汞對(duì)水花生愈傷組織生理、超微結(jié)構(gòu)及類囊體膜光化學(xué)活性的影響.pdf

1、隨著殺蟲劑濫用、工業(yè)廢水排放及礦業(yè)的發(fā)展,水環(huán)境重金屬污染研究日益引起生物界的重視。據(jù)國內(nèi)外研究,Hg等重金屬可導(dǎo)致植物氧化損傷、結(jié)構(gòu)破壞、代謝紊亂、乃至死亡。但這些研究所采用的實(shí)驗(yàn)材料均為自然界生長植物,易受地域、季節(jié)限制,且關(guān)于光合系統(tǒng)損傷的報(bào)道相對(duì)較少。因此,本文以廣泛分布的挺水植物-水花生為研究對(duì)象,以水花生誘導(dǎo)的致密型愈傷組織為實(shí)驗(yàn)材料,從生理及細(xì)胞水平多層次研究了Hg對(duì)植物的毒害效應(yīng)及抗性機(jī)制。
　　 (1)水花生組

2、織培養(yǎng)研究采用水花生莖節(jié)為外植體,滅菌后切割帶節(jié)間的莖接種到MS+3％蔗糖+0.65％瓊脂+0.1 mg.L-1 NAA+3 mg.L-16-BA培養(yǎng)基中誘導(dǎo)腋芽,2-4周后將腋芽發(fā)育的無菌幼苗基部切斷,接種到MS+3％蔗糖+0.65％瓊脂+2 mg.L-1NAA+0.1 mg.L-16-BA中進(jìn)行生根誘導(dǎo)；同時(shí),分別以野外水花生無節(jié)幼莖(1、2節(jié))、無菌苗莖為外植體誘導(dǎo)愈傷組織,所用培養(yǎng)基為1/2MS+3％蔗糖+0.65％瓊脂+NAA

3、+6-BA(6-BA:NAA=3:0.2或3:0.1)。外植體所用滅菌方式均為84消毒液(1:100)浸泡10min,無菌水沖洗6遍,大型組培箱培養(yǎng),3d后重復(fù)上述處理,共循環(huán)3次+70％C2H5OH1 min,無菌水沖3遍+0.1％HgCl2(Tween-20)10 min,無菌水沖洗6遍+5％NaClO5 min,無菌水沖6遍。
　　 (2)Hg對(duì)水花生愈傷組織生理生化指標(biāo)、超微結(jié)構(gòu)毒害效應(yīng)結(jié)果表明:隨著Hg2+施加濃度的增

4、加,總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b、可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢,葉綠素a/b逐漸下降；超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)活性先升后降,而過氧化氫酶(CAT)活性呈逐漸下降趨勢；同時(shí),超氧陰離子(O2-)產(chǎn)生速率、丙二醛(MDA)和過氧化氫(H2O2)含量均呈逐漸上升趨勢；電鏡掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn),Hg2+脅迫破壞了細(xì)胞膜系統(tǒng),特別是對(duì)線粒體、葉綠體、細(xì)胞核造成嚴(yán)重不可逆的損傷,所

5、觀察到的核膜破裂方式主要是超量分泌膜泡。Hg2+對(duì)水花生愈傷組織的致死濃度范圍為20-40μmol·L-1。
　　 (3)Hg對(duì)水花生愈傷組織類囊體膜光化學(xué)活性的毒害研究結(jié)果表明:隨著Hg2+施加濃度的增加,愈傷組織類囊體光合膜總?cè)~綠素、葉綠素a、膜蛋白含量呈持續(xù)下降趨勢；葉綠素b、葉綠素a/b值、電子傳遞全鏈先升后降；室溫?zé)晒獍l(fā)射光譜發(fā)現(xiàn),隨著Hg2+施加濃度增加,630 nm處最大熒光發(fā)射峰先降后升；而680 nm處最大熒光

6、發(fā)射峰呈持續(xù)下降趨勢,Hg2+為5μmol·L-1時(shí)即降為肩峰,20μmol·L-1時(shí)熒光峰徹底消失；730 nm最大熒光峰在(0μmol·L-1-20μmol·L-1)Hg2+處理時(shí)無明顯變化,40μmol·L-1時(shí),熒光值消失；Hg2+對(duì)光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的抑制作用比光系統(tǒng)Ⅰ(PSI)強(qiáng),雖天線色素含量在Hg2+脅迫下增加,但因PSⅡ反應(yīng)中心捕光系統(tǒng)遭到破壞,天線色素捕獲的光能并不能被PSⅡ有效利用；電鏡掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn),Hg2+處理破

7、壞了類囊體膜系統(tǒng),基粒片層扭曲松散,最后解體。
　　 (4)Hg對(duì)水花生植物體葉綠素含量、熒光參數(shù)的影響結(jié)果表明:隨著Hg2+施加濃度的增加,總?cè)~綠素含量(Chl)先升后降,葉綠素a/b持續(xù)下降；葉綠素a熒光參數(shù)最大光化學(xué)效率(maximal photochemical efficiency:Fv/Fm)、光系統(tǒng)Ⅱ潛在活性(Fv/Fo)、光系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞量子效率(quantum efficiency ofphotosystemⅡ