香蒲對鉛(Pb2+)脅迫的生理響應及差異性基因篩選研究.pdf

1、鉛是一種普遍存在且具有高毒性的重金屬，能通過各種方式進入食物鏈并對人體產生傷害，而新型鉛富集植物—香蒲(Typha orientalis Presl)的發(fā)現(xiàn)，為植物修復環(huán)境中Pb2+污染提供了新的材料，但目前植物對重金屬抗性機理并不十分明確。因此，本文以香蒲為試驗材料，采用室內水培方法，研究了不同濃度Pb2+脅迫對香蒲生長、生理指標的影響，并通過轉錄組測序篩選香蒲在Pb2+脅迫下根細胞中的差異表達基因。主要研究結果如下:
　　(1

2、)研究香蒲對不同濃度Pb2+脅迫的生理應答及亞細胞結構變化發(fā)現(xiàn)，隨著Pb2+濃度的增加，Pb2+對香蒲幼苗的生長的抑制作用越顯著，毒害癥狀也越明顯。葉片中超氧陰離子(O2-)的產生速率提高，根組織中超氧陰離子(O2-)的產生速率卻降低，但葉片和根細胞中的過氧化氫(H2O2)含量較對照均顯著增加。葉片光合作用色素均呈先升后降趨勢。各Pb2+處理組中葉片內丙二醛(MDA)含量較對照變化均不顯著，根組織中MDA含量呈顯著下降趨勢。葉片中超氧化

3、物歧化酶(SOD)活性呈先升后降，但始終高于對照，過氧化氫酶(CAT)和過氧化物(POD)活性呈先降后升趨勢，但均低于對照組;根組織中SOD活性較對照呈降低趨勢，CAT和POD活性呈先升后降趨勢。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，Pb2+脅迫使葉片細胞中葉綠體類囊體膨脹、破損，被膜破裂;線粒體內腔空泡化、被膜破裂;細胞核核膜破損、核仁消失、染色質凝集等。以上結果表明:Pb2+脅迫導致香蒲生理代謝失衡，并對其亞細胞結構造成不可逆的損傷。
　　(2)研究

4、Pb2+在香蒲根組織中的亞細胞定位及對礦質元素吸收的影響發(fā)現(xiàn)，隨著Pb2+濃度的增加，香蒲根內的Pb2+含量顯著上升，富集系數(shù)為122-813，但遷移率均小于1。從鉛在亞細胞組分中的分布看，各Pb2+處理組鉛含量均顯著高于對照組，在1.00 mmol·L-1 Pb2+處理組達到峰值5.55 mg·g-1 FW，各Pb2+處理組細胞器和可溶性部分Pb2+含量均呈逐漸上升趨勢，各分配比例不均，分布規(guī)律為細胞壁＞細胞器＞可溶性部分。超微定位觀

5、察發(fā)現(xiàn)，在細胞壁周圍分布大量的鉛顆粒，細胞內膜及細胞基質中也存在鉛顆粒。不同濃度Pb2+脅迫對根細胞中礦質元素含量的影響不同，其中促進了大量元素Mg和微量元素Fe、Cu、Zn的吸收，抑制了大量元素K、Ca的吸收。以上結果表明:香蒲根組織通過調節(jié)細胞的離子平衡，并將鉛顆粒進行區(qū)域化分布等途徑共同抵御Pb2+脅迫對香蒲造成的傷害。
　　(3)研究Pb2+脅迫下香蒲根細胞中的差異表達基因發(fā)現(xiàn)，通過對不同Pb2+濃度和時間處理的香蒲根進行