镉诱导油菜氧化胁迫及硫在缓解镉毒害中的分子机理

【摘要】： 研究了不同浓度Cd(0、10、20、30、40μmol／L)处理7天对油菜(Brassica napus L.)“油研8号”和“苏油1号”叶片和根内H_2O_2积累、膜脂过氧化作用。结果表明，随着Cd处理浓度的增加，叶片H_2O_2及叶片和根中MDA的积累量均较对照显著增加，表明Cd可诱导植株产生膜脂过氧化作用。随着Cd处理浓度的增加，“油研8号”和“苏油1号”叶片和根中过氧化物酶(Guaiacol peroxidase,POD)活力升高。在20-40 μmol／L Cd处理浓度处理下，抗性较高的“油研8号”叶片和根中CAT(Catalase,CAT)的活性较“苏油1号”高，这与“油研8号”的抗性高于“苏油1号”的结果一致，表明油菜体内与活性氧清除有关的酶在抵抗Cd引起的膜脂过氧化作用中起一定的作用。 缺硫处理加重Cd对“油研-8号”的毒害作用，使其生长受抑程度加大，叶片出现坏死点。结果表明，随Cd处理浓度的增加，缺硫处理组与正常供硫处理组叶片H_2O_2及叶片和根中MDA的积累量较对照显著增加，但(+Cd-S)与(+Cd+S)处理组间无显著差异。10～30μmol／L Cd诱导叶片CAT及叶片和根中POD的活力提高。+Cd-S组的POD活力显著高于+Cd+S组。在Cd的诱导下，根部非蛋白巯基及酸不稳定性硫的含量大幅度增加。Cd可诱导叶片中非蛋白巯基(NPT)合成增强，但从10μmol／L Cd处理起，随Cd处理浓度的增加NPT的含量升高的趋势逐渐下降。缺硫处理可明显阻碍上述含硫化合物的合成。上述结果表明，Cd对活性氧清除酶活性的诱导提高并非是抗镉关键途径，而与硫代谢有关的对Cd的络合作用可能是油菜抗镉的重要机制。缺硫处理阻碍Cd向地上部的运输，而使根部Cd的积累量增加。在地上部和根部Cd均以蛋白质结合态占优势，缺硫处理可增加地上部和根部蛋白质结合态Cd的量。 30μmol／L Cd可诱导油菜叶片、根部γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-ECS)和低亲和性SO_4~(2-)载体(low-affinity sulfate transporter,LAST)以及根部高亲和性SO_4~(2-)载体(hight-affinity sulfate transporter,HAST)基因在第2、 3天的表达加强，同时伴随着根部和叶片中非蛋白流基化合物及总含硫量的显著 增加，表明油菜可能通过促进植株对硫的吸收，加强体内可络合Cd的硫化物的 合成，缓解Cd的毒害作用。低亲和性SO。’一载体在叶片和根部均有表达，Cd诱导 根中 LAST基因在第 2、3天表达加强，但叶片中该基因表达几乎不受 Cd的诱导； 高亲和性SO．‘一载体只在根部表达，而叶片中未检出有HAST基因的表达，暗示高 亲和性SO；‘载体可能只参与植株根部硫的吸收贿，而低亲和性SO。‘一载体可能还 参与了协体内硫的运输味．Cd诱导油菜中与帕H合成以及与SO4‘一吸收有关 载体的表达也暗示了含硫化合物在抵抗Cd毒害中的重抓用。