外源谷胱甘肽提高小白菜镉耐性的机理探究外源谷胱甘肽提高小白菜镉耐性的机理探究(附件)【字数：9173】
谷胱甘肽（GSH）不仅参与植物发育过程，还参与对非生物胁迫的响应。通过水培试验分析形态和生理生化指标，探讨外源GSH在缓解小白菜幼苗Cd胁迫中的保护作用。结果表明，Cd引起严重的生长抑制和Cd积累，而GSH的添加显著缓解了Cd诱导的中毒症状，包括改善Cd胁迫下幼苗的光合作用，植物生长和根系形态相关参数。这些反应与相应的抗氧化酶的活性和非酶抗氧化物含量显著增加有关。O2.-和H2O2的组织化学染色以及脂质过氧化的检测进一步证明，GSH对小白菜幼苗耐受Cd胁迫的能力增强与GSH/GSSG以及AsA/DHA的比率显著提高一致。此外，GSH的添加增加了Cd在根部滞留，从而显著降低了Cd部从根到地上部的转运，最终降低了地上部Cd积累。总之，我们的结果证明了GSH通过降低地上部Cd含量，改善光合作用和增加抗氧化性来缓解Cd毒性。因此，GSH的应用可能是一种降低农业生产中小白菜可食部分Cd含量的策略。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1植物培养与处理4
1.1.1材料培养4
1.1.2材料处理与实验设计 4
1.2方法4
1.2.1生长参数和根形态的测定5
1.2.2光合参数与叶绿素含量的测定5
1.2.3 TBARS，O2和H2O2的组织化学染色5
1.2.4 TBARS，O2和H2O2的浓度的测定5
1.2.5抗氧化酶活性的测定 5
1.2.6非酶抗氧化剂含量的测定 6
1.2.7 Cd含量和Cd的亚细胞分布 6
1.2.8数据统计分析 6
2结果与分析 6
2.1外源GSH对Cd胁迫下小白菜生长的影响 6
2.2 外源GSH对Cd胁迫下小白菜根系形态的影响 8
2.3外源GSH对Cd胁迫下小白菜光合指标的影响 8
2.4外源GSH对Cd胁迫下小白菜不同部位Cd含量及亚细胞分布的影响 9
2.5外源GSH对Cd胁迫下小白菜脂质过氧化和活性氧的影响10
2.6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
外源GSH对Cd胁迫下小白菜叶片抗氧化酶活性的影响10
2.7外源GSH对Cd胁迫下小白菜非酶抗氧化系统的影响11
3讨论12
致谢 13
参考文献 13
外源谷胱甘肽提高小白菜镉耐性的机理探究
引言
引言
镉（Cd）作为一种非必需有毒重金属元素由于人类活动被大量释放到环境中，已成为全球农田的主要污染物[1]。Cd摄入可能导致严重的慢性疾病，包括肺癌，骨痛病，肾脏损伤，前列腺癌和肝病等[2, 3, 4]。因此，降低作物中Cd积累对人体健康至关重要。
活性氧（ROS）作为细胞代谢异常的有毒副产物，在Cd中毒的植物中大量产生[5]。ROS水平的升高会干扰氧化还原平衡，最终对细胞造成氧化损伤[6]。为了保护植物免受ROS损伤，植物进化出各种防御机制降低ROS水平[7]，包括：抑制有毒金属进入植物，增加重金属外排，PCs与Cd螯合成PCCd并转移至液泡中，细胞壁固定，减少有毒金属积累在敏感部位等[8]。同时，植物也可以通过提高抗氧化酶活性和非酶类抗氧化物积累对ROS进行解毒[9]。这些机制将通过维持细胞氧化还原平衡来保护植物免受氧化胁迫。然而，在严重胁迫下，植物体内正常的防御系统可能无法克服过量的ROS，这将造成更广泛的伤害[10]。对于植物组织，它可以抑制种子萌发和植物生长[11]；对于植物细胞，它可以抑制酶的反应和许多生理过程，最终导致细胞死亡[12, 13]。
GSH是一种三肽化合物（γglucysgly），存在于所有的真核细胞中[14]，在植物发育过程中发挥着其他硫醇或抗氧化剂无法替代的重要作用[15]。许多研究报道了GSH在缓解植物非生物胁迫方面的保护作用，包括重金属、盐、干旱等[15, 16]。GSH作为AsAGSH系统中的一种非酶类抗氧化物，能够保护机体免受ROS的毒害，维持氧化还原状态的稳态[17]。此外，谷胱甘肽S转移酶（GST）能够在许多细胞重金属解毒过程中催化有毒分子与GSH的结合[18]。同时，GSH作为PCs的前体，参与了PCs在过量重金属诱导下的合成[19]。PCs在重金属的解毒过程中也发挥着重要的偶联剂作用[20]。CdGS2和PCCd复合物在胞质中形成，然后运输到液泡中[21]。此外，GSH至少通过两种途径参与细胞信号转导：蛋白质S谷胱甘肽化和半胱氨酸S亚硝基化[22]。一方面，蛋白质S谷胱甘肽化是通过GSH对蛋白质的半胱氨酸残基进行特异性的翻译后修饰[23]。另一方面，半胱氨酸S亚硝基化依赖于蛋白质中一氧化氮（NO）与半胱氨酸中硫的反应[24]。
迄今为止，外源GSH对Cd毒的缓解作用研究主要集中在几种有限植物上，如番茄[25]、水稻[26]和油菜[27]等。然而，外源GSH能否提高小白菜对Cd的耐受性，减少Cd在小白菜中的积累，目前还不清楚。小白菜是亚洲国家广泛种植的一种叶菜，由于重金属污染，产量和品质显著下降。本研究初步阐明了外源GSH对Cd胁迫下小白菜幼苗生长，Cd积累和抗氧化能力的影响。该结果将在一定程度上揭示外源GSH如何提高小白菜对Cd的耐受性。
1 材料与方法
材料培养与处理
1．1．1 材料培养
小白菜品种名为‘上海青’。用4%的次氯酸钠对小白菜种子表面进行消毒10 min，去离子水洗净，浸种5 h，黑暗条件下28℃催芽16 h。种子发芽后，选取大小均一、长势一致的种子播种在覆盖纱布的72孔育苗盒上，去离子水暗培养1天，然后用1/4 Hoagland营养液培养，培养6天，每天更换一次营养液，之后在营养液中加Cd，处理一周。光周期为每天12 h光照，光强为250 ± 5 μmolm2s1，培养温度为26 ± 1℃，营养液的pH均由1 mM NaOH/HCl调至6.5 ± 0.1。
1．1．2 材料处理与实验设计
为筛选合适浓度的GSH，小白菜培养7天后开始外源添加20 μM CdCl2和不同浓度的GSH，处理组合如下：（1）Control；（2）Control + 20 μM Cd；（3）20 μM Cd + 20 μM GSH；（4）20 μM Cd + 50 μM GSH；（5）20 μM Cd + 100μM GSH；（6）20 μM Cd + 200 μM GSH；（7）20 μM Cd + 500 μM GSH
为探究GSH对Cd胁迫下小白菜生长缓解的作用机制。选取100 μM GSH进行下一步机理探究实验。试验处理组合如下：（1）Control；（2）Control + GSH；（3）Control + Cd；（4）Cd + GSH
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1植物培养与处理4
1.1.1材料培养4
1.1.2材料处理与实验设计 4
1.2方法4
1.2.1生长参数和根形态的测定5
1.2.2光合参数与叶绿素含量的测定5
1.2.3 TBARS，O2和H2O2的组织化学染色5
1.2.4 TBARS，O2和H2O2的浓度的测定5
1.2.5抗氧化酶活性的测定 5
1.2.6非酶抗氧化剂含量的测定 6
1.2.7 Cd含量和Cd的亚细胞分布 6
1.2.8数据统计分析 6
2结果与分析 6
2.1外源GSH对Cd胁迫下小白菜生长的影响 6
2.2 外源GSH对Cd胁迫下小白菜根系形态的影响 8
2.3外源GSH对Cd胁迫下小白菜光合指标的影响 8
2.4外源GSH对Cd胁迫下小白菜不同部位Cd含量及亚细胞分布的影响 9
2.5外源GSH对Cd胁迫下小白菜脂质过氧化和活性氧的影响10
2.6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
外源GSH对Cd胁迫下小白菜叶片抗氧化酶活性的影响10
2.7外源GSH对Cd胁迫下小白菜非酶抗氧化系统的影响11
3讨论12
致谢 13
参考文献 13
外源谷胱甘肽提高小白菜镉耐性的机理探究
引言
引言
镉（Cd）作为一种非必需有毒重金属元素由于人类活动被大量释放到环境中，已成为全球农田的主要污染物[1]。Cd摄入可能导致严重的慢性疾病，包括肺癌，骨痛病，肾脏损伤，前列腺癌和肝病等[2, 3, 4]。因此，降低作物中Cd积累对人体健康至关重要。
活性氧（ROS）作为细胞代谢异常的有毒副产物，在Cd中毒的植物中大量产生[5]。ROS水平的升高会干扰氧化还原平衡，最终对细胞造成氧化损伤[6]。为了保护植物免受ROS损伤，植物进化出各种防御机制降低ROS水平[7]，包括：抑制有毒金属进入植物，增加重金属外排，PCs与Cd螯合成PCCd并转移至液泡中，细胞壁固定，减少有毒金属积累在敏感部位等[8]。同时，植物也可以通过提高抗氧化酶活性和非酶类抗氧化物积累对ROS进行解毒[9]。这些机制将通过维持细胞氧化还原平衡来保护植物免受氧化胁迫。然而，在严重胁迫下，植物体内正常的防御系统可能无法克服过量的ROS，这将造成更广泛的伤害[10]。对于植物组织，它可以抑制种子萌发和植物生长[11]；对于植物细胞，它可以抑制酶的反应和许多生理过程，最终导致细胞死亡[12, 13]。
GSH是一种三肽化合物（γglucysgly），存在于所有的真核细胞中[14]，在植物发育过程中发挥着其他硫醇或抗氧化剂无法替代的重要作用[15]。许多研究报道了GSH在缓解植物非生物胁迫方面的保护作用，包括重金属、盐、干旱等[15, 16]。GSH作为AsAGSH系统中的一种非酶类抗氧化物，能够保护机体免受ROS的毒害，维持氧化还原状态的稳态[17]。此外，谷胱甘肽S转移酶（GST）能够在许多细胞重金属解毒过程中催化有毒分子与GSH的结合[18]。同时，GSH作为PCs的前体，参与了PCs在过量重金属诱导下的合成[19]。PCs在重金属的解毒过程中也发挥着重要的偶联剂作用[20]。CdGS2和PCCd复合物在胞质中形成，然后运输到液泡中[21]。此外，GSH至少通过两种途径参与细胞信号转导：蛋白质S谷胱甘肽化和半胱氨酸S亚硝基化[22]。一方面，蛋白质S谷胱甘肽化是通过GSH对蛋白质的半胱氨酸残基进行特异性的翻译后修饰[23]。另一方面，半胱氨酸S亚硝基化依赖于蛋白质中一氧化氮（NO）与半胱氨酸中硫的反应[24]。
迄今为止，外源GSH对Cd毒的缓解作用研究主要集中在几种有限植物上，如番茄[25]、水稻[26]和油菜[27]等。然而，外源GSH能否提高小白菜对Cd的耐受性，减少Cd在小白菜中的积累，目前还不清楚。小白菜是亚洲国家广泛种植的一种叶菜，由于重金属污染，产量和品质显著下降。本研究初步阐明了外源GSH对Cd胁迫下小白菜幼苗生长，Cd积累和抗氧化能力的影响。该结果将在一定程度上揭示外源GSH如何提高小白菜对Cd的耐受性。
1 材料与方法
材料培养与处理
1．1．1 材料培养
小白菜品种名为‘上海青’。用4%的次氯酸钠对小白菜种子表面进行消毒10 min，去离子水洗净，浸种5 h，黑暗条件下28℃催芽16 h。种子发芽后，选取大小均一、长势一致的种子播种在覆盖纱布的72孔育苗盒上，去离子水暗培养1天，然后用1/4 Hoagland营养液培养，培养6天，每天更换一次营养液，之后在营养液中加Cd，处理一周。光周期为每天12 h光照，光强为250 ± 5 μmolm2s1，培养温度为26 ± 1℃，营养液的pH均由1 mM NaOH/HCl调至6.5 ± 0.1。
1．1．2 材料处理与实验设计
为筛选合适浓度的GSH，小白菜培养7天后开始外源添加20 μM CdCl2和不同浓度的GSH，处理组合如下：（1）Control；（2）Control + 20 μM Cd；（3）20 μM Cd + 20 μM GSH；（4）20 μM Cd + 50 μM GSH；（5）20 μM Cd + 100μM GSH；（6）20 μM Cd + 200 μM GSH；（7）20 μM Cd + 500 μM GSH
为探究GSH对Cd胁迫下小白菜生长缓解的作用机制。选取100 μM GSH进行下一步机理探究实验。试验处理组合如下：（1）Control；（2）Control + GSH；（3）Control + Cd；（4）Cd + GSH
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