鎘脅迫下平邑甜茶根系細胞死亡及其中介因素研究.pdf

1、本文以當年生平邑甜茶實生苗為試驗材料,通過200μmol/L硫酸鎘處理根系,利用透射電鏡、瓊脂糖凝膠電泳、吖啶橙熒光染色、類Caspase3/7活性檢測和流式細胞儀分析等技術和方法,研究了鎘脅迫下根系細胞程序性死亡(programmed cell death.PCD)及處理過程中根系線粒體特性變化,并且探討了活性氧、一氧化氮、多胺和鈣離子在此過程的作用。結果表明:
　　 1.200μmol/L硫酸鎘使平邑甜茶根系線粒體膜通透性(

2、MPT)增大、膜電位(△Ψm)和細胞色素c(cytochrome c,Cyt c)含量逐漸下降,同時導致細胞染色質凝聚、趨邊聚集,DNA片段化等程序性死亡特征出現;隨著硫酸鎘處理時間的延長,根系類Caspase3/7活性、細胞凋亡率以及細胞死亡數量均逐漸增加。
　　 2.鎘脅迫下,根系通過積累活性氧而促進細胞程序性死亡。短時間的鎘脅迫引起平邑甜茶根系超氧陰離子產生速率和過氧化氫含量的急劇升高,之后隨著脅迫時間的延長,二者有所下降

3、但仍顯著高于對照,與此相伴隨的是根系細胞死亡數量和細胞凋亡率也高于對照?；钚匝跚宄齽┛箟难岷瓦^氧化氫酶降低了鎘脅迫下超氧陰離子產生速率和過氧化氫的水平,抑制了鎘脅迫下MPT的增加和△Ψm、Cyt c含量的降低,降低了鎘脅迫下根系細胞死亡數量和細胞凋亡率。
　　 3.鎘脅迫下,根系NO的變化和其對細胞死亡的作用與活性氧類似;NO能夠通過提高線粒體的通透性和激活Caspase而促進硫酸鎘誘導的根系細胞程序性死亡。在鎘脅迫初期,根系

4、NO生成速率急劇增加,之后隨著脅迫時間的延長,NO生成速率減少,但仍顯著高于對照。NO供體SNP提高了鎘脅迫下根系內源NO水平,促進了鎘脅迫下根系線粒體MPT的增加和△Ψm、Cyt c含量的降低,提高了鎘脅迫下根系細胞死亡數量、Caspase-like3/7的活性和根細胞凋亡率;而NOS抑制劑AG、NR抑制劑NaN3和NO清除劑cPTIO則降低了鎘脅迫下根系NO的生成水平,對鎘脅迫下根系MPT的增加和△Ψm、Cyt c含量的降低也有抑制

5、作用,還降低了鎘脅迫下根系細胞死亡數量、Caspase-like3/7的活性和根細胞凋亡率。
　　 4.鎘脅迫下根系一氧化氮的產生與活性氧的生成相互促進?？箟难岷瓦^氧化氫酶降低了鎘脅迫下根系NO水平的提高;NO供體SNP提高了鎘脅迫下根系超氧陰離子產生速率和過氧化氫含量;NOS抑制劑AG、NR抑制劑NaNs和NO清除劑cPTIO抑制了鎘脅迫下根系超氧陰離子產生速率和過氧化氫含量的提高。
　　 5.多胺能夠調節(jié)硫酸鎘脅迫

6、下根系細胞程序性死亡。鎘脅迫下平邑甜茶根系游離腐胺含量急劇增加,而精胺和亞精胺含量則下降。外源精胺和亞精胺明顯降低了鎘脅迫下腐胺的積累,提高了內源精胺和亞精胺水平,抑制鎘脅迫下根系MPT、H2O2含量的增加以及△Ψm、Cyt c含量的降低,同時也降低了鎘脅迫下根系細胞死亡數量、Caspase-like3/7的活性和根系細胞凋亡率。在鎘處理早期,根系多胺氧化酶(PAO)活性急劇升高,6 h時達到最高值,之后隨著脅迫時間的延長而逐漸下降,但

7、仍保持在較高的活力水平,與H2O2含量變化相一致;單獨使用外源精胺和亞精胺可提高非脅迫時根系PAO活性和H2O2含量,但抑制了鎘脅迫下PAO活性和H2O2含量的升高。
　　 6.鎘脅迫下根系NO的生成和多胺的積累相互影響。外源NO使鎘脅迫下平邑甜茶根系精胺和亞精胺含量進一步降低,NOS抑制劑AG、NR抑制劑NaN3和NO清除劑cPTIO均阻止鎘脅迫下根系精胺和亞精胺含量的下降。外源精胺和亞精胺能夠提高非脅迫時根系根系NO生成速率

8、、NOS活性和NR活性,但抑制鎘脅迫引起的NO生成速率的升高。
　　 7.鈣離子參與調節(jié)硫酸鎘脅迫下根系細胞程序性死亡,其作用效果因鈣離子濃度而異。低濃度的鈣離子(5 mmol/L和10 mmol/LCaCl2)阻止了鎘脅迫下根系△Ψm和Cyt c含量的下降以及MPT、H2O2含量的升高,減少了根系細胞凋亡率,10 mmol/L比5 mmol/L的CaCl2效果更明顯;高濃度的鈣離子(50 mmol/LCaCl2)加劇了鎘脅迫下