不结球白菜硒胁迫的生理响应及内源NO与H2S介导其胁迫的分子机制

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随着人类活动造成土壤中硒元素不断积累,硒元素逐渐成为一种潜在的环境危险元素,对植物正常生长造成毒害作用。为了研究不结球白菜硒毒害机理,本文结合药剂学实验和荧光探针技术分析硒对不结球白菜根尖内源NO和H2S含量变化情况和二者在根系氧化损伤调控的影响,以期为评估植物受到硒污染和提高植物对硒抗性提供参考。主要结果如下:1、使用不同浓度Na2SeO3处理不结球白菜根,植株叶绿素含量和含水量随着硒浓度增加先上升后下降,MDA含量先下降后上升,表明低浓度硒对植物有一定的保护作用,但高浓度硒易造成损伤。高浓度硒处理导致植株鲜重下降,结合其叶绿素、MDA等指标变化情况,表明成熟期的不接球白菜对硒的抗性强于幼苗期。硒处理后不接球白菜不同部位的含硒量从高到低为:根>叶>茎,表明根系吸收过量的硒可能是不接球白菜生长受阻的主要原因。2、分析内源NO与根长、ROS及NADPH氧化酶的关系,探讨NO在调控硒诱导不接球白菜根系氧化损伤的作用。研究表明硒诱导下NO的积累速度快于ROS,且NO和ROS的积累与硒对根生长抑制程度呈正相关关系。NO抑制剂和清除剂能显著降低内源NO含量,进一步抑制BrRbohs基因表达和根尖ROS的积累,达到缓解硒胁迫导致的氧化损伤和抑制生长的作用。结果表明NO在硒诱导不结球白菜根系氧化损伤过程中起毒性作用。3、利用H2S特异荧光探针监测不接球白菜根尖内源H2S含量,分析H2S在硒诱导不结球根系白菜氧化损伤的作用。结果显示硒导致根系生长受阻与根尖内源H2S含量降低有显著相关性,可能是由于硒抑制了不结球白菜根中多数H2S产生关键基因(BrLCDs和BrDCDs)的表达。外源添加H2S供体NaHS使内源H2S含量显著增加且能降低硒导致的ROS过量累积、氧化损伤以及根尖细胞死亡程度,而且当根尖H2S含量增加会使硒处理的不结球白菜根尖GSH含量上升,进而缓解硒对根生长的抑制作用。相反,抑制内源H2S产生使NaHS缓解硒导致的毒性效果降低。结果表明H2S在抑制不接球白菜根系生长过程中起到保护作用。4、在硒处理条件下,使用NO抑制剂或清除剂降低不结球白菜根尖内源NO含量,检测内源H2S含量。结果表明降低根尖NO含量能够促进内源H2S的产生,可能是因为H2S产生的关键基因(BrLCDs和BrDCDs)启动子区存在多条NO响应元件,因此推测NO可能位于H2S信号上游。
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