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一氧化氮(Nitric oxide,NO)作为一种重要的信号分子,参与植物对非生物胁迫的调节,参与植物生长发育和对外界胁迫反应等多种生理过程。本文采用营养液培养,研究外源NO对Cu-Cd复合胁迫下番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)抗氧化酶系统、GSH-PCs代谢途径、金属硫蛋白和番茄根系代谢组的影响。研究结果表明:1.不同Cu、Cd胁迫处理下,番茄根系活力和叶片硝酸还原酶(Nitrate Reductase,NR)活性显著降低,Cu、Cd含量显著增加,而外源NO能显著逆转NR活性的降低。外施NO显著降低Cu+Cd复合胁迫下番茄对Cu的吸收和转运,而对Cd向地上部运输影响不显著。番茄抗氧化酶系统对Cu、Cd单一与Cu-Cd复合胁迫的反应不同。Cd单一胁迫下,相比于CK,过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性显著上升。Cu+Cd复合胁迫下,与CK相比,过氧化物酶(Peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、抗化血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性均有所降低。Cu+Cd复合胁迫下外施NO能显著提高番茄POD、SOD、APX及根系CAT活性。可见,铜、镉胁迫下番茄对外源NO的响应机制存在差异。加入外源NO可通过提高根系活力和NR活性增加植物体对重金属毒害的抗性,并提高部分抗氧化酶活性对植物体内活性氧(Reactive oxygen specie,ROS)的清除作用。不同Cu、Cd处理下与CK相比,根系分泌物中有机酸总量变化依次为CK>Cu>Cu+Cd>Cd。复合胁迫下添加外源NO有机酸总量显著高于CK和Cu+Cd处理。与单一胁迫在添加外源NO后有机酸总量的增幅相比,外源NO对复合胁迫下有机酸总量增幅效应最大。Cd和Cu+Cd复合胁迫下氨基酸含量比CK显著提高,有利于根系缓解Cu、Cd胁迫作用,外源NO的添加降低了其处理下氨基酸含量,使其含量趋于CK水平。2.与CK相比,单一Cu处理和复合处理均可增加番茄根系亚细胞组分Cu含量;Cd处理下则显著增加了根系亚细胞组分Cd含量。外源NO可改变复合处理下Cu、Cd在胞内各组分的运输方向,促进Cu和Cd向液泡内运输及积累,降低细胞质内毒害离子的浓度;2)Cu胁迫可显著降低番茄体内GSH含量,同时,GSH/GSSG比Cd胁迫下根系和叶片分别降低39.8%和81.5%,添加外源NO可使这种抑制作用得到有效缓解,Cu单一胁迫和复合胁迫下GSHGSSG比值均增加,有利于维持番茄细胞内相对稳定的氧化还原平衡;3)与CK相比,Cu+Cd复合胁迫处理下番茄GSH含量下降,同时γ-谷氨酰半胱氨酸(γ-ECS)和GS活性被显著激活,GSH合成与GSH积累不呈正相关,但PCs含量升高,推断复合胁迫下番茄可能通过GSH-PCs代谢通量的增加缓解胁迫;4)Cu+Cd复合处理下,根系PCs含量比单一胁迫处理显著升高,抵消了叶片中Cu、Cd胁迫下部分PCs合成降低效应,刺激番茄PCs由根系向地上部运输。外源NO可提高Cu、Cd单一胁迫处理下MT含量,显著降低复合胁迫下叶片MT含量,提高根系PCs含量。从整个植株来看,叶片MT含量明显比根系高,推测复合胁迫下外源NO可能启动了叶片对胁迫的应答机制,在缓解胁迫中起主导作用。3.通过GC-MS技术对不同铜镉胁迫下番茄根系代谢产物进行研究和分析。所研究代谢产物主要有氨基酸、核苷酸和碳水化合物,其中,氨基酸所占比率最高。单一Cu、Cd处理下丝氨酸、丙氨酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、富马酸、琥珀酸含量显著减少。复合胁迫下,半乳糖、异麦芽糖、6-磷酸果糖等糖类显著增加。可见,单一胁迫与复合胁迫对番茄根系糖酵解和TCA循环产生不同影响。外源NO显著提高了Cd和Cu+Cd处理下乙醇酸、3-磷酸甘油醛脱氢酶、谷氨酰胺、天冬酰胺这类与产能紧密相关的代谢产物的含量,有利于促进番茄根系对Cu、Cd胁迫所诱导的毒害作用进行修复。