土壤镉污染对大豆抗氧化系统活性及抗逆基因表达的影响

发布时间：2020-04-20 06:07

【摘要】：随着化肥和农药的大量使用及工业的快速发展,土壤中镉的含量逐渐增加。土壤中的镉不仅会抑制作物生长,而且还可以通过食物链进入人体,在人体内富集。为研究大豆在整个生长期内对镉胁迫的响应机制,本实验以栽培型和野生型大豆为实验材料,设置0、5、10、20、40 mg·kg~(-1)五组处理,测定了栽培型和野生型大豆叶宽、分枝数等形态指标及生物量、叶片中叶绿素含量、超氧自由基(O_2.~-)产生速率、过氧化氢(H_2O_2)含量;超氧化物气化酶(SOD)、过氧化氢(H_2O_2)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸氧化酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸氧化酶(MDAR)活性;丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量;同时测定了栽培型大豆叶片中抗氧化酶类(SODs、CATs、APX、GR)、谷胱甘肽巯基转移酶(GST)、金属硫蛋白(MTs)、植物螯合肽合成酶(PCS)、二价金属离子转运蛋白(DMT)、铁调节转运蛋白(IRT)基因表达水平,探讨了不同浓度镉处理对两种大豆在整个生长期内形态指标及抗氧化系统活性和相关抗逆基因表达的影响。结果表明:(1)四种镉浓度处理下栽培型大豆叶片中叶绿素含量在整个生长期内出现了先增加后下降的趋势,而野生型大豆叶绿素a含量在后期出现下降,叶绿素b含量在后期仍然保持了较高的含量。40 mg·kg~(-1)处理使栽培型及野生型大豆分枝数、叶宽、豆荚数、百粒重及生物量显著降低,而5、10 mg·kg~(-1)镉处理使野生豆生物量出现了显著增加。(2)镉胁迫下栽培型与野生型大豆O_2.~-产生速率在整个生长期内呈上升趋势。栽培型大豆在四种浓度镉处理下SOD活性自分枝期到鼓粒后期几乎都高于对照,而野生型大豆SOD活性在大部分生长期内与对照相比并没有表现出显著的增高。栽培型与野生型大豆在镉处理下H_2O_2含量在生长前几期内变化不显著,但是在生理成熟期时达到较高水平。镉处理下栽培与野生型大豆叶片中APX、DHAR、GR、MDAR活性在整个生长期内整体上都要高于对照。栽培与野生型大豆MDA含量都是在鼓粒盛期前后达到最高值,并且Pro含量都在分枝期出现增加。栽培型大豆Pro含量在生理成熟期再次出现增加,而野生型大豆在鼓粒盛期及鼓粒后期保持了较高水平。(3)镉胁迫下CATs、SODs及MTs相对表达量在七个时期内均出现了较大的差异性。APX相对表达量在分枝期与鼓粒后期出现上调,而GR相对表达量在分枝期与鼓粒盛期出现上调。镉胁迫诱导了大豆体内PCS在生长前期的大量表达,而GST在镉处理中期出现较高的表达水平。IRT、DMT在植物体内可以转运镉。镉胁迫下DMT相对表达量在盛花期及结荚初期保持了较高水平,并在鼓粒盛期与对照相比出现显著增加;IRT相对表达量在前中期保持了较高水平。综上所述,镉胁迫使栽培型大豆叶绿素含量在后期出现下降,并且40mg·kg~(-1)处理显著降低了栽培型与野生型大豆叶绿素含量、分枝数、叶宽等形态指标以及生物量,5、10 mg·kg~(-1)镉处理对野生豆生物量有促进作用。四种浓度镉胁迫均促进了栽培型与野生型大豆叶片内O_2.~-产生速率的持续上升以及AsA-GSH循环相关酶类活性的增加。镉胁迫下抗氧化酶类基因家族及参与植物螯合机制的相关基因在不同时期发挥主要作用。IRT与DMT在大豆生长的不同时期发挥转运镉的作用。
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53;S565.1

【参考文献】