外源乙烯对镉处理下玉米幼苗生理代谢的影响

作者：刘娟; 赵欢蕊; 刘永华; 王镜惠

来源：中国生态农业学报（中英文）, 2019, 27(05): 757-765.

DOI：10.13930/j.cnki.cjea.180915

• 镉
• 乙烯
• 玉米
• 生理机制
• 硫
• 幼苗

为探讨外源乙烯缓解玉米(Zea mays)幼苗镉(Cd)毒害的生理机制,通过水培试验研究了Cd处理下,外源乙烯对玉米幼苗相关生理指标与Cd的亚细胞分布的影响,以不做任何处理为空白对照,以Cd处理和(NH4)2SO4处理为试验对照。结果显示,相对Cd处理,乙烯和(NH4)2SO4处理可显著降低Cd胁迫下玉米幼苗H2O2和丙二醛(MDA)含量,使净光合速率分别提升1.23倍和1.22倍;显著降低抗氧化物酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)]活性,抗氧化物质[抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)]含量则显著上升。另外,相对于Cd处理,乙烯+Cd处理可使玉米幼苗ATP硫酸化酶活性、谷胱甘肽还原酶(GR)活性、半胱氨酸和还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别上升54.43%、27.93%、50.77%和49.85%,而对非蛋白硫醇(NPT)和植物螯合素(PCs)含量无显著性影响。在乙烯+Cd处理的基础上添加GSH合成抑制剂BSO(buthionine sulfoximine)可导致玉米叶片GSH含量显著降低, H2O2含量上升,光合速率下降。外源乙烯可显著降低Cd胁迫下玉米叶片Cd含量,而显著提升根部细胞壁和液泡中Cd含量。因此,外源乙烯一方面通过提升玉米叶片GSH和AsA含量,增强叶片非酶促抗氧化能力,而非通过抗氧化酶促反应和NPT、PCs的螯合作用;另一方面则通过根细胞壁的固定作用和液泡区室化作用,减少Cd向玉米叶片中的转移,从而缓解Cd毒害。研究结果可为乙烯作为潜在的作物重金属拮抗剂提供理论依据。

• 单位
  生命科学学院; 榆林学院