外源gsh对镉胁迫下多花黑麦草幼苗镉的亚11111细胞分布和化学形态的影响222(附件)
采用水培实验，以多花黑麦草Idyll为材料，设置Cd(25μM), Cd(25μM)+GSH Cd(50μM),Cd(50μM)+GSH四个处理，其中GSH浓度为200μM，处理12天后，收集黑麦草样品，分别测定了根系和叶片中亚细胞组分及化学形态中镉的含量，探究外源GSH对多花黑麦草中镉的亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明，施加外源GSH后，多花黑麦草根系细胞壁中镉含量在25μ和50μM镉浓度下分别升高了538.88%和224.51%，叶片中镉积累的主要亚细胞部位为细胞可溶组分。值得注意的是，施加外源GSH后，25μM和50μM镉处理下叶片中镉总含量分别下降了57.25%和67.13%。根系细胞壁对镉离子的固定及叶片中的镉被区隔化在液泡中可能是缓解多花黑麦草地上部所受的镉毒害的部分原因。此外，镉胁迫下施加外源GSH引起的了镉化学形态的改变，施加外源GSH后，多花黑麦草根系中镉生物活性较大的乙醇提取态向难溶的醋酸提取态和盐酸提取态转化，后者难以向多花黑麦草地上部分转运，在叶片中则观察到各化学形态镉含量的减少。本文进一步确认了GSH在提高植物应对镉耐性方面的作用。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法2
1.1实验设计及植物培养2
1.2镉处理和外源GSH施加3
1.3多花黑麦草组织中镉含量的测定3
1.4样品中镉亚细胞分布的测定3
1.5样品中镉化学形态的测定3
1.5.1取样方法3
1.5.2镉不同化学形态的测定3
1.6实验方法4
2实验结果4
2.1不同处理下多花黑麦草对镉的吸收情况4
2.2不同处理对多花黑麦草根系各亚细胞组分中镉含量的影响4
2.2.1不同处理对多花黑麦草根系各亚细胞组分中镉含量的影响4
2.2.2不同处理对多花黑麦草根系各亚细胞组分中镉含量所占比例的影响4
2.3 不同处理对多花黑麦草中镉化学形态的影响5
2.3.1 不同处理对多花黑麦草根系镉化学形态的影响 5
2.3.2不同 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
处理对多花黑麦草叶片镉化学形态的影响6
3讨论6
致谢9
参考文献9
外源GSH对镉胁迫下多花黑麦草幼苗镉的亚细胞分布和化学形态的影响
国家生命科学与技术基地班122班 申迪
引言
引言
镉是环境中一种毒性较强的微量金属元素，具有迁移能力强及难降解的特点。自然状态下镉通常以硫化镉的形式存在，因其含量较低，一般不会对生物体造成严重影响（Zhou J ，2013），环境中的镉主要来自工农业生产活动，镉的含量积累到一定程度时，则会导致环境污染问题。镉在水体和土壤等环境中具有很高的生物有效性（Alfiya Bohra等,2015），其中土壤中过量的镉极易被植物根系吸收(DalCorso等，2008)。在受到镉污染的土壤中，镉离子进入植物体内后主要集中在植物根系，然后再由根系向植物的其他器官转移。将镉等重金属离子滞留在根系而限制其向地上部分自由移动，是降低植物受到离子胁迫的重要机制，有的研究表明，能大量积累镉的植物在根系积累较多镉而地上部积累镉较少（Ying Su等，2014）。另有一些研究结果显示，镉胁迫下植物细胞内的镉主要集中在细胞壁中，细胞壁作为镉离子进入细胞的第一道关卡，其对镉离子很可能有吸附、沉积和固持的作用（Yu FM等，2007）。细胞壁对离子的上述作用同时也解释了为什么镉离子在进入植物后主要积累在根系，而只有少数被转运到地上部分。而在另一些植物中，镉积累的最主要亚细胞组分则是可溶性物质。从镉在亚细胞组分中的比例、植物亚细胞组分对镉的固定能力分析植物耐镉的机制比根系与地上部镉的积累量更为可靠（史静等，2015）。
GSH是一种三肽，可以与蛋白质上的巯基结合并成为潜在的镉结合位点，从而起到保护蛋白质的作用（Dagmar Kolb等，2010）。除了GSH直接与镉结合外，GSH还能在一种受重金属胁迫激活的PSC酶的作用下合成PCs（植物螯合肽），植物螯合肽对镉的螯合作用一方面减少了游离镉离子的存在，同时也有利于镉被隔离在液泡内，从而保护植物体(EstrellaGómez 等，2012)。同时，以GSH为重要组分的AsAGSH循环对消除ROS毒害有重要作用（S.K. Yadav，2010）。GSH/GSSG作为衡量细胞内氧化还原平衡的重要指标，一方面可以作为信号引发GSH相关酶的合成，另一方面还可以控制由镉诱导的抗氧化基因的表达（Susana M. Gallego等，2012）。GSH体系甚至被当做是植物生态生理学研究的生物标记物（Naser A. Anjum等，2012）。
多花黑麦草(Lolium perenne)为禾本科黑麦草属植物，是我国长江流域广泛种植的冷季型草坪草，具有生长快、生物量大，根系发达、适应性强的特点(马博英，2010)。已有研究表明多花黑麦草对镉具有较强的吸收能力，并将多花黑麦草作为潜在的重金属物修复的候选材料。然而，有关镉胁迫下多花黑麦草组织内镉的亚细胞分布及外源GSH作用下镉的亚细胞分布及化学形态变化尚不清楚。对多花黑麦草施加外源GSH，分析镉在其组织内亚细胞分布及镉化学形态的变化，有助于我们进一步理解GSH缓解重金属毒害的机制。
1材料与方法
1.1实验设计及植物培养
所选用的多花黑麦草（Lolium multiform）品种为Idyll。
试验于2015年9月在大学生命科学学院C2020实验室内进行。选择籽粒饱满的多花黑麦草种子，用 10%H202消毒10min，去离子水洗净后，将种子平铺在塑料网孔板上，将塑料网孔板安放在装有蒸馏水的周转箱内。待种子萌发，黑麦草地上部分长至一定高度后，挑出株高和根长相近的幼苗，移至含有2L的1/4Hogland 营养液中，于温室内培养，每个处理设置三个重复。
1.2镉处理和GSH外源施加
待多花黑麦草1/4Hogland 营养液中预培养10天后开始处理，设置Cd(25μM), Cd(25μM)+GSH Cd(50μM),Cd(50μM)+GSH处理，其中GSH浓度为200uM。幼苗生长期间，保持白天温度25±2℃，夜间温度20 ±2℃，湿度70%光照12 h，光照强度为300μmol/(m2s)。营养液三天换一次营养液，PH用2mM的NaOH或10%HCl调至6.5。处理12天后，收集黑麦草样品。
1.3 多花黑麦草组织中镉含量的测定
将根系浸在20mM EDTANa溶液中来除去吸附在根表面的金属离子，后用去离子水清洗植株，将根系和叶片分开，吸水纸吸干水分，将材料放置在烘箱中于70°C下烘干至恒重。取干燥的样品0.1g用硝酸与高氯酸（85:15）的混合酸消化样品，用电感耦合等离子质谱发射仪(ICPOES, Optima 2100DV, Perkin Elmer, US)测定重金属镉浓度。
1.4样品镉亚细胞分布的测定
取新鲜的植物组织（0.3g），在样品中加入少量石英砂，加入10mL提取液（含有0.25mM蔗糖和50mMTrisHCL溶液和1.0mMDTE）研磨成匀浆。匀浆经3000r/min离心15分钟后，沉淀为细胞壁组分。所得上清液进一步15000r/min离心30分钟，所得沉淀和上清液分别为细胞器组分和细胞可溶部分。以上操作在4°C下进行。所得不同组分转入含去离子水的锥形瓶中，烘干样品，用硝酸与高氯酸（85:15）的混合酸消化样品，用电感耦合等离子质谱发射仪(ICPOES, Optima 2100DV, Perkin Elmer, US)测定重金属镉浓度。
1.5样品中镉化学形态的测定
1.5.1取样方法
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法2
1.1实验设计及植物培养2
1.2镉处理和外源GSH施加3
1.3多花黑麦草组织中镉含量的测定3
1.4样品中镉亚细胞分布的测定3
1.5样品中镉化学形态的测定3
1.5.1取样方法3
1.5.2镉不同化学形态的测定3
1.6实验方法4
2实验结果4
2.1不同处理下多花黑麦草对镉的吸收情况4
2.2不同处理对多花黑麦草根系各亚细胞组分中镉含量的影响4
2.2.1不同处理对多花黑麦草根系各亚细胞组分中镉含量的影响4
2.2.2不同处理对多花黑麦草根系各亚细胞组分中镉含量所占比例的影响4
2.3 不同处理对多花黑麦草中镉化学形态的影响5
2.3.1 不同处理对多花黑麦草根系镉化学形态的影响 5
2.3.2不同 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
处理对多花黑麦草叶片镉化学形态的影响6
3讨论6
致谢9
参考文献9
外源GSH对镉胁迫下多花黑麦草幼苗镉的亚细胞分布和化学形态的影响
国家生命科学与技术基地班122班 申迪
引言
引言
镉是环境中一种毒性较强的微量金属元素，具有迁移能力强及难降解的特点。自然状态下镉通常以硫化镉的形式存在，因其含量较低，一般不会对生物体造成严重影响（Zhou J ，2013），环境中的镉主要来自工农业生产活动，镉的含量积累到一定程度时，则会导致环境污染问题。镉在水体和土壤等环境中具有很高的生物有效性（Alfiya Bohra等,2015），其中土壤中过量的镉极易被植物根系吸收(DalCorso等，2008)。在受到镉污染的土壤中，镉离子进入植物体内后主要集中在植物根系，然后再由根系向植物的其他器官转移。将镉等重金属离子滞留在根系而限制其向地上部分自由移动，是降低植物受到离子胁迫的重要机制，有的研究表明，能大量积累镉的植物在根系积累较多镉而地上部积累镉较少（Ying Su等，2014）。另有一些研究结果显示，镉胁迫下植物细胞内的镉主要集中在细胞壁中，细胞壁作为镉离子进入细胞的第一道关卡，其对镉离子很可能有吸附、沉积和固持的作用（Yu FM等，2007）。细胞壁对离子的上述作用同时也解释了为什么镉离子在进入植物后主要积累在根系，而只有少数被转运到地上部分。而在另一些植物中，镉积累的最主要亚细胞组分则是可溶性物质。从镉在亚细胞组分中的比例、植物亚细胞组分对镉的固定能力分析植物耐镉的机制比根系与地上部镉的积累量更为可靠（史静等，2015）。
GSH是一种三肽，可以与蛋白质上的巯基结合并成为潜在的镉结合位点，从而起到保护蛋白质的作用（Dagmar Kolb等，2010）。除了GSH直接与镉结合外，GSH还能在一种受重金属胁迫激活的PSC酶的作用下合成PCs（植物螯合肽），植物螯合肽对镉的螯合作用一方面减少了游离镉离子的存在，同时也有利于镉被隔离在液泡内，从而保护植物体(EstrellaGómez 等，2012)。同时，以GSH为重要组分的AsAGSH循环对消除ROS毒害有重要作用（S.K. Yadav，2010）。GSH/GSSG作为衡量细胞内氧化还原平衡的重要指标，一方面可以作为信号引发GSH相关酶的合成，另一方面还可以控制由镉诱导的抗氧化基因的表达（Susana M. Gallego等，2012）。GSH体系甚至被当做是植物生态生理学研究的生物标记物（Naser A. Anjum等，2012）。
多花黑麦草(Lolium perenne)为禾本科黑麦草属植物，是我国长江流域广泛种植的冷季型草坪草，具有生长快、生物量大，根系发达、适应性强的特点(马博英，2010)。已有研究表明多花黑麦草对镉具有较强的吸收能力，并将多花黑麦草作为潜在的重金属物修复的候选材料。然而，有关镉胁迫下多花黑麦草组织内镉的亚细胞分布及外源GSH作用下镉的亚细胞分布及化学形态变化尚不清楚。对多花黑麦草施加外源GSH，分析镉在其组织内亚细胞分布及镉化学形态的变化，有助于我们进一步理解GSH缓解重金属毒害的机制。
1材料与方法
1.1实验设计及植物培养
所选用的多花黑麦草（Lolium multiform）品种为Idyll。
试验于2015年9月在大学生命科学学院C2020实验室内进行。选择籽粒饱满的多花黑麦草种子，用 10%H202消毒10min，去离子水洗净后，将种子平铺在塑料网孔板上，将塑料网孔板安放在装有蒸馏水的周转箱内。待种子萌发，黑麦草地上部分长至一定高度后，挑出株高和根长相近的幼苗，移至含有2L的1/4Hogland 营养液中，于温室内培养，每个处理设置三个重复。
1.2镉处理和GSH外源施加
待多花黑麦草1/4Hogland 营养液中预培养10天后开始处理，设置Cd(25μM), Cd(25μM)+GSH Cd(50μM),Cd(50μM)+GSH处理，其中GSH浓度为200uM。幼苗生长期间，保持白天温度25±2℃，夜间温度20 ±2℃，湿度70%光照12 h，光照强度为300μmol/(m2s)。营养液三天换一次营养液，PH用2mM的NaOH或10%HCl调至6.5。处理12天后，收集黑麦草样品。
1.3 多花黑麦草组织中镉含量的测定
将根系浸在20mM EDTANa溶液中来除去吸附在根表面的金属离子，后用去离子水清洗植株，将根系和叶片分开，吸水纸吸干水分，将材料放置在烘箱中于70°C下烘干至恒重。取干燥的样品0.1g用硝酸与高氯酸（85:15）的混合酸消化样品，用电感耦合等离子质谱发射仪(ICPOES, Optima 2100DV, Perkin Elmer, US)测定重金属镉浓度。
1.4样品镉亚细胞分布的测定
取新鲜的植物组织（0.3g），在样品中加入少量石英砂，加入10mL提取液（含有0.25mM蔗糖和50mMTrisHCL溶液和1.0mMDTE）研磨成匀浆。匀浆经3000r/min离心15分钟后，沉淀为细胞壁组分。所得上清液进一步15000r/min离心30分钟，所得沉淀和上清液分别为细胞器组分和细胞可溶部分。以上操作在4°C下进行。所得不同组分转入含去离子水的锥形瓶中，烘干样品，用硝酸与高氯酸（85:15）的混合酸消化样品，用电感耦合等离子质谱发射仪(ICPOES, Optima 2100DV, Perkin Elmer, US)测定重金属镉浓度。
1.5样品中镉化学形态的测定
1.5.1取样方法
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