摘要
近年来，随着矿产资源的开发及“三废”的排放使得矿区周边农田及城郊周边农田土壤重金属污染较为严重。小白菜(Brassica campestris L.ssp.chinensis，Makino)是芸薹属白菜亚种中的一种，在中国种植广泛，尤其是城郊地区，因此更容易受到重金属污染。研究发现，一些地区的小白菜中Cd2+的含量已远远超出中国蔬菜食用安全标准，因此对人民的健康构成了很大的威胁。因此.本研究以小白菜为试验材料，通过叶面喷施褪黑素探究其可否缓解小白菜Cd胁迫，并对其机理进行了初步探究。主要试验结果如下: 1.通过土培试验发现，叶面喷施10-100mμmol·L-1的褪黑素并不影响小白菜的正常生长，但能够显著降低小白菜可食部分Cd2+和Pb2+的含量，当叶面喷施褪黑素浓度为500μmol·L-1时效果最佳。通过不同方式喷施500μmol.L-1褪黑素试验发现，当黑暗条件下每2d喷施一次500μmol·L-1褪黑素效果最佳。 2.Cd胁迫会造成小白菜叶片失绿，光合作用受抑制，从而导致小白菜幼苗生长受到抑制。此外，Cd胁迫下小白菜幼苗还伴随着活性氧含量(O2.-、H2O2)及丙二醛(MDA)含量升高。而叶面喷施褪黑素后，与单独Cd处理相比，小白菜幼苗生长和光合相关的指标均显著提升，并伴随抗氧化酶(SOD、POD、APX、CAT)活性的进一步提高，抗氧化物质(AsA、GSH)含量的升高，显著降低小白菜幼苗地上部分和根中Cd2+的含量。通过对小白菜Cd2+吸收和转运相关基因(IRT1、IRT2、Nramp1、Nramp3、HMA2和HMA4)表达的分析发现，叶面喷施褪黑素能够显著下调以上基因的转录。综合以上结果:叶面喷施褪黑素可以通过提高抗氧化酶活性，提高抗氧化物质含量来缓解Cd胁迫对小白菜幼苗造成的氧化损伤:此外，叶面喷施褪黑素还可以通过下调IRT1、IRT2、Nramp1、Nramp3、HMA2和HMA4、基因的转录来降低小白菜幼苗对Cd2+的吸收及向地上部分的转运来降低小白菜幼苗中Cd2+的含量，进而提高Cd耐性。 3.试验结果表明，Cd胁迫下小白菜幼苗中NO的含量显著升高，叶面喷施褪黑素后NO的含量显著降低。通过对NO合成关键酶(NR和NOS)活性及编码关键酶基因(NR和NOA1)表达测定发现，叶面喷施褪黑素同样降低了NO合成关键酶的活性并下调编码该基因的表达水平。因此，叶面喷施褪黑素可以通过抑制NO的生物合成来降低Cd胁迫下小白菜幼苗中NO的含量。通过外源添加NO的供体SNP和NO的清除剂PTIO及酶活抑制剂L-NMMA、Tungstate发现。Cd胁迫条件下，NO会通过上调IRT1、IRT2的表达促进小白菜对Cd2+和Fe2+的吸收，相反的，叶面喷施褪黑素及外源添加PTIO、L-NMMA、Tungstate会下调IRT1、IRT2的表达来降低小白菜幼苗对Cd2+和Fe2+的吸收。综合以上结果，叶面喷施褪黑素缓解Cd胁迫与NO相关，NO作为褪黑素下游的信号分子参与调控IRT1、IRT2的表达来降低小白菜幼苗对Cd2+的吸收进而降低其对Cd2+的积累，进而提高Cd耐性。
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