豆根的生長明顯產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用。根部鎘含量隨處理濃度的增高而逐漸升高。對于抗氧化酶系統(tǒng)的變化中分析;處理前期(6h和12h),SOD酶活性的變化隨著Cd2+處理濃度的增大而趨于增大,

6、且未洗脫組增大的趨勢要大于洗脫組的方式。POD隨著Cd2+處理濃度的升高而逐漸降低。未洗脫組;隨著處理時(shí)間的增加,各處理時(shí)間下的POD活性變化趨勢基本穩(wěn)定,洗脫組;隨著處理時(shí)間的增加,各處理時(shí)間下的。POD變化趨勢呈現(xiàn)明顯上升變化,且低濃度(25μmol·L-1和50μmol·L-1)與高濃度(200μmol·L-1和400μmol·L-1)之間差異顯著性更加明顯(P<0.05)。而CAT活性呈現(xiàn)無規(guī)律變化。不同時(shí)間下的MDA含量都是隨

7、著Cd2+濃度的增加先降低后升高。對比兩種處理方式下的可溶性蛋白含量的變化,未洗脫(A組);各處理組變化波動不大,洗脫組(B組);前期變化波動不大,后期呈現(xiàn)陡升的趨勢。根尖總蛋白SDS-PAGE電泳圖譜分析,發(fā)現(xiàn)不同Cd2+濃度處理的根尖根尖總蛋白表達(dá)隨著時(shí)間的延長,表達(dá)條帶逐漸增多,水解作用加強(qiáng)。
　　 綜上所述:根邊緣細(xì)胞是植物保護(hù)根尖耐受外界脅迫環(huán)境的最大,且最有利的屏障。其對于根尖生長、根對重金屬離子的吸收能力、根細(xì)胞內(nèi)