氢气对小白菜镉胁迫下谷胱甘肽水平的影响
：目前，氢气（H2）由于其生物学活性，被作为一种抗氧化分子应用于临床医学研究，但H2在植物中的生理作用尚不明确。本试验研究了富氢水（HRW）在提升小白菜耐镉性中的生理作用及其与谷胱甘肽（GSH）的关系。结果发现，50 μM CdCl2和50%饱和浓度的HRW均能提高小白菜内源氢气水平。HRW处理过后的小白菜幼苗根部长度增加，并且能够减轻镉胁迫引起的ROS含量升高和脂质过氧化。此外，HRW处理后，小白菜根部GSH含量和GSH/GSSG比例显著提高，这种现象被外源添加GSH和BSO的试验进一步证实。综上所述，H2可能通过调节GSH的含量动态平衡提高小白菜对Cd的耐受性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1 供试材料与实验设计2
1.2 富氢水（HRW）的制备2
1.3 小白菜内源性H2浓度的测定2
1.4 谷胱甘肽浓度的测定 3
1.5 组织化学检测3
1.6 TBARS浓度的测定3
1.7 植物组织中镉浓度的测定3
1.8 数据分析和统计3
2 结果与分析 3
2.1 镉促进氢气（H2）的产生3
2.2 HRW能够减轻镉对小白菜幼苗的生长抑制4
2.3 谷胱甘肽合成受HRW诱导4
2.4 GSH，BSO和HRW对镉引起的根伸长抑制和氧化损伤的影响5
2.5 GSH、BSO和HRW对于小白菜根部GSH浓度的影响7
2.6 氢气对于镉胁迫的缓解作用，与镉由小白菜根部向地上部的运输无关8
3 讨论 8
致谢9
参考文献9
氢气对镉胁迫下小白菜谷胱甘肽水平的影响
引言
镉（Cd）是一种高水溶性的有毒重金属，能够被植物根部快速地从土壤中吸收，最终通过食物链进入动物或人体中[1,2]。在植物中，Cd的毒性能够直接或间接地抑制植物的各项生理活动，如光合作用、呼吸作用以及营养代谢等。此外，Cd能够诱导产生过量
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
活性氧，造成氧化胁迫，造成脂质、蛋白质和核酸的氧化性损伤，进而对细胞的正常代谢活动产生不利影响[3,4]。
谷胱甘肽（GSH），全称γ谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，是大多数植物和动物细胞中非蛋白巯基的主要来源。GSH的合成主要受γ谷氨酰半胱氨酸合成酶(γGCS)和谷胱甘肽合成酶(GS)的调节[5]，并受到γGCS抑制剂—丁硫氨酸亚砜（BSO）的抑制[6,7]。在植物中，GSH对于植物应对环境毒性的细胞防御起到重要的作用。首先，GSH作为抗氧化物质能够还原在植物应激过程中产生的活性氧（ROS），在此过程中，谷胱甘肽从还原态的GSH被氧化生成氧化态的GSSG[8]。其次，GSH有助于通过抗坏血酸谷胱甘肽循环促进抗坏血酸（AsA）的生物合成。合成途径如下：脱氢抗坏血酸（DHA）从GSH处获得电子还原生成AsA[9]。第三，GSH是植物螯合肽（PCs）的前体，植物螯合肽在植物螯合重金属中发挥重要作用[10]。此外，GSH是谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽S转移酶（GST）的底物，这两种酶在植物清除活性氧（ROS）与过氧化物中起重要作用[11]。
氢气（H2）由于其在临床医疗领域的多样生物学功能而受到广泛瞩目[12]。有关H2生物活性及其在多种疾病防治中的作用迅速成为研究热点，H2对其他多种疾病的防治作用也相继被学者们发现。H2对器官缺血、动脉硬化、肝硬化、帕金森病、老年性痴呆、一氧化碳中毒等，均有很好的防治作用[13]，在生物医学领域展现出广阔的研究发展前景。在细菌和藻类中，H2的代谢方式已经有了长期的研究，并且发现了氢化酶系统[1416]。大量H2代谢的研究集中在细菌和藻类中,而在高等植物中甚少。直到1947年, Boichenko在分离出的叶绿体里研究H2的产生方式, 并推测在某些高等植物体内也存在氢化酶在高等植物中。尽管发现了H2在植物中的释放[17,18], 但氢化系统是否在植物中存在尚不清楚。在很长时间内，与H2的生物效应和氢气作为生物效应器及信号分子参与植物生理反应的相关研究十分少见。
最近，相关研究发现, H2可能作为一种新型的信号分子参与植物胁迫应答网络[19]。H2可能在植物抵御胁迫中具有重要的作用, H2作为一种有益的气体分子，能够增强植物的抗氧化防御系统，从而减轻各种非生物胁迫。这些胁迫包括盐胁迫、干旱胁迫以及镉、铝的重金属胁迫等[2023]。此外，H2还被证实具有延缓猕猴桃的采后成熟及衰老，调节黄瓜不定根的生长，促进萝卜苗对花青素的合成等作用[2426]。
崔为体等的研究证明，使用富氢水（HRW）预处理能够减轻Cd毒性并且影响苜蓿中GSH的合成[23]。然而，HRW如何调节Cd胁迫中GSH的合成及GSH在HRW缓解的Cd胁迫中的作用尚不明确。本研究中，以小白菜作为实验材料研究H2的生物效应，结果发现HRW能够减轻CdCl2胁迫下造成的植物生长抑制，并验证了内源性GSH代谢和HRW引起的改善幼苗抵御Cd胁迫中生长抑制之间的联系。以上内容有利于我们进一步加深对于H2参与介导的植物细胞抵御Cd胁迫的生理机制的认识。
1 材料与方法
1.1 供试材料与实验设计
小白菜种子(Brassica campestris spp. chinensis L., Dongfang 2)，由江苏省农业科学院(江苏)提供。先使用5%的NaClO表面消毒5 min，然后将种子置于被蒸馏水浸湿的纱布上，在23?C、黑暗条件下催芽一天。选择大小、生长条件一致的种子，将其转移到盛有四分之一Hoagland培养液的塑料盒中，在完全培养液中培养1天后，将幼苗转移到含有0或50 μM的CdCl2的培养液中培养12 h。去除Cd胁迫后，将幼苗分别置于有无50%饱和度的HRW、10 μM GSH和100 μM BSO的培养液中培养。设置的不同的处理组如下：(I) H2O→H2O，(II) H2O→HRW，(III) Cd→H2O，(IV) Cd→HRW，(V) Cd→GSH + H2O，(VI) Cd→GSH + HRW，(VII) Cd→BSO + H2O，(VIII) Cd→BSO + HRW。营养液均使用50%的HRW制备，并用稀释的氢氧化钠和稀盐酸将各处理pH值调整至6.0。所有处理的溶液每12小时更新一次，保证溶液H2浓度的相对恒定。种子生长在光照培养箱中（12小时光照，光强200 ± 5 μmolm2s1, 温度25 ± 1?C；12小时黑暗，温度23 ± 1?C）。各项处理后，幼苗采样，确定各项生理指标。根组织立即使用或冻结在液氮中进行进一步分析。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1 供试材料与实验设计2
1.2 富氢水（HRW）的制备2
1.3 小白菜内源性H2浓度的测定2
1.4 谷胱甘肽浓度的测定 3
1.5 组织化学检测3
1.6 TBARS浓度的测定3
1.7 植物组织中镉浓度的测定3
1.8 数据分析和统计3
2 结果与分析 3
2.1 镉促进氢气（H2）的产生3
2.2 HRW能够减轻镉对小白菜幼苗的生长抑制4
2.3 谷胱甘肽合成受HRW诱导4
2.4 GSH，BSO和HRW对镉引起的根伸长抑制和氧化损伤的影响5
2.5 GSH、BSO和HRW对于小白菜根部GSH浓度的影响7
2.6 氢气对于镉胁迫的缓解作用，与镉由小白菜根部向地上部的运输无关8
3 讨论 8
致谢9
参考文献9
氢气对镉胁迫下小白菜谷胱甘肽水平的影响
引言
镉（Cd）是一种高水溶性的有毒重金属，能够被植物根部快速地从土壤中吸收，最终通过食物链进入动物或人体中[1,2]。在植物中，Cd的毒性能够直接或间接地抑制植物的各项生理活动，如光合作用、呼吸作用以及营养代谢等。此外，Cd能够诱导产生过量
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
活性氧，造成氧化胁迫，造成脂质、蛋白质和核酸的氧化性损伤，进而对细胞的正常代谢活动产生不利影响[3,4]。
谷胱甘肽（GSH），全称γ谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，是大多数植物和动物细胞中非蛋白巯基的主要来源。GSH的合成主要受γ谷氨酰半胱氨酸合成酶(γGCS)和谷胱甘肽合成酶(GS)的调节[5]，并受到γGCS抑制剂—丁硫氨酸亚砜（BSO）的抑制[6,7]。在植物中，GSH对于植物应对环境毒性的细胞防御起到重要的作用。首先，GSH作为抗氧化物质能够还原在植物应激过程中产生的活性氧（ROS），在此过程中，谷胱甘肽从还原态的GSH被氧化生成氧化态的GSSG[8]。其次，GSH有助于通过抗坏血酸谷胱甘肽循环促进抗坏血酸（AsA）的生物合成。合成途径如下：脱氢抗坏血酸（DHA）从GSH处获得电子还原生成AsA[9]。第三，GSH是植物螯合肽（PCs）的前体，植物螯合肽在植物螯合重金属中发挥重要作用[10]。此外，GSH是谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽S转移酶（GST）的底物，这两种酶在植物清除活性氧（ROS）与过氧化物中起重要作用[11]。
氢气（H2）由于其在临床医疗领域的多样生物学功能而受到广泛瞩目[12]。有关H2生物活性及其在多种疾病防治中的作用迅速成为研究热点，H2对其他多种疾病的防治作用也相继被学者们发现。H2对器官缺血、动脉硬化、肝硬化、帕金森病、老年性痴呆、一氧化碳中毒等，均有很好的防治作用[13]，在生物医学领域展现出广阔的研究发展前景。在细菌和藻类中，H2的代谢方式已经有了长期的研究，并且发现了氢化酶系统[1416]。大量H2代谢的研究集中在细菌和藻类中,而在高等植物中甚少。直到1947年, Boichenko在分离出的叶绿体里研究H2的产生方式, 并推测在某些高等植物体内也存在氢化酶在高等植物中。尽管发现了H2在植物中的释放[17,18], 但氢化系统是否在植物中存在尚不清楚。在很长时间内，与H2的生物效应和氢气作为生物效应器及信号分子参与植物生理反应的相关研究十分少见。
最近，相关研究发现, H2可能作为一种新型的信号分子参与植物胁迫应答网络[19]。H2可能在植物抵御胁迫中具有重要的作用, H2作为一种有益的气体分子，能够增强植物的抗氧化防御系统，从而减轻各种非生物胁迫。这些胁迫包括盐胁迫、干旱胁迫以及镉、铝的重金属胁迫等[2023]。此外，H2还被证实具有延缓猕猴桃的采后成熟及衰老，调节黄瓜不定根的生长，促进萝卜苗对花青素的合成等作用[2426]。
崔为体等的研究证明，使用富氢水（HRW）预处理能够减轻Cd毒性并且影响苜蓿中GSH的合成[23]。然而，HRW如何调节Cd胁迫中GSH的合成及GSH在HRW缓解的Cd胁迫中的作用尚不明确。本研究中，以小白菜作为实验材料研究H2的生物效应，结果发现HRW能够减轻CdCl2胁迫下造成的植物生长抑制，并验证了内源性GSH代谢和HRW引起的改善幼苗抵御Cd胁迫中生长抑制之间的联系。以上内容有利于我们进一步加深对于H2参与介导的植物细胞抵御Cd胁迫的生理机制的认识。
1 材料与方法
1.1 供试材料与实验设计
小白菜种子(Brassica campestris spp. chinensis L., Dongfang 2)，由江苏省农业科学院(江苏)提供。先使用5%的NaClO表面消毒5 min，然后将种子置于被蒸馏水浸湿的纱布上，在23?C、黑暗条件下催芽一天。选择大小、生长条件一致的种子，将其转移到盛有四分之一Hoagland培养液的塑料盒中，在完全培养液中培养1天后，将幼苗转移到含有0或50 μM的CdCl2的培养液中培养12 h。去除Cd胁迫后，将幼苗分别置于有无50%饱和度的HRW、10 μM GSH和100 μM BSO的培养液中培养。设置的不同的处理组如下：(I) H2O→H2O，(II) H2O→HRW，(III) Cd→H2O，(IV) Cd→HRW，(V) Cd→GSH + H2O，(VI) Cd→GSH + HRW，(VII) Cd→BSO + H2O，(VIII) Cd→BSO + HRW。营养液均使用50%的HRW制备，并用稀释的氢氧化钠和稀盐酸将各处理pH值调整至6.0。所有处理的溶液每12小时更新一次，保证溶液H2浓度的相对恒定。种子生长在光照培养箱中（12小时光照，光强200 ± 5 μmolm2s1, 温度25 ± 1?C；12小时黑暗，温度23 ± 1?C）。各项处理后，幼苗采样，确定各项生理指标。根组织立即使用或冻结在液氮中进行进一步分析。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/swgc/smkx/367.html
