外源NO调控灰杨响应Cd胁迫的生理作用机制

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NO是一种具有生物活性的分子,可以参与调节植物体内一系列生理过程,并且参与响应生物胁迫及包括重金属在内的非生物胁迫。Cd是环境中存在的非氧化还原的有毒重金属,对植物生长发育产生负面影响。已有大量研究表明NO可以提高植物对Cd的耐受性。NO对Cd胁迫植物中有多种作用途径,包括刺激种子萌发,调节抗氧化系统,抑制Cd向地上部分转运等。然而,NO调节植物响应Cd胁迫的作用机制研究还不够深入,在木本植物中的相关研究则更加缺乏。本研究旨在探索外源NO(以硝普钠SNP作为供体)对野生型灰杨响应Cd胁迫的影响。对不同组水培灰杨幼苗分别先进行24 h的200μM SNP和/或500μM L-NAME(一种NOS抑制剂)预处理,再加入100μM Cd Cl2共同处理24 h后,分析相关指标。研究发现:(1)根尖吸收Cd2+,致使Cd在灰杨各组织中积累,引起根和叶中H+-ATPase活性降低,H2O2积累,MDA含量增加,游离脯氨酸积累,抗氧化酶活性改变,包括CAT、POD、SOD活性降低,同时扰乱元素吸收,Zn、Mn含量降低,Fe、K、Mg含量升高;(2)外源NO直接抑制了灰杨细根对Cd2+的吸收,虽然施加SNP并未改变根尖对Cd2+的最大吸收位点,却抑制了Cd2+的吸收速率,降低了Cd在根和茎中的积累,增加了叶片中的Cd含量,Cd总量降低;(3)外源NO对Cd吸收的影响与H+-ATPase有关。Cd胁迫下,施加SNP增加了根中H+-ATPase活性,并且影响了非损伤测试过程中正钒酸钠对H+-ATPase的抑制,此外,对Mg、Fe的吸收降低也意味着外源NO通过改变H+-ATPase活性,来影响离子吸收;(4)外源NO显著抑制了Cd胁迫引起的根和叶中H2O2含量以及根中MDA含量增加,这些结果表明了NO有能力清除活性氧(ROS)。施加SNP引起CAT、SOD活性增强,同时促进了脯氨酸的积累,表明外源NO可以提高灰杨的抗氧化能力。
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