鎘脅迫下水稻谷胱甘肽轉(zhuǎn)硫酶(GST)活性變化及其純化鑒定.pdf

1、隨著農(nóng)田Cd污染的不斷加劇，Cd在土壤-作物-食物中的遷移已經(jīng)對人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，Cd已經(jīng)成為已知的威脅最嚴(yán)重的農(nóng)田污染物之一.Cd對植物的毒害作用以及植物對Cd的積累和耐性具有明顯的種間和種內(nèi)差異，而造成這些差異的機(jī)理尚未明確，限制了包括水稻在內(nèi)的糧食作物的安全生產(chǎn)。谷胱甘肽轉(zhuǎn)硫酶(GST)是一組具有多種生理功能的蛋白質(zhì)，在機(jī)體有毒化合物的代謝、保護(hù)細(xì)胞免受急性毒性化學(xué)物質(zhì)攻擊中起到重要作用。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，GST的活性與水稻對

2、重金屬離子毒害作用的抵抗能力有關(guān)。本研究通過一系列的水培試驗，系統(tǒng)研究了水稻體內(nèi)Cd的積累分配規(guī)律及其耐性機(jī)理和不同濃度Cd處理對不同品種水稻幼苗生長的影響，主要探討Cd脅迫下水稻體內(nèi)GST的活性變化與Cd脅迫之間的關(guān)系；并在此基礎(chǔ)上對水稻體內(nèi)的GST進(jìn)行了分離、純化和鑒定。主要研究結(jié)果如下：
　　 1明確了水稻品種耐Cd能力與體內(nèi)分布的關(guān)系
　　 采用水培法對江蘇地區(qū)10個水稻品種對Cd的吸收轉(zhuǎn)運和耐性特點進(jìn)行了比較。

3、結(jié)果表明，不同水稻品種耐Cd能力和體內(nèi)分布存在顯著差異。特優(yōu)559的地上部生長受Cd抑制最大，鎮(zhèn)稻8號沒有受到Cd處理的影響。揚輻粳7號的地上與地下部Cd濃度比(S/R)最大，而K優(yōu)818的S/R值最低。按照水稻對Cd的耐性指數(shù)和S/R值進(jìn)行聚類分析，將10個品種分為Cd轉(zhuǎn)運多且耐性弱(特優(yōu)559)、轉(zhuǎn)運較少但耐性較弱、轉(zhuǎn)運少且耐性較強(qiáng)(K優(yōu)818)以及轉(zhuǎn)運較多但耐性強(qiáng)4類。
　　 2水稻體內(nèi)GST活性與Cd含量的關(guān)系
　

4、　 GST是水稻解毒系統(tǒng)中的重要組成部分。在前期品種篩選試驗的基礎(chǔ)上，采用水培法研究了耐性不同的兩種水稻(特優(yōu)559和K優(yōu)818)在不同程度Cd脅迫下體內(nèi)GST活性的變化情況。在此基礎(chǔ)上選擇了遺傳背景相似的兩個粳稻品種N07-6和N07-63進(jìn)行比較研究，因為N07-6和N07-63在相同濃度的Cd處理(5mg/L)下與特優(yōu)559和K優(yōu)818相比，其轉(zhuǎn)移率更低，能將更多的Cd鈍化在水稻根部。在不同程度的Cd脅迫下，品種N07-6根部的

5、GST活性顯著降低而品種N07-63根部的GST活性顯著提高，兩個品種之間差異顯著。在50μmol·L-1Cd處理下品種N07-63根部GST活性是品種N07-6根部GST活性的2.57倍.Cd往地上部的轉(zhuǎn)運在品種間也存在顯著差異，N07-63的轉(zhuǎn)移率顯著低于N07-6。
　　 兩組試驗的結(jié)果均表明，Cd脅迫可使水稻根部的GST活性顯著增加，K優(yōu)818和N07-63兩個水稻品種根部的GST活性與Cd脅迫存在明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

6、說明水稻GST在Cd的解毒和鈍化過程中發(fā)揮了重要的作用，GST可以控制水稻根部的Cd往地上部轉(zhuǎn)運。但其應(yīng)答機(jī)制存在著一定的基因型差異，這可能與不同水稻品種GST同功酶的組成、表達(dá)和功能不同有關(guān)。
　　 3水稻GST的初步純化與表征
　　 我們將水稻地上部和根部提取液經(jīng)過硫酸銨沉淀、脫鹽、分子篩層析和親和層析等一系列純化步驟后，通過質(zhì)譜鑒定電泳中的蛋白條帶，將其與蛋白數(shù)據(jù)庫比對，發(fā)現(xiàn)Cd脅迫下水稻根部樣品的提取液經(jīng)過親和層