一氧化氮調(diào)控青菜根尖細(xì)胞壁過(guò)氧化物酶抗鎘脅迫的研究

呂文靜,陳 健,楊立飛*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,江蘇 南京 210095;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食品質(zhì)量安全與檢測(cè)研究所,江蘇 南京 210014)

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一氧化氮調(diào)控青菜根尖細(xì)胞壁過(guò)氧化物酶抗鎘脅迫的研究

呂文靜1,陳 健2,楊立飛1*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,江蘇 南京 210095;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食品質(zhì)量安全與檢測(cè)研究所,江蘇 南京 210014)

摘要：研究了鎘脅迫下一氧化氮對(duì)青菜幼苗根尖伸長(zhǎng)及其木質(zhì)素生物合成的影響。結(jié)果顯示:鎘處理顯著抑制根的生長(zhǎng),并呈現(xiàn)濃度和時(shí)間效應(yīng);鎘處理誘導(dǎo)根尖細(xì)胞壁過(guò)氧化物酶(CPX) 活力的顯著上升,并呈現(xiàn)濃度和時(shí)間效應(yīng);外源一氧化氮供體SNP能夠顯著緩解鎘脅迫對(duì)根生長(zhǎng)的抑制效應(yīng);鎘處理顯著降低了根尖內(nèi)源一氧化氮水平,而添加SNP有效提升了鎘脅迫下根尖內(nèi)源一氧化氮水平;添加SNP能夠顯著緩解鎘脅迫誘導(dǎo)的根尖CPX和NADH氧化酶活力的上升以及木質(zhì)素的合成。這些結(jié)果說(shuō)明一氧化氮可通過(guò)抑制青菜幼苗根尖CPX介導(dǎo)的木質(zhì)素生物合成來(lái)抵抗鎘脅迫。

關(guān)鍵詞：鎘脅迫;一氧化氮;細(xì)胞壁過(guò)氧化物酶;木質(zhì)素;青菜

重金屬鎘(Cd)是植物體內(nèi)的非必需元素,隨著農(nóng)業(yè)環(huán)境中鎘污染日趨加重,過(guò)量鎘嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的生長(zhǎng)和品質(zhì)[1]。鎘脅迫能夠通過(guò)引起植物體內(nèi)多層面的生理生化響應(yīng),最終抑制植物的生長(zhǎng)[2-4]。細(xì)胞的分化和伸長(zhǎng)是決定植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一,而細(xì)胞壁作為控制細(xì)胞形狀的骨架結(jié)構(gòu),其機(jī)械強(qiáng)度則決定細(xì)胞的分化和伸長(zhǎng)[5]。植物細(xì)胞壁骨架主要由纖維素、木質(zhì)素和多糖組成。Hafrén等[6]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁的木質(zhì)化程度顯著影響糖類物質(zhì)的分布和結(jié)構(gòu),從而影響細(xì)胞的伸長(zhǎng)。已有研究顯示,重金屬(如銅、鎘、鋁等)脅迫能夠誘導(dǎo)植物細(xì)胞壁中木質(zhì)素的快速大量合成[7-9]。在細(xì)胞壁中存在大量功能性蛋白,其中的細(xì)胞壁過(guò)氧化物酶(CPX, cell wall peroxidase)是負(fù)責(zé)催化木質(zhì)素合成途徑最后一步的關(guān)鍵酶,而此催化步驟中所需的過(guò)氧化氫則來(lái)自NADH氧化酶(NADH oxidase)[10-11]。重金屬脅迫誘導(dǎo)的木質(zhì)素累積則會(huì)伴隨著CPX和NADH氧化酶活性的升高[7-9]。雖然關(guān)于鎘脅迫下植物體內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控已有大量研究[3],但在鎘脅迫下木質(zhì)素合成途徑的信號(hào)調(diào)控方式尚不明晰。

一氧化氮(Nitric oxide, NO)是調(diào)控植物響應(yīng)環(huán)境脅迫的重要?dú)怏w信號(hào)分子[12]。根據(jù)其調(diào)控的下游途徑和作用方式不同,一氧化氮既能保護(hù)植物抵御重金屬脅迫[13],亦能介導(dǎo)重金屬脅迫對(duì)植物造成的毒害效應(yīng)[14-15]。有研究表明,一氧化氮與植物根內(nèi)木質(zhì)素的合成密切相關(guān)[16-17]。然而在重金屬脅迫下,一氧化氮是否并怎樣調(diào)控木質(zhì)素合成還有待進(jìn)一步確認(rèn)。本文以青菜幼苗為材料,研究了鎘脅迫下一氧化氮對(duì)根的生長(zhǎng)和對(duì)木質(zhì)素合成的調(diào)控方式，以期為鎘脅迫下植物體內(nèi)生理代謝的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供新的理論補(bǔ)充。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試小白菜品種為南京綠領(lǐng)種業(yè)生產(chǎn)的五月慢。內(nèi)源NO熒光染料DAF-DA和外源NO供體SNP購(gòu)自海門(mén)碧云天生物科技有限公司;生理生化測(cè)定相關(guān)試劑和試劑盒均購(gòu)自南京建成生物工程研究所;其余常規(guī)化學(xué)試劑均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

小白菜種子經(jīng)過(guò)1%NaClO消毒10 min后,用蒸餾水沖洗3次,在25 ℃條件下避光催芽12 h,然后轉(zhuǎn)入1/4 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液,在光照培養(yǎng)箱(RDN-300B-3,寧波東南)中培養(yǎng),培養(yǎng)條件為25 ℃/22 ℃(晝/夜),光照周期為14 h/10 h(光/暗),光照強(qiáng)度為200 μmol/(m2·s)。培養(yǎng)2 d后(根長(zhǎng)約為3 cm),挑選健壯、長(zhǎng)勢(shì)均一的幼苗，測(cè)定初始根長(zhǎng)并將其轉(zhuǎn)移到處理液中。設(shè)置營(yíng)養(yǎng)液中CdCl2最終濃度分別為0、20、40、80、120 μmol/L；在處理24 h后,檢測(cè)根長(zhǎng)和根尖CPX活性。對(duì)經(jīng)40 μmol/L CdCl2處理的幼苗，檢測(cè)其根長(zhǎng)和根尖CPX活性在24 h內(nèi)的變化趨勢(shì)。為了探討外源NO對(duì)Cd脅迫下根生長(zhǎng)的影響,設(shè)置以下處理: CK、Cd(40 μmol/L)、Cd(40 μmol/L)+SNP(0.05 mmol/L)、Cd(40 μmol/L)+SNP(0.1 mmol/L)、Cd(40 μmol/L)+SNP(0.2 mmol/L)、Cd(40 μmol/L)+SNP(0.4 mmol/L)、Cd(40 μmol/L)+SNP(0.8 mmol/L)；在處理24 h后測(cè)定根長(zhǎng)。為了進(jìn)一步探討NO信號(hào)在本研究中的作用,設(shè)置以下處理: CK、Cd (40 μmol/L)、Cd(40 μmol/L)+SNP(0.2 mmol/L)、SNP(0.2 mmol/L)；在處理24 h后,測(cè)定根長(zhǎng)、根尖內(nèi)相關(guān)酶活性、根尖內(nèi)源NO熒光。對(duì)處理后的幼苗取根尖1 cm左右，保存于液氮中,用于生化指標(biāo)的檢測(cè)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1根尖中內(nèi)源NO組織熒光檢測(cè)與分析對(duì)根內(nèi)NO采用特異性熒光探針DAF-FMDA進(jìn)行原位檢測(cè)[18]。將經(jīng)不同處理的青菜幼苗根部用蒸餾水沖洗3次,再吸干表面水分,將根部浸入到15 μmol/L DAF-FMDA探針溶液中,在25 ℃、避光條件下裝載15 min。探針裝載完后用蒸餾水沖洗3次,在熒光顯微鏡(ECLIPSE, TE2000-S, Nikon)下以490 nm為激發(fā)波長(zhǎng)、525 nm為發(fā)射波長(zhǎng),并結(jié)合使用Image-Pro Plus 6.0軟件統(tǒng)計(jì)根尖中DAF-DA熒光密度,以此來(lái)反映NO的相對(duì)含量。

1.3.2根尖中CPX活力的測(cè)定對(duì)根尖細(xì)胞壁結(jié)合蛋白的提取參照Lee等的方法[19]。切取1 cm根尖(1 g)，在10 mL磷酸緩沖液(10 mmol/L, pH 6.4)中冰浴研磨。離心10 min(4 ℃,2000 r/min),棄上清。對(duì)沉淀用10 mL上述磷酸緩沖液重新懸浮洗滌,再次離心10 min(4 ℃,2000 r/min)。重復(fù)此懸浮、洗滌、離心步驟6次后,對(duì)沉淀采用NaCl(1 mol/L)懸浮,置于搖床懸搖2 h (30 ℃,130 r/min)。最后離心20 min(4 ℃, 12000 r/min),取上清立即進(jìn)行酶活測(cè)定。

采用愈創(chuàng)木酚還原法[20]測(cè)定CPX的活性。反應(yīng)體系包括:2.0 mL 100 mmol/L醋酸鈉(pH 5.4)、1 mL 0.25%(w/v)愈創(chuàng)木酚、10～20L酶提取液和0.1 mL 0.75%H2O2。用間隔讀數(shù)法記錄420 nm處的吸光度值。消光系數(shù)為26.6/(mmol/L·cm)。一個(gè)酶活力單位定義為在37 ℃條件下,每毫克組織蛋白每分鐘催化底物生成1 μmol產(chǎn)物的酶量。

1.3.3根尖中CPX活性的電泳分析采用1.3.2中的方法獲得細(xì)胞壁蛋白溶液,進(jìn)行同工酶電泳分析。采用非變性不連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE),不加十二烷基硫酸鈉。濃縮膠濃度為5%,分離膠濃度為10%。電泳在4 ℃下進(jìn)行,電壓在濃縮膠階段為80 V,在分離膠階段為120 V。電泳結(jié)束后下膠,置于含有0.68 mmol/L聯(lián)苯胺和5 mmol/L H2O2的0.2 mol/L醋酸緩沖液 (pH 5.4)中染色20 min,直至紅棕色條帶清晰地出現(xiàn),用去離子水清洗凝膠,終止反應(yīng)并拍照[21]。

1.3.4根尖中NADH氧化酶活力的測(cè)定采用1.3.2中的方法獲得細(xì)胞壁蛋白溶液,參照Ishida等[22]的方法測(cè)定NADH氧化酶的活力。反應(yīng)體系中含有50mol/L NADH、30 mmol/L醋酸鈉緩沖液(pH 6.5)、5 mmol/L MnCl2、20mol/L香豆酸及10～20L酶液。用間隔讀數(shù)法記錄340 nm處的吸光度值。消光系數(shù)為 6.22/(mmol/L·cm)。一個(gè)酶活力單位定義為每毫克蛋白每分鐘氧化1mol NADH吸光值的變化量。

1.3.5蛋白質(zhì)含量的測(cè)定對(duì)酶液中的蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用Bradford方法(考馬斯亮藍(lán)G250染色法),以牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白[23]。

1.3.6根尖細(xì)胞壁木質(zhì)素染色參照Siegel[24]的方法。切取60條根的1 cm根尖部分,在10 mL磷酸緩沖液(10 mmol/L, pH 6.4)中冰浴研磨。離心10 min(4 ℃,2000 r/min),棄上清。對(duì)沉淀用10 mL上述磷酸緩沖液重新懸浮洗滌,再次離心10 min(4 ℃,2000 r/min)。重復(fù)此懸浮、洗滌、離心步驟3次后,棄上清,在沉淀中加入300 μL 1%(w/v)的間苯三酚[溶于20%(v/v)的HCl]顯色并拍照。

1.3.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)每個(gè)結(jié)果采用3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,首先采用SPSS 2.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),然后進(jìn)行F檢驗(yàn)，檢測(cè)不同處理之間在0.05水平下的差異顯著性。采用最小顯著差數(shù)法(LSD)對(duì)不同處理間在0.05水平下的差異顯著性進(jìn)行分析和多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1鎘處理對(duì)青菜幼苗根生長(zhǎng)的影響

CdCl2(20～120 μmol/L)處理顯著抑制青菜幼苗根的生長(zhǎng),并呈現(xiàn)濃度和時(shí)間效應(yīng)。20、40、80、120 μmol/L的CdCl2處理24 h后,根的伸長(zhǎng)量分別比對(duì)照下降了41.2%、53.1%、62.1%、78.2% (P<0.05) (圖1A)。在時(shí)間進(jìn)程試驗(yàn)中,我們每隔3 h監(jiān)測(cè)了40 μmol/L的CdCl2處理后的根伸長(zhǎng)量。結(jié)果顯示:40 μmol/L的CdCl2處理6 h后根的伸長(zhǎng)量開(kāi)始顯著低于對(duì)照;隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),鎘對(duì)根的抑制效果愈加明顯(P<0.05) (圖1B)。

“*”表示在5%水平下與對(duì)照差異顯著。下同。圖1　鎘處理對(duì)青菜幼苗根伸長(zhǎng)量的影響

2.2鎘處理對(duì)青菜幼苗根尖CPX活力的影響

根尖是植物根系伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的關(guān)鍵部位[25]。酶活測(cè)定結(jié)果顯示:青菜幼苗根尖中CPX活力隨著鎘處理濃度的升高而逐漸上升，其中20、40、80 μmol/L的CdCl2處理的根尖中CPX活力分別比對(duì)照升高了37.5%、69.4%、84.8%(P<0.05)(圖2A)；120 μmol/L的CdCl2處理的根尖中CPX活力升高趨勢(shì)減緩,但仍比對(duì)照增加了57.4%(P<0.05) (圖2A)。酶活時(shí)間動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,40 μmol/L的CdCl2處理3 h后根尖CPX活力開(kāi)始顯著高于對(duì)照的(P<0.05)(圖2B),并隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高。

圖2　鎘處理對(duì)青菜幼苗根尖CPX活力的影響

2.3SNP處理對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根生長(zhǎng)的影響

為了研究外源補(bǔ)充一氧化氮對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根生長(zhǎng)的影響,在40 μmol/L的CdCl2處理的同時(shí)加入不同濃度的SNP。結(jié)果顯示:在鎘脅迫下,0.1～0.4 mmol/L的SNP能夠顯著促進(jìn)根的伸長(zhǎng),其中以0.2 mmol/L SNP最為明顯。經(jīng)SNP(0.2 mmol/L)+Cd(40 μmol/L)組合處理的根伸長(zhǎng)量比單獨(dú)Cd處理增加了30.3%(P<0.05) (圖3)。這說(shuō)明由外源SNP提供的NO能夠顯著緩解鎘脅迫對(duì)根的抑制效應(yīng)。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中我們采用了0.2 mmol/L這一SNP最佳濃度。

在SNP+Cd組合處理中，SNP的濃度為0.05～0.80 mmol/L，Cd的濃度為40 μmol/L。圖3　SNP處理對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根伸長(zhǎng)量的影響

2.4鎘處理對(duì)青菜幼苗根尖內(nèi)源一氧化氮含量的影響

DAF-FM DA能夠與植物細(xì)胞內(nèi)的一氧化氮反應(yīng)后發(fā)出綠色熒光,可對(duì)植物細(xì)胞內(nèi)源一氧化氮進(jìn)行原位檢測(cè)。單獨(dú)SNP處理后的根尖一氧化氮熒光強(qiáng)度較對(duì)照顯著增強(qiáng),說(shuō)明SNP能夠作為外源一氧化氮供體提升青菜幼苗根尖內(nèi)源一氧化氮水平(圖4A)。40 μmol/L的CdCl2處理3 h后根尖一氧化氮熒光強(qiáng)度較對(duì)照明顯下降,而SNP+Cd組合處理較單獨(dú)Cd處理能夠提升根尖一氧化氮水平(圖4A)。DAF-FM熒光密度可反映細(xì)胞內(nèi)源一氧化氮的相對(duì)含量。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：40 μmol/L的CdCl2處理3 h后根尖DAF-FM熒光密度較對(duì)照顯著下降了44.3% (圖4B)；而SNP+Cd組合處理后根尖DAF-FM熒光密度則可恢復(fù)到對(duì)照水平(圖4B)。這些結(jié)果說(shuō)明鎘脅迫能夠抑制根尖內(nèi)源一氧化氮的產(chǎn)生,而外源添加SNP則可以使鎘脅迫下根尖內(nèi)源一氧化氮恢復(fù)到對(duì)照水平。

2.5SNP處理對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根尖CPX活力的影響

酶活測(cè)定結(jié)果顯示,40 μmol/L CdCl2處理的根尖CPX活力較對(duì)照顯著上升,而加入SNP后CPX活力則下降到對(duì)照水平。SNP(0.2 mmol/L)+Cd(40 μmol/L)組合處理的根尖CPX活力較單獨(dú)Cd處理下降了28.6%(P<0.05)(圖5A)。進(jìn)一步的CPX同工酶活性電泳檢測(cè)亦顯示了相似的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn)青菜幼苗根尖CPX有3條棕色活性泳帶(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),即為3個(gè)同工酶，這3個(gè)同工酶的活性在單獨(dú)Cd處理后均較對(duì)照大幅上升,而加入SNP后則都顯著下降(圖5B)。單獨(dú)SNP處理對(duì)根尖CPX的總活力和同工酶活性均無(wú)顯著影響(圖5B)。

圖4　鎘處理對(duì)青菜幼苗根尖一氧化氮含量的影響

2.6SNP處理對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根尖NADH氧化酶活力和木質(zhì)素含量的影響

由于CPX是在NADH氧化酶的輔助下催化木質(zhì)素的合成的,所以我們亦檢測(cè)了根尖NADH氧化酶活力的變化。與對(duì)照相比較,青菜幼苗根尖NADH氧化酶活力在單獨(dú)Cd(40 μmol/L)處理后大幅上升,而加入SNP后則又顯著下降。單獨(dú)SNP處理對(duì)根尖NADH氧化酶活力無(wú)顯著影響(圖6A)。木質(zhì)素可與間苯三酚反應(yīng)呈現(xiàn)棕色,根尖木質(zhì)素的染色結(jié)果顯示:與單獨(dú)Cd處理的深棕色相比較,SNP+Cd共同處理的顏色明顯變淺。這說(shuō)明添加SNP能夠顯著降低Cd脅迫下根尖木質(zhì)素的含量(圖6B)。

3結(jié)論與討論

本文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明:鎘脅迫通過(guò)刺激青菜幼苗根尖一氧化氮調(diào)控的木質(zhì)素生物合成,增強(qiáng)細(xì)胞壁的剛性，導(dǎo)致根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受阻。在本研究中,鎘脅迫顯著抑制根的伸長(zhǎng)(圖1),此過(guò)程伴隨著木質(zhì)素生物合成相關(guān)酶(CPX和NADH氧化酶)活性的顯著升高(圖2、圖5、圖6A)。Chaoui等[26]的研究發(fā)現(xiàn)鎘和銅脅迫能夠提高豌豆根細(xì)胞壁中以離子態(tài)結(jié)合的過(guò)氧化物酶的活性,而非共價(jià)態(tài)結(jié)合的過(guò)氧化物酶的活性。本研究從青菜根尖中通過(guò)高濃度NaCl分離得到的CPX即為離子態(tài)結(jié)合的過(guò)氧化物酶,說(shuō)明CPX在響應(yīng)重金屬脅迫方面可以發(fā)揮重要作用。這可能與其通過(guò)作用于木質(zhì)素合成調(diào)控細(xì)胞壁剛性密切相關(guān)[11]。另外,在Chaoui等[26]的研究中,20～100 μmol/L的鎘處理對(duì)豌豆整個(gè)根部NADH氧化酶的活性無(wú)影響。而本研究發(fā)現(xiàn)40 μmol/L的鎘處理能夠大幅提高青菜幼苗根尖NADH氧化酶的活性(圖6A)。這說(shuō)明位于根尖部位的NADH氧化酶在調(diào)控鎘脅迫下的細(xì)胞壁強(qiáng)度方面可能發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,這與根尖細(xì)胞的分化和伸長(zhǎng)決定根的生長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)[25]。

圖5　SNP處理對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根尖CPX活力和同工酶活性的影響

一氧化氮作為多功能信號(hào)分子能夠全面調(diào)控植物對(duì)鎘脅迫的生理響應(yīng)[27]。在本研究中,鎘脅迫顯著降低根尖內(nèi)源一氧化氮水平,而采用一氧化氮供體SNP處理則能提升內(nèi)源一氧化氮水平(圖4),并顯著緩解鎘脅迫對(duì)根生長(zhǎng)的毒害效應(yīng)(圖3)。已有研究表明,降低向日葵根中內(nèi)源一氧化氮水平后,包括CPX在內(nèi)的木質(zhì)素合成途徑相關(guān)基因的表達(dá)量大幅上調(diào)[16]。這說(shuō)明一氧化氮能夠負(fù)調(diào)控木質(zhì)素的合成。在本研究中,SNP處理能夠顯著抑制鎘脅迫誘導(dǎo)的CPX活性、NADH氧化酶活性、木質(zhì)素合成(圖5、圖6)。這說(shuō)明SNP提供的一氧化氮通過(guò)抑制木質(zhì)素的合成來(lái)減弱細(xì)胞壁強(qiáng)度,從而緩解了鎘脅迫對(duì)根的抑制效應(yīng)。另外有報(bào)道顯示,鋁脅迫下一氧化氮與茉莉酸信號(hào)的互作可調(diào)控植物根內(nèi)CPX的活性和木質(zhì)素的合成[20]。最新的研究顯示,提升內(nèi)源茉莉酸水平能夠顯著緩解鎘脅迫對(duì)植物的毒害效應(yīng)[28]。那么結(jié)合本研究結(jié)果,在鎘脅迫下,一氧化氮與茉莉酸信號(hào)能否互作并調(diào)控木質(zhì)素的生物合成？這種可能的調(diào)控是否對(duì)根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)有所貢獻(xiàn)？通過(guò)進(jìn)一步的研究回答上述問(wèn)題,將有助于闡明鎘脅迫下一氧化氮調(diào)控木質(zhì)素合成的信號(hào)網(wǎng)絡(luò),從而為鎘污染農(nóng)業(yè)環(huán)境中作物的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

圖6　SNP處理對(duì)鎘脅迫下青菜幼苗根尖NADH氧化酶活力和木質(zhì)素含量的影響

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

收稿日期：2016-01-09

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[CX(14)2096];國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31101537)。

作者簡(jiǎn)介：呂文靜(1988─),女,碩士研究生,主要從事蔬菜栽培生理與生物技術(shù)研究。*通訊作者:楊立飛。

中圖分類號(hào)：S634.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)07-0011-06

Study on Cadmium-resistance ofBrassicarapathrough Regulating Cell Wall-bound Peroxidase in Its Root Tip by Nitric Oxide

LV Wen-jing1, CHEN Jian2, YANG Li-fei1*

(1. College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;2. Institute of Food Quality Safety and Testing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)

Abstract：This paper studied the influences of nitric oxide (NO) on the root tip elongation and lignin biosynthesis of Brassica rapa seedlings under cadmium (Cd) stress. The results indicated that: Cd treatment induced a remarkable inhibition to the root growth in both dose-dependent and time-dependent manners; Cd treatment resulted in a significant increase in the activity of cell wall-bound peroxidase (CPX) in root tip in both dose-dependent and time-dependent manners; the exogenous NO donor SNP significantly attenuated the Cd-induced inhibition to root elongation; Cd treatment significantly reduced the content of endogenous NO in root tip, while the addition of SNP effectively enhanced the content of endogenous NO in Cd-treated root tip; the addition of SNP significantly decreased the content of lignin and the activities of CPX and NADH oxidase in root tip under Cd stress. These results suggested that NO played an important role in the regulation of Cd resistance by inhibiting CPX-mediated lignin biosynthesis in the root tip of B. rapa seedlings.

Key words：Cadmium stress; Nitric oxide; Cell wall-bound peroxidase; Lignin; Brassica rapa