外源gsh对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布的影响
：采用水培实验，研究外源谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布的影响。结果表明：与单独镉处理相比，多花黑麦草根部镉含量和积累量随外源谷胱甘肽浓度升高而增加，地上部镉含量和转运系数呈降低趋势，地上部积累量除在添加50μM谷胱甘肽显著降低时，其余处理无显著差异。在亚细胞的层面来看，多花黑麦草根系细胞壁和细胞器镉含量随谷胱甘肽浓度升高而增加，且品种Harukaze根部细胞壁镉含量显著高于品种IdyII，外源添加200μM谷胱甘肽时，两个品种根中细胞器镉含量无显著差异， IdyII根部细胞可溶态部分镉含量无显著变化，Harukaze则显著降低。叶片细胞壁和可溶态部分镉含量随谷胱甘肽浓度升高而降低，不同处理中IdyII叶片细胞器镉含量没有显著差异，当添加外源200μM谷胱甘肽时，Harukaz细胞器镉含量显著增加。 结论：添加外源谷胱甘肽，促进了黑麦草根系对镉的吸收，减少了地上部镉含量，镉主要富集在多花黑麦草根系细胞壁上。
目录
摘要3
关键词3
Abstract 3
Key words 4
引言 4
1材料与方法 4
1.1 试验设计 4
1.2黑麦草体内亚细胞组分的提取 4
1.3植物样品及亚细胞组分镉含量测定 5
1.4数据分析 5
2结果与分析 5
2.1谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收的影响 5
2.2 谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草亚细胞中镉分布的影响 7
3讨论 9
致谢 10
参考文献 10
外源GSH对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布的影响
引言
镉是植物生长的非必需元素，在土壤中移动性强，经植物吸收后，容易在体内积累，并通过食物链危害人体健康。大量研究表明，植物对镉的吸收、积累因植物种类、品种基因型、组织器官不同存在差异(Kuppe et al., 2000)。一般而言，一般情况下，植物吸收Cd主要积累在根部，地上部分中积累的Cd含量较低。Cd在水稻体内的含量依次为根 > 茎 > 叶 >籽粒，但烟草以及某些蔬菜如萝卜叶片
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
中的Cd含量高于根部。Cd超积累植物遏蓝菜（Thlaspi caerulescen）地上部分Cd含量高于根部，这些植物地上部分Cd含量高于根部可能是由于它们具有特殊的Cd解毒机制（Baker et al.,1994）。不难看出，限制镉从根部向地上部的转移是某些耐镉作物适应镉胁迫的重要机制。然而，有些植物（如超富集植物）能够在地上部积累大量的镉，而不受到影响，还有些不同基因型植物间各器官的镉积累量虽无差异，但其受害程度却有明显差异，表明镉在植物组织中的亚细胞分布是影响其毒性的重要因素（张尧,2010）。
多花黑麦草（Lolium multiflorum L.）为一年生禾本科单子叶植物，具有适应性广、生长快、易于管理等特点，并可与水稻轮作，促进后作水稻生产，表明其根系在改善稻田土壤性状过程中发挥积极作用。另有研究指出黑麦草根系可富集Cd、Cu、Zn多种重金属，具备土壤重金属污染修复的潜力（张尧,2010），已经证明外源Glutathione（GSH谷胱甘肽）在植物抵御不良环境因子时起到关键作用，然而，镉胁迫下添加外源GSH是否改变多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布有待进一步探讨。基于此，本文拟开展镉胁迫下外源GSH对多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布的实验，明确多花黑麦草吸收、转运镉的差异，为多花黑麦草耐镉生理机制提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验设计
实验研究对象为多花黑麦草品种8(Harukaze)和黑麦草品种26牧瑶（IdyII)，种子材料由生科院C2020提供，品种代号为实验室自藏编号。种子萌发前，挑选大小均匀的多花黑麦草种子，用10%的H2O2溶液消毒10min，去离子水漂洗干净后均匀摆在孔径为1.3mm的塑料板上，之后将其置于装有5升去离子水的塑料盒中。种子萌发期间，保持白天温度25±2℃，夜间温度20±2℃，湿度70%。待种子根长约56cm，将其移入含有2L的四分之一霍格兰特营养液。幼苗预培养10天后，开始处理。设计四个处理：50μMCd（不加GSH）、Cd+ GSH1((50μMCd+50μMGSH)、Cd+GSH2(50μMCd+100μMGSH)、Cd+GSH3(50μMCd+200μMGSH)。每处理3次重复。幼苗处理10天后结束。
幼苗生长期间，保持白天温度25±2℃，夜间温度20 ±2℃，湿度70%光照12 h，光照强度为300μmol/(m2s)。实验期间每3天换一次营养液，处理结束后，将幼苗取出，用20mMNa2EDTA 溶液浸泡10 min 后用去离子水清洗3分钟，并用滤纸吸干，装入信封袋中，于70℃烘箱中烘干致恒重。
1.2 黑麦草体内亚细胞组分的提取
分别取0.2 g 左右的黑麦草根、叶样品，加入到10mL 由250 mmolL1 蔗糖、50 mmolL1 TrisHCl（pH7.5）以及10 mmolL1 二硫苏糖醇组成的缓冲液中研磨成匀浆。根据Su（2014）的方法，使用差速离心法将匀浆在不同转速下进行离心，先3000r/min转15min，后12000r/min转25分钟。得到以下3个组分：细胞壁、细胞器以及细胞可溶性组分，以上操作均在4 ℃下进行。
1.3植物样品及亚细胞组分镉含量测定
植物样品烘干至衡重，称取0.1g左右，用硝酸高氯酸（85：15）消解，定容后，ICPOES测定样品中镉含量。细胞组分中，除可溶部分外，细胞壁和细胞器在70℃蒸干后，硝酸高氯酸（85：15）消解、定容。细胞组分镉含量使用ICPOES测定。
1.4数据分析
数据用SPSS 进行方差分析,Ducan’s法检验显著性。作图用Excel2007。
2 结果与分析
2．1 谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收的影响
由图1、图2可以看出，镉胁迫下，随着谷胱甘肽浓度的增加，多花黑麦草两个品种根部镉含量和镉积累量均呈增加趋势。其中添加100μM 和200μMGSH时，Harukaze根系镉含量均显著高于IdyII。就根系中镉积累量而言，添加100μMGSH时，两个品种无显著差异，其余均为IdyII显著高于Harukaze。
由图3、图4可知，镉胁迫下，两个多花黑麦草品种地上部镉含量和镉积累随谷胱甘肽浓度的增加总体呈下降趋势。单独各处理和添加添加50μMGSH 时，Harukaze地上部镉含量均显著低于IdyII，随GSH增加，两个品种间地上部镉含量无显著差异。然而，200μMGSH时，两个品种地上部镉含量均显著低于其单独镉处理。
不同处理地上部镉积累量Harukaze均显著低于IdyII。添加50μMGSH时，然而，两个品种地上部镉含量均显著低于单独镉处理，GSH浓度继续增加，与单独镉处理相比，并没有显著降低地上部镉积累量。
由图5可知，转运系数随着外源GSH浓度增加而降低，与单独镉处理相比，其中添加100μM 和200μMGSH时，Harukaze转运系数降幅较IdyII大，但转运系数为ldyll显著高于Harukaze。
目录
摘要3
关键词3
Abstract 3
Key words 4
引言 4
1材料与方法 4
1.1 试验设计 4
1.2黑麦草体内亚细胞组分的提取 4
1.3植物样品及亚细胞组分镉含量测定 5
1.4数据分析 5
2结果与分析 5
2.1谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收的影响 5
2.2 谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草亚细胞中镉分布的影响 7
3讨论 9
致谢 10
参考文献 10
外源GSH对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布的影响
引言
镉是植物生长的非必需元素，在土壤中移动性强，经植物吸收后，容易在体内积累，并通过食物链危害人体健康。大量研究表明，植物对镉的吸收、积累因植物种类、品种基因型、组织器官不同存在差异(Kuppe et al., 2000)。一般而言，一般情况下，植物吸收Cd主要积累在根部，地上部分中积累的Cd含量较低。Cd在水稻体内的含量依次为根 > 茎 > 叶 >籽粒，但烟草以及某些蔬菜如萝卜叶片
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中的Cd含量高于根部。Cd超积累植物遏蓝菜（Thlaspi caerulescen）地上部分Cd含量高于根部，这些植物地上部分Cd含量高于根部可能是由于它们具有特殊的Cd解毒机制（Baker et al.,1994）。不难看出，限制镉从根部向地上部的转移是某些耐镉作物适应镉胁迫的重要机制。然而，有些植物（如超富集植物）能够在地上部积累大量的镉，而不受到影响，还有些不同基因型植物间各器官的镉积累量虽无差异，但其受害程度却有明显差异，表明镉在植物组织中的亚细胞分布是影响其毒性的重要因素（张尧,2010）。
多花黑麦草（Lolium multiflorum L.）为一年生禾本科单子叶植物，具有适应性广、生长快、易于管理等特点，并可与水稻轮作，促进后作水稻生产，表明其根系在改善稻田土壤性状过程中发挥积极作用。另有研究指出黑麦草根系可富集Cd、Cu、Zn多种重金属，具备土壤重金属污染修复的潜力（张尧,2010），已经证明外源Glutathione（GSH谷胱甘肽）在植物抵御不良环境因子时起到关键作用，然而，镉胁迫下添加外源GSH是否改变多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布有待进一步探讨。基于此，本文拟开展镉胁迫下外源GSH对多花黑麦草镉吸收及亚细胞中镉分布的实验，明确多花黑麦草吸收、转运镉的差异，为多花黑麦草耐镉生理机制提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验设计
实验研究对象为多花黑麦草品种8(Harukaze)和黑麦草品种26牧瑶（IdyII)，种子材料由生科院C2020提供，品种代号为实验室自藏编号。种子萌发前，挑选大小均匀的多花黑麦草种子，用10%的H2O2溶液消毒10min，去离子水漂洗干净后均匀摆在孔径为1.3mm的塑料板上，之后将其置于装有5升去离子水的塑料盒中。种子萌发期间，保持白天温度25±2℃，夜间温度20±2℃，湿度70%。待种子根长约56cm，将其移入含有2L的四分之一霍格兰特营养液。幼苗预培养10天后，开始处理。设计四个处理：50μMCd（不加GSH）、Cd+ GSH1((50μMCd+50μMGSH)、Cd+GSH2(50μMCd+100μMGSH)、Cd+GSH3(50μMCd+200μMGSH)。每处理3次重复。幼苗处理10天后结束。
幼苗生长期间，保持白天温度25±2℃，夜间温度20 ±2℃，湿度70%光照12 h，光照强度为300μmol/(m2s)。实验期间每3天换一次营养液，处理结束后，将幼苗取出，用20mMNa2EDTA 溶液浸泡10 min 后用去离子水清洗3分钟，并用滤纸吸干，装入信封袋中，于70℃烘箱中烘干致恒重。
1.2 黑麦草体内亚细胞组分的提取
分别取0.2 g 左右的黑麦草根、叶样品，加入到10mL 由250 mmolL1 蔗糖、50 mmolL1 TrisHCl（pH7.5）以及10 mmolL1 二硫苏糖醇组成的缓冲液中研磨成匀浆。根据Su（2014）的方法，使用差速离心法将匀浆在不同转速下进行离心，先3000r/min转15min，后12000r/min转25分钟。得到以下3个组分：细胞壁、细胞器以及细胞可溶性组分，以上操作均在4 ℃下进行。
1.3植物样品及亚细胞组分镉含量测定
植物样品烘干至衡重，称取0.1g左右，用硝酸高氯酸（85：15）消解，定容后，ICPOES测定样品中镉含量。细胞组分中，除可溶部分外，细胞壁和细胞器在70℃蒸干后，硝酸高氯酸（85：15）消解、定容。细胞组分镉含量使用ICPOES测定。
1.4数据分析
数据用SPSS 进行方差分析,Ducan’s法检验显著性。作图用Excel2007。
2 结果与分析
2．1 谷胱甘肽对镉胁迫下多花黑麦草镉吸收的影响
由图1、图2可以看出，镉胁迫下，随着谷胱甘肽浓度的增加，多花黑麦草两个品种根部镉含量和镉积累量均呈增加趋势。其中添加100μM 和200μMGSH时，Harukaze根系镉含量均显著高于IdyII。就根系中镉积累量而言，添加100μMGSH时，两个品种无显著差异，其余均为IdyII显著高于Harukaze。
由图3、图4可知，镉胁迫下，两个多花黑麦草品种地上部镉含量和镉积累随谷胱甘肽浓度的增加总体呈下降趋势。单独各处理和添加添加50μMGSH 时，Harukaze地上部镉含量均显著低于IdyII，随GSH增加，两个品种间地上部镉含量无显著差异。然而，200μMGSH时，两个品种地上部镉含量均显著低于其单独镉处理。
不同处理地上部镉积累量Harukaze均显著低于IdyII。添加50μMGSH时，然而，两个品种地上部镉含量均显著低于单独镉处理，GSH浓度继续增加，与单独镉处理相比，并没有显著降低地上部镉积累量。
由图5可知，转运系数随着外源GSH浓度增加而降低，与单独镉处理相比，其中添加100μM 和200μMGSH时，Harukaze转运系数降幅较IdyII大，但转运系数为ldyll显著高于Harukaze。
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