外源NO缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应-硕士论文

关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学 研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出 重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责 任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规 定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸 质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学 位论文，同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录 到中国学位论文全文数据库，并向社会公众提供信息服 务。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 导师签名： 日 C K C m d D W E D T A F m F o F v F W G s h H + - A T P a s e 矿P P a s e H 2 0 2 L 缩略词表 中文名称 过氧化氢酶 类胡萝卜素 叶绿素 叶绿素a 叶绿素b I n t e r c e l l u l a rC 0 2c o n c e n t r a t i o n 胞间二氧化碳浓 度 C o n t r o l 对照 C e n t i m e t e r 厘米 D a y天 D r yw e i g h t干重 D i s o d i u me t h y l e n e d i a m i n et e t r a 乙二胺基四乙酸 钠 C h if l u o r e s c e n c em a x i m u m C h lf l u o r e s c e n c eo r i g i n a l l r i a b l ef l u o r e s c e n c e F r e s hw e i g h t S t o m a t a lc o n d u c t a n c e H o u r 矿一A d e n o s i n e - 5 - t r i p h o s p h a t e I - I + - p y r o p h o s p h a t a s e H y d x o g e np e r o x i d e I ，i t e r 最大荧光 最小荧光 可变荧光 鲜重 气孔导度 小时 矿A T P 酶 旷焦磷酸酶 过氧化氢 升 M D A M i n N B T N O N O S N R 0 2 O H M a l o n d i a d e h y d e M i n u t e N i t r o b l u et e t r a z o l i u m N i t r i co x i d e N i t r i co x i d es y n t h a s e N i t r i cr e d u c t a s e S u p e r o x i d ea n i o n H y d r o x y lr a d i c a l 丙二醛 分钟 氮蓝四唑 一氧化氮 一氧化氮合酶 硝酸还原酶 超氧阴离子 羟自由基 目录 中文摘要1 l 引言5 1 1 植物镉污染的研究现状5 1 2 镉对植物生长及生理生化的影响6 1 2 1 镉对植物生长的影响6 1 2 2 镉与植物光合作用7 1 2 3 镉与植物活性氧代谢1 0 1 2 4 逆境与植物质膜的酶活性1 l 1 3 植物一氧化氮( N o ) 的研究进展1 3 1 3 1 有关N 0 的研究现状1 4 1 3 2N O 在植物生长发育中的功能1 7 1 4 本研究的目的和意义2 l 2 材料和方法2 2 2 1 材料培养和试验处理2 2 2 1 1 材料培养( 黄瓜、油菜) 2 2 2 1 2 试验一2 2 2 1 3 试验二2 3 2 1 4 试验三2 3 2 1 5 试验四2 3 2 2 测定方法2 3 2 2 1 植株生长量的测定2 3 2 2 2 干物质含量的测定2 4 2 2 3 光合色素含量的测定2 4 2 2 4 叶绿素荧光参数的测定2 4 2 2 5 脯氨酸( P r o ) 含量的测定2 4 2 2 6 保护酶活性的测定2 5 2 2 7 丙二醛( 如A ) 含量的测定2 6 2 2 8 光合参数的测定2 6 2 3 数据处理2 6 3 结果与分析2 7 ， 3 1C d 对黄瓜幼苗生长的影响2 7 3 1 1C d 胁迫对黄瓜幼苗生长指标的影响2 7 3 1 2c d 胁迫对黄瓜幼苗叶片光合色素含量的影响2 7 3 1 3C d 胁迫对黄瓜幼苗光合作用的影响2 8 3 1 4C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片荧光参数的影响2 9 3 1 5C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响3 0 3 1 6C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片M D A 含量的影响3 2 3 1 7C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片P r o 含量的影响3 2 3 2C d 胁迫对油菜幼苗的影响3 3 3 2 1C d 胁迫对油菜幼苗生长的影响3 3 3 2 2C d 胁迫对油菜幼苗色素含量的影响3 4 3 2 3C d 胁迫对油菜幼苗抗氧化酶活性的影响3 5 3 2 4C d 胁迫对油菜幼苗如A 和P r o 含量的影响3 6 3 3 外源N 0 对C d 胁迫下黄瓜幼苗的影响3 6 i 3 3 1 外源N o 对C d 胁迫下黄瓜幼苗生长的影响3 6 3 3 2 外源N o 对C d 胁迫下黄瓜幼苗色素含量的影响3 7 3 3 3 外源N o 对C d 胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响3 9 3 3 4 外源N O 对C d 胁迫下黄瓜叶片荧光参数的影响3 9 3 3 5 外源N 0 对C d 胁迫下黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响4 l 3 3 6 外源N 0 对C d 胁迫下黄瓜叶片M D A 和P r o 含量的影响4 2 3 4 外源N o 对C d 胁迫下油菜幼苗的影响4 2 3 4 1 外源N O 对C d 胁迫下油菜幼苗生长的影响4 2 3 4 2 外源N 0 对C d 胁迫下油菜幼苗光合色素含量的影响4 3 3 4 3 外源N O 对C d 胁迫下油菜幼苗抗氧化酶活性的影响4 5 3 4 4 外源N 0 对C d 胁迫下油菜幼苗叶片M D A 和P r o 含量的影响4 5 抑制剂对外源N o 缓解的C d 胁迫下黄瓜幼苗的影响4 6 1 抑制剂对外源N 0 缓解的C d 胁迫下黄瓜幼苗生长的影响4 6 2 抑制剂对外源N 0 缓解的C d 胁迫下黄瓜幼苗叶片叶绿素含量的影响4 7 3 抑制剂对外源N O 缓解的镉胁迫下黄瓜幼苗叶片荧光参数的影响4 7 4 抑制剂对外源N o 缓解的镉胁迫下黄瓜幼苗叶片P O D 活性的影响4 9 5 抑制剂对外源N 0 缓解的镉胁迫下黄瓜幼苗叶片M D A 和P r o 含量的影响5 0 论5 1 外源N 0 对镉胁迫下黄瓜、油菜幼苗生长的影响5 1 外源N o 对镉胁迫下黄瓜及油菜幼苗保护性酶活性的影响5 3 外源N o 对镉胁迫下黄瓜和油菜幼苗M D A 和脯氨酸含量的影响5 5 5 7 参考文献6 2 致谢7 7 攻读学位期间发表论文情况7 8 I l l ， _ 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 镉( C d ) 是极易富集的重金属元素之一，近年来，随着工业生产的 迅猛发展、农业污水灌溉及化肥农药的大量使用，致使我国很多地方土壤 中镉含量超标，导致作物生长受抑制，影响产量。黄瓜( C u c u m i ss a t i v u sL ) 和油菜( B r a s s i c ac a m p e s t r i sL ) 是我国主要的蔬菜作物，但易发生重金 属( 如镉) 毒害。N O 是生物体中的一种重要的氧化还原信号分子，可参 与植物生长、发育、抗病、抗逆等生理过程。本试验采用水培的方法，研 究了镉对黄瓜和油菜幼苗的伤害抑制机理，并探讨了外源N O 供体硝普钠 ( S o d i u mn i t r o p r u s s i d e ，S N P ) 对黄瓜及油菜幼苗镉毒害的缓解效应。主要 研究结果如下： 1 随C d 浓度增加，黄瓜和油菜幼苗生长受到明显抑制，光合色素含量 降低；C d 处理使黄瓜净光合速率( P n ) 和气孔导度( G s ) 下降，而胞间 二氧化碳浓度升高，叶绿素荧光参数F v F o 、F v F m 、P S I I 降低，并随着 C d 离子浓度的增大，降低程度越严重；丙二醛( M D A ) 和脯氨酸( P r o ) 含量随着C d 处理浓度的增大而增加；超氧化物歧化酶( S O D ) 、过氧化 氢酶( C A T ) 活性也有不同程度的下降；随着C d 处理浓度的增加P O D 活 性也发生变化，与对照相比，镉毒害黄瓜幼苗的P O D 活性在低浓度 l O O g m 0 1 L 以时增大，在高浓度的C d 处理时降低，并随着C d 处理浓度的 增大，其降低程度越显著，而镉毒害油菜幼苗的P O D 活性随着C d 处理 浓度的增大而增大，结果表明，3 0 0 B m o l L 1 的C d 浓度胁迫效果最为显著。 2 外源N O 明显缓解了C d 对黄瓜、油菜幼苗生长的抑制，与C d 处理相 比，其株高、茎粗等生长指标明显增大：S N P 处理使C d 胁迫下黄瓜、油 菜幼苗的光合色素含量显著提高；P n 、F v F o 、F v F m 升高，P S I I 也得以 缓解；S O D 、C A T 、P O D 活性也显著升高；S N P 处理降低了C d 胁迫下黄 瓜、油菜幼苗的M D A 和P r o 含量，缓解了C d 胁迫，结果表明，3 0 0 I _ t m o l L q 浓度的S N P 缓解效果最为显著。但S N P 的缓解效果还是有一定差异的， 说明S N P 副产物对幼苗生长也有抑制作用；S F 作为氰化物提供C N 模拟 S N P 副产物对幼苗的影响，从而也证明了S N P 对C d 胁迫的缓解作用。 3 抑制剂( 抑制剂1 为L 硝基精氨酸( N i t r o L - a r g i n i n e ) ，抑制剂2 为 钨酸镁( M a g n e s i u mt u n g s t a t e 3 2 5m e s h ) ) 的处理，使黄瓜幼苗的株高和 外源N O 缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应 茎粗减小；黄瓜幼苗叶片的叶绿素含量明显降低；其叶片荧光参数F v F o 、 F v F m 、O P S I I 显著降低；抑制剂的加入使P O D 活性明显降低，使M D A 和脯氨酸含量增加，这表明抑制剂抑制了S N P 对C d 胁迫黄瓜幼苗生长的 缓解作用，加重了C d 胁迫引起的活性氧的伤害，可以看出外源N O 供体 S N P 对C d 胁迫的缓解作用。 关键词：外源N O ；C d 胁迫；黄瓜；油菜；幼苗；光合作用；抗氧化酶； 缓解效应 2 ， A t h a tf u n c t i o n st h r o u g hi n t e r a c t i o n 研也c e l l u l a rt a r g e t sv i ae i t h e rr e d o xo r a d d i t i v ec h e m i s t r y , a n di si n v o l v e di nm a n yk e yp h y s i o l o g i c a lp r o c e s s e so f p l a n t s ，s u c ha sg r o w t h , d e v e l o p m e n t ，d i s e a s er e s i s t a n c ea n ds t r e s sr e s i s t a n c e I nt h i se x p e r i m e n t ，w es t u d i e dt h ee f f e c t sa n dt h em e c h a n i s mo ft h a tN O a l l e v i a t et h et o x i ch a z a r dt h a tC dt oc u c u m b e ra n dc h i n e s ec a b b a g e 1 1 1 em a i n r e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1P l a n tg r o w t h ，c h l o r o p h y l la n dc a r o t e n o i dc o n t e n t s ，n e tp h o t o s y n t h e t i c r a t e ( P n ) a n ds t o m a t a lc o n d u c t a n c e ( G s ) o fc u c u m b e ra n dc h i n e s ec a b b a g e d e c r e a s e d 晰t hi n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no fC d ，w h i l ei n t r a c e l l u l a rC 0 2 ( C i ) s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d 1 1 1 ep r i m a r ym a x i m u mp h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c yo f P S I I ( F v F m ) ，t h em a x i m u my i e l do ft h ep h o t o s y s t e m p h o t o c h e m i c a l r e a c t i o n s ( F v F m ) a n dt h eq u a n t u my i e l do fp h o t o s y s y t e mI Ie l e c t r o nt r a n s p o r t ( o P S I I ) w e r es i g n i f i c a n t l yi n h i b i t e db ye x c e s sC d ，a n dW a sm o r es i g n i f i c a n t 谢t l lt h ei n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no fC d M D Aa n dP r oc o n t e n t s ，i n c r e a s e d ， s u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( S O D ) a n dc a t a l a s e ( C A T ) a c t i v i t i e sd e c r e a s e dw i t ht h e i n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no fC d L o wc o n c e n t r a t i o no fC di n c r e a s e dP O D a c t i v i t yw h i l eh i g hc o n c e n t r a t i o nd r a m a t i c a l l yi n h i b i t e di t sa c t i v i t y T h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eC dc o n c e n t r a t i o no f3 0 0 1 x r n o l L 叫h a dt h em o s ts i g n i f i c a n t e f f e c t 2A p p l i c a t i o no fS N Ps i g n i f i c a n t l ya l l e v i a t e dt h ei n h i b i t i o no fp l a n tg r o w t h o fc u c u m b e ra n dc h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g su n d e rC ds t r e s s ，a n di n c r e a s e dt h e 3 c o n t e n t , P n , F v F m ，F v F o ，C P S I I ，a n dP O Da c t i v i t y A tt h es a m et i m e ， i n h i b i t o r si n c r e a s e dt h ec o n t e n to fM D Aa n dP r o ，w h i c hi n d i c a t e dt h a t i n h i b i t o r sa g g r a v a t e dt h es t r e s so fC dt oc u c u m b e ra n dc h i n e s ec a b b a g e s e e d l i n g T h u s ，w ec a ns e et h a ta p p l i c a t i o no fS N Pw a sa i le f f e c t i v ew a yt o a l l e v i a t et h et o x i ch a z a r do fC dt oc u c u m b e ra n dc h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g s K e yW o r d s ：N i t r i co x i d e ；C ds t r e s s ；C u c u m b e r ；C h i n e s ec a b b a g e ； S e e d l i n g ；P h o t o s y n t h e s i s ；A n t i o x i d a n te n z y m e ；A l l e v i a t i n ge f f e c t s 4 山东农业大学硕士学位论文 1 引言 近年来，由于部分工矿企业的污染失控，化肥和农药的不合理使用， 以及不合标准的污水灌溉，大面积的农田遭到不同程度的重金属污染。研 究表明，在众多重金属元素中，人体日常吸收最为严重的是镉。我国有逾 一万公顷的耕地受到镉污染，“镉米”、“镉菜”数量亦增多。 1 1 植物镉污染的研究现状 镉位于五毒( H g 、C d 、P b 、C r 、A s ) 之首，并不是生长的必需元素， 而且是一种积累性剧毒元素，在环境系统中迁移较为活跃( C h a n e y r l 等， 2 0 0 4 ) 。镉是作物极易富集的重金属元素之一，主要通过食物链进入人体， 给人体健康带来严重威胁( 孟紫强，2 0 0 3 ) 。近年来由于人为活动，如矿 产开采、污水灌溉、长期使用各种含C d 增肥物料、磷肥以及工业废气沉 降等等这些非自然来源使由C d 引起的环境污染问题日益严峻 ( B o o t h ，2 0 0 5 ) 。据不完全统计资料显示，目前受重金属污染的耕地面积 占全国耕地总面积的2 0 ( 陈英旭等，2 0 0 6 ) 。例如，山西大同是我国重 要的能源及化工基地，大同市蔬菜受H g 、A s 、P b 、C d 污染极其严重，主 要原因是长期使用污水灌溉造成的( 杨红霞，2 0 0 2 ) ；重庆市蔬菜调查结 果表明，叶菜类蔬菜除A s 外，C d 、H g 、P b 等污染进入临界级，蔬菜中 的C d 、心主要来自于土壤，H g 、P b 则来自于大气( 李其林等，2 0 0 1 ) ： 有调查研究结果表明，沈阳市近郊的1 万多公顷的菜田土壤已受到污染， 对其种植的大白菜进行重金属检测，发现铅和镉的超标率分别为1 0 0 和 5 8 3 ，黄瓜上的镉的超标率也达到7 2 7 。 镉极易被植物根系吸收并转运到其它部位，且极低浓度的镉就会对生 物体产生危害。当植物体内的镉浓度达到一定程度，就会产生毒害作用。 通常植株表现为发育缓慢、植株矮小、叶片失绿等症状( 郭燕梅，2 0 0 8 ) 。 当然，不同植物间的镉毒害症状有一定的差异。镉影响植物的生理生化活 性，如叶绿素含量、光合强度、呼吸和蒸腾作用、可溶性蛋白、脯氨酸、 丙二醛( M D A ) 的含量，各种酶活性、营养元素和水分的吸收等。有研 究表明，大多数情况下会抑制植物生长( C h c n 和K a o ，1 9 9 5 ；S n c l l c r 等， 1 9 9 9 ) ：减少净光合速率，加速叶片衰老( S i e d l e c k a 和K r u p a ，1 9 9 9 ) ；损 伤光合器官( K r u p a ，1 9 8 8 ) ；使叶绿素含量下降( L a r s s o n 等，1 9 9 8 ) ；抑 外源N O 缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应 制气孔开放，影响水分代谢( B a r c e l 6 和P o s c h e n r i c d e r ，1 9 9 0 ) ；引起营养 元素不平衡( T e r r y ，1 9 8 1 ) 。镉能改变多种酶的活性，如光合作用卡尔文 循环( C h u g h 和S a w h n e y 等，19 9 9 ) 、氮代谢( B o u s s a m a 等，19 9 9 ) 、糖代谢 ( V e r m a 和D u b c y ，2 0 0 1 ) 以及硫代谢( L e e 和L e u s t e k ，1 9 9 9 ) 的有关酶。 另外镉能使植物组织细胞产生活性氧从而引起膜脂过氧化，改变活性氧代 谢的有关酶如S O D 、C A T 、P O D 活性、M D A 含量( C h a o u i 等，1 9 9 7 ； S o m a s h e k a r a i a h 等，19 9 2 ) 。 1 2 镉对植物生长及生理生化的影响 1 2 1 镉对植物生长的影响 镉对植物有较强的毒性。镉在植物组织中含量达到l m g k g 以时，就对 某些植物产生毒害，使植株表现出叶色减褪、植株矮化、物候期延迟的症 状，导致植物生物产量下降，甚至死亡( 任继凯等，1 9 8 2 ) 。镉影响种子萌 发，浓度越大，作用时间越长( 徐素琴，2 0 0 5 ) 。研究发现( 付世景，2 0 0 7 ) ， 镉浓度在5 m g L d 时显著抑制种子发芽。镉胁迫下小麦种子萌发、芽和根 的伸长都受到抑制，生物量显著降低，分蘖减少，幼苗生长受到影响( 李 子芳等，2 0 0 5 ) 。大麦受镉污染后，种子萌发率和根生长速率下降，其毒 害效应随处理浓度增大和时间延长而加剧。当镉处理浓度为l O m m o l L 1 时，种子萌发率小于4 5 ，根停止生长( 张义贤，1 9 9 7 ) 。此外，玉米、西葫 芦、黄瓜、番茄等植物受镉污染后，叶片失绿发黄，生长缓慢，生物产量 下降( 刘海亮等，1 9 9 1 ；陈桂珠，1 9 9 0 ) 。由于植物根系与镉最先接触，且 多数植物体内的镉也主要富集在根部，因此根系往往最先受到毒害( 李子 芳等，2 0 0 5 ) 。 镉强烈抑制细胞和整个植株的生长( P r a s a d ，1 9 9 5 ) 。李元和祖艳群 ( 1 9 9 4 ) 发现2 0 0m g k g 1 镉使小麦种子发芽百分数、根长、根数均降低。 马晓春和赵立新( 1 9 9 7 ) 研究表明，镉离子浓度大于1 5 0m g L 以时，对小 麦萌发有明显的抑制作用，且使淀粉酶活性显著降低。镉浓度高于 1 0 m g L d 时，不利于南瓜种子的发芽和出苗( 毛学文和张海林，2 0 0 3 ) 。 高浓度镉能够显著影响芝麻叶片中叶绿素总量及其组成，降低芝麻的光合 生产力；夏建国( 2 0 0 8 ) 研究发现低浓度镉对茶树无明显毒害作用，当镉 浓度达到6 0m g k g 1 时，茶树植株受毒害基本死亡；春茶叶绿素含量加镉 6 山东农业大学硕士学位论文 处理大多高于对照，其增加量先高后低；夏茶叶绿素总量随镉浓度的增加 极显著降低，叶绿素含量与添加镉的量呈显著负相关；关伟( 2 0 0 7 ) 研究 发现土壤C d 浓度达到2 0 m g - k g 1 时可以抑制桃树的正常坐果；余东( 2 0 0 7 ) 研究发现高浓度的C d 对枇杷生长有显著的抑制作用，影响叶片的光合作 用，造成光合速率降低，净光合速率下降。镉对小麦幼苗和根系生长有抑 制作用，尤以对根系的抑制更为显著( 洪仁远等，1 9 9 1 ) 。1 0m g L d c a 2 + 使水稻幼苗植株矮小，叶片干重降低，苗鲜重降低，叶绿素含量降低( 陈 平等，2 0 0 1 ) 。培养液中镉超过0 1m g L 1 以后，小白菜侧根数目减少，根 的分枝程度降低，根系生物量和体积下降，根系不发达，根系对M n ，Z n 的吸收能力受到抑制，活力降低( 秦天才等，1 9 9 8 ) 。当土壤镉浓度大于 2 2 3m g k g 。1 时，对桑叶产量、营养物质含量、生理生化作用的影响明显， 并表现其毒害作用( 陈朝明等，1 9 9 6 ) 。 镉对植物生长的影响具有剂量效应。低浓度镉对某些植物生长有一定 的促进作用，如当C ( 1 2 + 浓度为0 5 1 Om g L 以时，可以促进南瓜种子的萌 发，提高南瓜种子的发芽势和发芽率( 毛学文和张海林，2 0 0 3 ) 。用 5 m g L 以C d 处理小麦幼苗，能促进根生长( 洪仁远等，1 9 9 1 ) 。向菜心的培 养液中加入1 0 O m g 蚝以镉其抗性品种( 特青6 0 天) 的干重显著高于对照 ( 徐照丽等，2 0 0 2 ) 。土壤中镉低于1 2p p m 对芝麻有增产作用( 林匡飞 等，1 9 9 3 ) 。镉浓度 口 譬6 0 口 o 4 0 O 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 眦印雌i 口no f 血如暖J 皿口I Ii 1 ) 掣 ! g 卜 U 掣 ! g 吕 厶 0 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f c a d m i m O l - L 1 ) 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no fc a d m i u m ( p m 0 1 U 1 ) 图4C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响 F i g 4E f f e c t so fC do nt h ea n t i o x i d a t i v ee n z y m e sa c t i v i t i e so fc u c u m b e rs e e d l i n g sl e a v e s 趵 嘲n)h=q日Qo厶 掣怔苔o 2 l 8 6 4 2 O 1 O 0 0 O dIh11I!III二oI譬1)蚤I一_3B卜u 外源N O 缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应 3 1 6C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片M D A 含量的影响 0 0 1 0 03 0 0 5 0 0 镉浓度 图5C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片M D A 含量的影响 F i g 5E f f e c t so fC do nc o n t e n to fM D Ai nc u c u m b e rs e e d l i n gl e a v e s 镉胁迫导致黄瓜幼苗叶片表现明显的失绿症，生长受到明显的抑制， 这可能与黄瓜植株体内受到氧化胁迫有关，因此测定了黄瓜叶片体内的膜 质过氧化程度来进行论证。从图5 可以看到，随着镉离子浓度的增大，M D A 含量逐渐增加，说明植物细胞受到的伤害逐渐增大，这说明随着C d 浓度 的增大，黄瓜幼苗对C d 胁迫的适应调节功能有所减弱，细胞已受到伤害。 3 1 7C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片P r o 含量的影响 脯氨酸是植物体内一种重要的渗透调节物质和抗氧化物质。图6 可以 看出，C d 胁迫处理后，黄瓜幼苗叶片P r o 含量明显升高，且随着C d 浓度的 增大，P r o 含量呈上升趋势，与对照相比，C d 浓度为1 0 0 p m o l L 一、 3 0 0 p m o l L 、5 0 0 1 z a o l L 以时，P r o 含量分别增加了2 1 7 8 、2 6 4 2 、3 4 7 8 。 3 2 3 5 2 5 l 5 0 2 O 1 0 0 O 0 O 0 0 O O O O dt啪二。二皇vIlIQ岂8昌一 咖姐盆2 广 山东农业大学硕士学位论文 4 5 4 3 5 P3 鬻堇2 s 星重 2 8 1 5 o 山 l O 5 0 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no fc a d m i u m ( I _ a n o l - L 1 ) 图6C d 胁迫对黄瓜幼苗叶片P r o 含量的影响 F i g 6E f f e c t so f C do nc o n t e n to f P r o i nc u c u m b e rs e e d l i n gl e a v e s 3 2C d 胁迫对油菜幼苗的影晌 3 2 1C d 胁迫对油菜幼苗生长的影响 姬 蜷 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f c a d m i u m ( ? m o l L - 1 ) 恻 怍 裟 0 0 4 5 0 0 4 0 0 3 5 O 0 3 0 0 2 5 O O Z O 0 1 5 O O l 0 0 0 5 O 01 0 03 0 0 5 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no fc a d m i u m ( 1 a m o l L 1 1 图7C d 胁迫对油菜幼苗生长的影响 F i g 7E f f e c to fC do nt h eg r o w t ho fc h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g s 3 3 曲Y上一o奇口_ooIl H 屹 m 8 6 4 2 O lJ。了二一Q二_o爵一厶 外源N O 缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应 由图7 可知，随着C d 处理浓度增大，C d 对油菜幼苗的胁迫程度越来 越大，使得油菜株高及根的干重显著低于正常的，其中在在1 0 0 、3 0 0 和 5 0 0 1 m a o l L o 的C d 处理下，油菜幼苗的株高分别比对照低4 9 1 2 、8 2 6 8 和7 8 8 9 ，而根的干重分别比对照1 k 乇2 4 5 2 、2 7 0 4 、和3 6 6 9 ，由此 可以看出，C d 胁迫对油菜植株株高的抑制程度明显大于对根的抑制。 3 2 2C d 胁迫对油菜幼苗色素含量的影响 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no fc a d m i u m ( p m 0 1 L 。1 ) 0 7 0 6 尤 邻暑 装羞0 蹈旦 蚕0 0 1 0 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f c a d m i u r n ( p m o l L ) O1 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f c a d m i u m ( n o i L 。1 1 图8C d 胁迫对油菜幼苗色素含量的影响 F i g 8E f f e c t so f C do nt h ep i g m e n t c o n t e n t so f c h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g s 3 4 5 5 4 5 3 5 2 5 l 5 0 4 3 2 1 O o o n o n o n o c ； k乒嘶I_口百一IIu 卿如四冁媾量 惦 H 屹 o 吃 0 O 0 O O O O O O 一dI仙钿量)q互u 嘲舡口帐熊古 山东农业大学硕士学位论文 叶绿素含量下降是植物遭受重金属胁迫的重要特征之一。本研究( 图 8 ) 也显示了同样特征，在C d 的胁迫下，随着C d 处理浓度的增加，油菜 幼苗叶片叶绿素a 、叶绿素b 和总光合色素含量呈显著下降趋势。 3 2 3C d 胁迫对油菜幼苗抗氧化酶活性的影响 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c r n t r a t i o no f c a d m i u m ( p m o l L 1 ) 犁 蜒 卜 舌 萎妻 。三 2 善 U 日 口 。 山 01 0 0 3 0 0 5 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f e a d m i u m ( p r n o l * L1 ) 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no fc a d m i t a n ( p m o l L 4 ) 图9C d 胁迫对油菜幼苗抗氧化酶活性的影响 F i g 9E f f e c t so fC d o nt h ea n t i o x i d a t i v ee n z y m e sa c t i v i t i e so fc h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g l e a v e s S O D 是需氧生物中普遍存在的一种含金属的酶，它可以与P O D 协同防 0 O 0 O O O 0 O O 埔 M 地 m 8 6 4 2 参dT啪jv釜I一_譬Qo 掣烬Q o 单kIII!暑二。暑3扫IIlo日一O 外源N O 缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应 御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，是植物体内重要的 抗氧化酶之一。由图9 可以看到，C d 胁迫使油菜的S O D 和C A T 活性显著 降低，而P O D 活性呈上升趋势。 3 2 4C d 胁迫对油菜幼苗M D A 和P r o 含量的影响 咖I 缸 o 至 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f c a d m i u m ( i a n o l L - 1 ) 咖 缸 。 主 01 0 03 0 05 0 0 镉浓度 c o n c e n t r a t i o no f c a d m i u m o a n o l L - 1 ) 图1 0C d 胁迫对油菜幼苗M D A 和P r o 含量的影响 F i g 10E f f e c t so fC do nc o n t e n t so fM D Aa n d P r oi nc h i n e s ec a b b a g e S e e d l i n g sl e a v e s 从图l O 可以看到，随着C d 处理浓度的增大，M D A 含量呈显著上升趋 势，说明植物细胞受到的伤害逐渐增大：P r o 是植物体内的一种重要的渗 透调节物质和抗氧化物质，在C d 胁迫下植物积累F r o 具有一定普遍性，由 图1 0 可以看出，C d 处理后，叶片内P r o 含量明显上升，并随着镉胁迫浓度 的增加而明显增加，与正常栽培的油菜问有显著性差异。 3 3 外源N O 对C d 胁迫下黄瓜幼苗的影响 3 3 1 外源N O 对C d 胁迫下黄瓜幼苗生长的影响 由图1 1 口- - J 以看出，C d 使黄瓜幼苗的株高和茎粗显著降低，加入外源 N O 供体S N P 则能够显著缓解这一症状，S N P 释放出N O 后会有副产物C N 的产生，S N P 处理的黄瓜幼苗的株高和茎粗与C d 胁迫的相比分别增大 1 3 1 3 和4 7 8 4 ，但与对照相L L 贝f J 分别降低了2 4 3 8 5 和2 7 3 9 5 ，说明S N P 加 加 加O 一“嘲锄Tlv，(岩一_u亩口Jd 叭凹毗O O O O O O O O 0 O 0 O O O O Q 0 Q n (uo苦Jd一暑109c一苦u爸oug纳口 山东农业大学硕士学位论文 副产物对黄瓜幼苗生长也有抑制作用，S N P 提供的N O 不仅缓解T C d 胁迫 对黄瓜幼苗生长的抑制作用，也缓解了其自身副产物对幼苗生长的抑制作 用；而铁氰化钾S F 的处理与C d 胁迫的相比其株高和茎粗则分别降低了 5 8 5 1 和2 0 6 ，说B 目S F 作为氰化物提供C N 模拟S N P 副产物对黄瓜幼苗 的影响，从而也证明了S N P 对C d 胁迫的缓解作用。 2 5 2 0 5 0 C KC dS N PS F 处理 T r e a t t m e n t 冒0 o 爨弘 洲：誉o 暑 尝0 C 置C d S N PS F 处理 T r e a t m e n t 图1 1 外源N O 对C d 胁迫下黄瓜幼苗生长的影响 F i g 11E f f e c t so f n i t r i co x i d eO Nt h eg r o w t ho fc u c u m b e rs e e d i n gu n d e rc a d m i u ms t r e s s 3 3 2 外源N O 对C d 胁迫下黄瓜幼苗色素含量的影响 C d 毒害最常见的现象是植株叶片发黄，其原因有可能是C d 毒害造成 叶片养分不均衡，本研究中C d 使黄瓜叶片出现明显的失绿现象( 附图3 ) ， 加入S N P 则明显的改善了这一状况。从图1 2 可以看出，植物叶片的变化和 色素变化是一致的，黄瓜幼苗在C d 胁迫下，叶片中的叶绿素a 、叶绿素b 、 类胡萝卜素和总的光合色素含量显著减少，加S N P 则使叶绿素a 、叶绿素b 、 类胡萝卜素和总的光合色素含量与C d 胁迫下的相比显著升高，分别升高 了5 6 2 7 、4 8 1 7 、5 9 9 2 和5 4 3 6 ，但与对照相比，还是呈降低趋势 的，分别降低了5 9 8 8 、6 0 2 5 、5 5 3 3 和5 4 3 6 ，说明S N P 副产物对 黄瓜幼苗生长也有抑制作用，S N P 提供的N O 不仅缓解了C d 胁迫对黄瓜幼 苗生长的抑制作用，也缓解了其自身副产物对幼苗生长的抑制作用；S F 处理与与C d 处理则并无显著差异，由此亦可看出趼四对C d 的缓解作用。 3 7 埔 m II-。v_二一Q上_矗一厶 恒卷 外源N O 缓解黄瓜、油菜幼苗镉胁迫的生理效应 0 3 O 2 5 O 0 5 0 C KC dS N PS F 处理 T r e a t m e n t C KC dS N PS F 处理 T r e a t m e n t 0 4 O 3 5 O 0 5 O C KC dS N PS F 处理 T r e a t m e n t C KC dS N PS F 处理 T r a t m e n t 图1 2 外源N O 对C d 胁迫下黄瓜幼苗色素含量的影响 F i g 1 2E f f e c t so f n i t r i co x i d eo nt h ep i g m e n tc o n t e n t so f c u c u m b e rs e e d l i n