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拟南芥根细胞壁中的果胶含量对植物抗镉胁迫的影响

莫基浩  
【摘要】: 由于人们对于生态环境、生物和人类健康问题的关心,近年来人们对植物重金属毒害及耐性的研究有了突飞猛进的进展,但是所做的研究大部分集中在植物个体、组织、细胞内部及相关的分子层面上,而对于质外体在抗重金属毒害中的作用却缺乏足够的了解。 为了进一步了解质外体细胞壁在重金属毒害和耐性中的作用,本文以最为典型的重金属污染物镉(Cadmium,Cd)为研究对象,以拟南芥细胞壁组分(纤维素和果胶)突变体为材料,研究了镉处理下拟南芥的生长状况,拟南芥地上部、根和根细胞壁中镉的积累,以及镉处理下根细胞壁单糖成分的改变,此外还测定了Cd处理下拟南芥对于其他养分元素的吸收。结果表明: 1、在Cd处理下,拟南芥根部的生长出现了显著的抑制,在果胶含量提高的突变体cs6354中,相对根伸长量相对其野生型有明显的改善,而果胶含量减少的突变体qual-2相对根伸长量与野生型没有差异; 2、Cd处理下,cs6354根部的镉含量比野生型高50%左右,但qual-2根部的镉含量有所下降,而地上部却积累增加,植物体内Cd在根部的分布率,cs6354为25%,qual-2仅为10%,这说明低果胶含量有利于Cd向地上部分转移; 3、Cd处理后提取细胞壁并测量细胞壁中的Cd含量,结果显示突变体cs6354细胞壁中的镉含量比野生型提高了15%,而在qual-2中却没有差异。无Cd处理的拟南芥细胞壁在Cd溶液中培养,10min内,cs6354吸附了93%的Cd,而其野生型的吸附率约为87%,吸附2h后,cs6354细胞壁几乎完全吸附了溶液中的Cd,这说明果胶含量较多的cs6354的细胞壁能够更快地吸附Cd; 4、突变体cs6354细胞壁中果胶含量相对其野生型高20%左右,qual-2细胞壁果胶的含量相对其野生型降低了约40%; 5、Cd处理导致根细胞壁中单糖组成发生了改变。胁迫下,阿拉伯糖和木糖在总糖中的比例都有了一定程度的提高,这可能是由于果胶量的减少造成的; 6、Cd处理后,拟南芥根部Ca和Zn的含量都有了显著的降低,而Mg的含量并不受Cd胁迫的影响。


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