论文部分内容阅读
我国受重金属污染的耕地面积已达千万公顷,其中镉不仅在人体某些器官中累积,对植物的生长和发育同样具有毒害作用。脱落酸（ABA）作为植物激素不光在植物的生长和发育中发挥重要的调节作用,而且ABA也是一种重要的逆境应激激素。然而它如何调节植物对镉的耐受性的生理和分子机制尚不清楚。本研究以拟南芥野生型Col-0和突变体bglu10和bglu18以及甘蓝型油菜（B.napus/814）为材料,在水培条件下研究了20μM CdCl2胁迫对拟南芥以及10μM CdCl2胁迫对油菜的影响,旨在从生理和分子的水平上探索拟南芥野生型和突变体以及甘蓝型油菜幼苗中增强镉抗性的调控机制。主要结果如下:1.BGLU10和BGLU18在镉胁迫下调控植物体内ABA亚细胞（液泡-细胞质）的分配:通过测量根部细胞液泡内外的ABA含量,拟南芥野生型Col-0根部细胞液泡中的ABA含量占原生质体ABA含量为77.0%,而在突变体bglu10和bglu18中,根部细胞液泡中的ABA含量占原生质体ABA含量分别为91.9%和88.5%。相比于突变体bglu10和bglu18,ABA在Col-0细胞质中的分配显著高于突变体。2.BGLU10和BGLU18调控镉胁迫下NO3-和Cd2+的协同分配,提高植物对镉的耐受性:由于野生型和突变体根部细胞的细胞质中ABA含量存在差异,因此相比于突变体,在Col-0中,NRT1.5（硝酸盐转运基因）响应ABA信号下调其表达,而NRT1.8却不响应ABA信号,导致了更多的NO3-分配在根部。与此同时,在Col-0根部细胞中,液泡膜质子泵V-ATPase和V-PPase的酶活性显著高于突变体,将更多的Cd2+和NO3-储存于根部液泡中,导致更少的Cd2+和NO3-分配在细胞质中,减少了Cd2+和NO3-向地上部的运输,增强了Col-0的抗性但降低了NUE（氮素利用效率）。3.外源ABA的添加增强了甘蓝型油菜对镉的抗性并提高了NUE:在油菜中,BnNRT1.5响应外源ABA信号下调其表达,而BnNRT1.8却不响应ABA信号,导致了更多的NO3-分配在根部。外源ABA的添加抑制了镉的吸收增强了油菜抗镉能力,并且外源ABA通过增强油菜地下部NR活性和地上部GS活性,促进NH4+向地上部转运,从而提高了油菜的NUE。