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从光合反应系统揭示外源硫(S)诱导马齿苋镉(Cd)耐受性的生理机制,为外源S缓解重金属*害提供理论依据.采用营养液培养,研究外源S供体(NH4)2SO4对mg/LCd胁迫下马齿苋叶片光合色素,光合特性,叶绿素荧光参数和矿质营养元素的影响.结果表明,Cd胁迫可显著降低马齿苋叶片中叶绿素a和叶绿素b含量;净光合速率,蒸腾速率,气孔导度均显著降低,而胞间二氧化碳浓度上升,表明非气孔因素是Cd胁迫诱导马齿苋光合抑制的主要因素;同时,PSⅡ实际光化学效率(ФPSII),电子传递效率(J),化学猝灭系数(qP)显著下降,而非化学猝灭系数(qN)显著上升,表明Cd胁迫影响马齿苋PSⅡ反应系统的正常运行.外施mg/L(NH4)2SO4显著提高马齿苋叶片叶绿素a含量,叶绿素b含量和叶绿素a/b比值,增强马齿苋叶片光合作用和PSⅡ原初光化学反应量子效率.对5种与光反应系统密切相关的矿质元素含量进行分析发现,Cd处理显著增加马齿苋叶片中的Ca和Fe含量,显著抑制马齿苋对Mg,Mn和Cu的吸收.Cd胁迫下马齿苋叶片的变*与Mg,Mn的亏缺有关,而与Fe缺乏无关;添加外源S可显著提升马齿苋叶片中Ca,Mg,Fe,Cu和Mn含量,从而增强Cd胁迫下马齿苋叶片的PSII反应系统功能.
镉(Cadmium,Cd)是一种能对人体造成巨大威胁的重金属污染物。
统计,我国农业土壤的Cd污染位点超标率已达7%,Cd已成为我国土壤重金属污染中的首要污染物[1]。Cd胁迫导致植物体内活性氧(Reactiveoxygenspecies,ROS)含量上升,破坏叶绿体结构、抑制碳固定酶活性,并通过影响蛋白酶活性而导致细胞代谢紊乱等[2-3]。
外,Cd胁迫抑制营养元素吸收而导致植株生长受限[4]。同时还能通过食物链危害人体健康[5]。
因此,研究缓解或解除植物中Cd*害的措施及其机理,是当前国内外研究的热点问题。
硫(Sulfur,S)是植物体内胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸等的组成成分,而这些含硫氨基酸参与几乎所有蛋白质的合成,包括光合膜蛋白,因而对植物光合作用起着重要作用[6]。研究表明,半胱氨酸可通过其自身的抗氧化特性调节大麦氧化还原水平以缓解盐胁迫诱导的生长抑制[7]。充分的硫肥可保证充足的还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)供应,以缓解因盐胁迫诱导的氧化胁迫对植物光合效率和生长的影响[8]。植物对S的吸收和同化可促进蛋白源和非蛋白源硫醇的合成,以及铁胶膜(Ironplaque)的形成,从而提升植物对Cd的耐受性[9]。研究究表明,添加外源S可以提升Cd胁迫下植物体内GSH的合成,降低ROS的积累,减少ROS对植物叶片基质蛋白和类囊体蛋白的攻击,调节气孔运动,从而增强植物的光合能力[6];提升植物螯合素(Phytochelatins,PCs)、金属耐受蛋白(Metallothioneins,MTs)的合成,并与Cd结合形成螯合物,降低Cd*性[10-11]。因此,适量添加S肥对作物正常生长和缓解Cd*过程具有重要意义。当前对外源S是否影响与植物光合作用紧密相关的矿质元素的吸收,并揭示其与光合作用之间关联性的研究相对缺乏。马齿苋(PortulacaoleraceaL.)是中国古老的菜药兼用性肉质草本植物[12]。鉴于马齿苋的高营养保健功效,已经驯化出栽培型马齿苋品种,品质和口感均较野生型品种有所提高。但是,农业土壤Cd污染的加重,加之马齿苋对Cd具有较高的吸附效应,导致马齿苋的食用安全性大大降低[13]。需要通过适当的措施,减少Cd向马齿苋叶片中的转移,提升其可食用性。当前对马齿苋对Cd胁迫生理生化响应机制的研究较少,更缺乏外源添加物影响马齿苋重金属耐受性的相关研究。本课题组前期研究发现外源S可以通过增强马齿苋体内乙烯信号传导途径,促进GSH的合成,而降低葡萄糖含量,从而缓解Cd胁迫诱导的氧化胁迫和葡萄糖介导的光合抑制作用,并降低马齿苋对Cd的吸收。然而,关于外源S促进Cd胁迫下马齿苋光合作用的内在机制仍未可知。本研究以马齿苋为试材,探讨Cd胁迫下外源S对马齿苋叶片光合作用、叶绿素荧光参数和矿质营养的影响,以揭示在添加外源S的情况下,马齿苋矿质元素与光反应系统之间的关联性,为揭示外源S缓解重金属*害提供理论依据。1材料与方法1.1材料供试马齿苋种子购自江苏长景种业有限公司(荷兰进口)。将马齿苋种子于35℃水浴浸种处理12h,播于装有沙子的育苗盒(15穴,穴上口3.0cm×3.0cm,穴底径3.0cm×3.0cm,穴深4cm)中,置于人工气候培养箱(LRH--GS,天津市福元铭仪器设备有限公司)中栽种。培养箱条件:14h白天/10h黑夜,昼夜温度为30℃/25℃,相对湿度75%,光强设置为μmol/(m2·s)。所以说补充硫肥增加叶片叶绿素的合成，并提升作物光合速率，增强作物对其它中微量元素吸收能力，增强光合作用！预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
