no对荷花耐镉性的影响
摘要：荷花是一种重要的水生观赏花卉，现有研究表明荷花具有一定的重金属耐受性，NO是介导植物对生物逆境胁迫防卫反应的重要环节之一，也是触发植物防卫反应所必需的信号分子之一，可影响植物的抗逆性，本试验以‘微山湖红莲’幼苗为材料，探究Cd胁迫下NO对荷花重金属抗逆性的影响。研究结果表明施加NO供体SNP可以缓解镉对荷花幼苗的伤害，使其相对电导率降低；Cd使荷花叶片APX、POD、GR酶活性降低，但外源NO仅对Cd胁迫下GR酶活性有抑制作用，表明NO可以通过调节GR酶活性进而调控荷花对Cd胁迫的响应。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验材料 2
1.2试验方法 2
1.2.1 SNP浓度筛选2
1.2.2 相对电导率测定2
1.2.3 抗氧化酶活性测定2
2结果分析3
2.1 Cd 胁迫下不同浓度SNP处理对荷花幼苗的影响3
2.2 不同处理对荷花幼苗的影响3
2.2.1 不同处理对荷花相对电导率的的影响3
2.2.2不同处理对荷花抗氧化酶活性的影响4
3讨论 6
致谢7
参考文献7
NO对荷花耐镉性的影响
引言
引言：重金属镉（Cd）是一种优良的金属，广泛应用于颜料、电镀金属、合金制备、塑料的稳定剂和农业植物病虫害的防治上面[1]。近年来随着城市化、工业化的发展，土壤、水体中的Cd污染主要来源于采矿、冶炼、电镀及基础化工行业的废水、废气和废渣；施用含Cd的化肥、农药以及农用污泥也是土壤Cd污染的重要来源。另外，人类对环境的破坏导致的一系列相关问题，如山体滑坡引起天然水的Cd污染等。Cd并非生物体必须营养元素，大量积累会对生物体造成毒害作用。Cd作用于植物，主要是以与蛋白质结合的方式干扰植物中各种酶的功能，以此来对植物的各项生理生化功能造成伤害[2]。此外，自然环境中的Cd在一定的环境及生物因素互作下可进入到食物链中，并最终威胁到人类的健康和安全[3]，因此，探索合适的方式清除水体的重金属已经受
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到了人们极大的重视。
荷花（Nelumbo nucifera）作为一种大型观赏多年生水生草本花卉[4]，它花大色艳，清香四溢，盛开于酷暑高温的少花季节，是水景造景的主要素材之一。荷花原产我国，分布亚洲和澳洲等地，目前，中国、日本、印度等国都广泛种植。荷花喜光不耐荫，遮荫环境可能会对荷花花期、花色、开花量等产生影响，但目前不少配置应用中荷花经常与其他乔灌木搭配造景。荷花的研究主要集中于栽培、种植资源、园林造景和分子药理等方面，而近年来，荷花在重金属吸收方面的作用正逐渐被认识到。研究表明荷花可以有效去除水体底泥中的多环芳香烃（PAHs）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）五种有害物质，显著降低底泥的毒性[57]，同时，荷花也在生长及生理生化方面对重金属胁迫产生了一定的响应，如50％的铅尾矿液可以提高荷花叶绿素含量[8]，Cd 等重金属胁迫下，荷花的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶（CAT）3种抗氧化酶活性也都有不同程度的提高[9]。因此，总体来讲，荷花对重金属具有一定的耐性，可作为植物修复材料用于水体净化。然而，目前国内外对荷花重金属耐性机理的研究仅集中在以上几个方面，还需要进一步探索。
植物对胁迫的耐性受到多种因素的影响，一氧化氮（NO）是介导植物对生物逆境胁迫防卫反应的重要环节之一，也是触发植物防卫反应所必需的信号分子之一。如加入NO供体硝普钠（SNP）能够缓解Al对水稻根长伸长的抑制[10]。在Cd胁迫下，SNP能显著地缓解Cd胁迫对黄瓜、油菜幼苗造成的伤害，显著提高了这两种幼苗的SOD、POD和CAT活性, 减轻了Cd胁迫引起的活性氧的伤害；分别用抑制剂L硝基精氨酸、钨酸镁处理下抑制了SNP缓解Cd胁迫黄瓜、油菜幼苗的生长，加重Cd引起的活性氧伤害，从而可以看出外源NO供体SNP对Cd胁迫的缓解作用[11]。另外SNP处理提高了Cd胁迫下幼苗叶片的叶片净光合速率、气孔导度、表观量子效率、梭化效率和光合能力，提高了Cd胁迫下幼苗叶片光合作用过程中光反应能力和碳同化过程中梭化酶梭化效率,进而使Cd胁迫下幼苗叶片光合作用的抑制得到缓解[12]。
综上所述，NO在调节植物对重金属响应中也有着一定的作用，然而，NO调控水生植物（如荷花）对重金属耐性方面的研究还未见报道。本试验拟以‘微山湖红莲’为试验材料，通过重金属Cd与NO供体SNP、NO清除剂cPTIO、NO合酶（NOS）抑制剂LNNA、硝酸还原酶（NR）抑制剂钨酸钠（Tu）的单独或组合处理，通过测定荷花叶面受损状况、相对电导率、丙二醛含量及抗氧化酶活性，以此来初步判断NO是否及如何参与荷花对Cd胁迫的响应，为揭示NO调控荷花重金属抗逆性的机制奠定基础，同时也为荷花作为植物修复材料的可能性提供进一步的依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料：
本试验以‘微山湖红莲’作为试验材料（来自于微山县荷都水生花卉基地），选饱满且大小基本一致的种子，用枝剪进行破壳，随后置于恒温 25℃光照培养箱中利用蒸馏水进行催芽培养一周，期间隔一天换一次蒸馏水，然后在日平均室温20℃以上的情况下转移至室外，用5％的Hogland培养液培养1418d，期间23天换一次培养液，以备后续处理。Cd浓度做了粗略的筛选，选用50μmol/L的Cd浓度，对荷花产生一定的影响但又不致死；在前期浓筛选基础上，选取对荷花表型较好的NO清除剂cPTIO浓度200μmol/L。钨酸钠（Tu）则是采用1000μmol/L的浓度；L硝基精氨酸（LNNA）则是采用200μmol/L的浓度。
1．2 试验方法：
1．2．1 SNP浓度筛选
配置浓度为500mmol/L SNP母液。设计6个不同处理，分别为Ck（5％的 Hogland 培养液）、Cd(50μM)、Cd(50μM)+SNP(0.01mM)、Cd(50μM)+SNP(0. 1mM)、Cd(50μM)+SNP(0.5mM)、Cd(50μM)+SNP(1.0mM)，将配好的溶液分别加注到1 L的桶中进行处理，每个处理3个桶，每桶4株，处理48 h。
1．2．2 相对电导率测定
荷花叶片相对电导率的测定按照 Blum and Ebercon[13]的方法进行测定。
1．2．3 抗氧化酶活性测定
采用氮蓝四唑（NBT）比色法[14]测定荷花叶片超氧化物岐化酶（SOD）的活性；荷花叶片抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的测定方法是参考文献[15]；荷花叶片GR（谷胱甘肽还原酶）的测定方法是参考文献[1617]；采用愈创木酚比色法[18]对荷花叶片进行过氧化物酶（POD）活性的测定。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验材料 2
1.2试验方法 2
1.2.1 SNP浓度筛选2
1.2.2 相对电导率测定2
1.2.3 抗氧化酶活性测定2
2结果分析3
2.1 Cd 胁迫下不同浓度SNP处理对荷花幼苗的影响3
2.2 不同处理对荷花幼苗的影响3
2.2.1 不同处理对荷花相对电导率的的影响3
2.2.2不同处理对荷花抗氧化酶活性的影响4
3讨论 6
致谢7
参考文献7
NO对荷花耐镉性的影响
引言
引言：重金属镉（Cd）是一种优良的金属，广泛应用于颜料、电镀金属、合金制备、塑料的稳定剂和农业植物病虫害的防治上面[1]。近年来随着城市化、工业化的发展，土壤、水体中的Cd污染主要来源于采矿、冶炼、电镀及基础化工行业的废水、废气和废渣；施用含Cd的化肥、农药以及农用污泥也是土壤Cd污染的重要来源。另外，人类对环境的破坏导致的一系列相关问题，如山体滑坡引起天然水的Cd污染等。Cd并非生物体必须营养元素，大量积累会对生物体造成毒害作用。Cd作用于植物，主要是以与蛋白质结合的方式干扰植物中各种酶的功能，以此来对植物的各项生理生化功能造成伤害[2]。此外，自然环境中的Cd在一定的环境及生物因素互作下可进入到食物链中，并最终威胁到人类的健康和安全[3]，因此，探索合适的方式清除水体的重金属已经受
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到了人们极大的重视。
荷花（Nelumbo nucifera）作为一种大型观赏多年生水生草本花卉[4]，它花大色艳，清香四溢，盛开于酷暑高温的少花季节，是水景造景的主要素材之一。荷花原产我国，分布亚洲和澳洲等地，目前，中国、日本、印度等国都广泛种植。荷花喜光不耐荫，遮荫环境可能会对荷花花期、花色、开花量等产生影响，但目前不少配置应用中荷花经常与其他乔灌木搭配造景。荷花的研究主要集中于栽培、种植资源、园林造景和分子药理等方面，而近年来，荷花在重金属吸收方面的作用正逐渐被认识到。研究表明荷花可以有效去除水体底泥中的多环芳香烃（PAHs）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）五种有害物质，显著降低底泥的毒性[57]，同时，荷花也在生长及生理生化方面对重金属胁迫产生了一定的响应，如50％的铅尾矿液可以提高荷花叶绿素含量[8]，Cd 等重金属胁迫下，荷花的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶（CAT）3种抗氧化酶活性也都有不同程度的提高[9]。因此，总体来讲，荷花对重金属具有一定的耐性，可作为植物修复材料用于水体净化。然而，目前国内外对荷花重金属耐性机理的研究仅集中在以上几个方面，还需要进一步探索。
植物对胁迫的耐性受到多种因素的影响，一氧化氮（NO）是介导植物对生物逆境胁迫防卫反应的重要环节之一，也是触发植物防卫反应所必需的信号分子之一。如加入NO供体硝普钠（SNP）能够缓解Al对水稻根长伸长的抑制[10]。在Cd胁迫下，SNP能显著地缓解Cd胁迫对黄瓜、油菜幼苗造成的伤害，显著提高了这两种幼苗的SOD、POD和CAT活性, 减轻了Cd胁迫引起的活性氧的伤害；分别用抑制剂L硝基精氨酸、钨酸镁处理下抑制了SNP缓解Cd胁迫黄瓜、油菜幼苗的生长，加重Cd引起的活性氧伤害，从而可以看出外源NO供体SNP对Cd胁迫的缓解作用[11]。另外SNP处理提高了Cd胁迫下幼苗叶片的叶片净光合速率、气孔导度、表观量子效率、梭化效率和光合能力，提高了Cd胁迫下幼苗叶片光合作用过程中光反应能力和碳同化过程中梭化酶梭化效率,进而使Cd胁迫下幼苗叶片光合作用的抑制得到缓解[12]。
综上所述，NO在调节植物对重金属响应中也有着一定的作用，然而，NO调控水生植物（如荷花）对重金属耐性方面的研究还未见报道。本试验拟以‘微山湖红莲’为试验材料，通过重金属Cd与NO供体SNP、NO清除剂cPTIO、NO合酶（NOS）抑制剂LNNA、硝酸还原酶（NR）抑制剂钨酸钠（Tu）的单独或组合处理，通过测定荷花叶面受损状况、相对电导率、丙二醛含量及抗氧化酶活性，以此来初步判断NO是否及如何参与荷花对Cd胁迫的响应，为揭示NO调控荷花重金属抗逆性的机制奠定基础，同时也为荷花作为植物修复材料的可能性提供进一步的依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料：
本试验以‘微山湖红莲’作为试验材料（来自于微山县荷都水生花卉基地），选饱满且大小基本一致的种子，用枝剪进行破壳，随后置于恒温 25℃光照培养箱中利用蒸馏水进行催芽培养一周，期间隔一天换一次蒸馏水，然后在日平均室温20℃以上的情况下转移至室外，用5％的Hogland培养液培养1418d，期间23天换一次培养液，以备后续处理。Cd浓度做了粗略的筛选，选用50μmol/L的Cd浓度，对荷花产生一定的影响但又不致死；在前期浓筛选基础上，选取对荷花表型较好的NO清除剂cPTIO浓度200μmol/L。钨酸钠（Tu）则是采用1000μmol/L的浓度；L硝基精氨酸（LNNA）则是采用200μmol/L的浓度。
1．2 试验方法：
1．2．1 SNP浓度筛选
配置浓度为500mmol/L SNP母液。设计6个不同处理，分别为Ck（5％的 Hogland 培养液）、Cd(50μM)、Cd(50μM)+SNP(0.01mM)、Cd(50μM)+SNP(0. 1mM)、Cd(50μM)+SNP(0.5mM)、Cd(50μM)+SNP(1.0mM)，将配好的溶液分别加注到1 L的桶中进行处理，每个处理3个桶，每桶4株，处理48 h。
1．2．2 相对电导率测定
荷花叶片相对电导率的测定按照 Blum and Ebercon[13]的方法进行测定。
1．2．3 抗氧化酶活性测定
采用氮蓝四唑（NBT）比色法[14]测定荷花叶片超氧化物岐化酶（SOD）的活性；荷花叶片抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的测定方法是参考文献[15]；荷花叶片GR（谷胱甘肽还原酶）的测定方法是参考文献[1617]；采用愈创木酚比色法[18]对荷花叶片进行过氧化物酶（POD）活性的测定。
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