随着近年来重金属污染事件的频繁曝光,土壤重金属污染已经引起社会的广泛关注。重金属污染,尤其是镉污染的治理已刻不容缓。在此背景下,镉污染土壤修复技术的研究和开发,已成为该领域下的热点和焦点。植物修复技术是一种新型、经济和绿色的修复技术,近年来在土壤污染修复的应用中得到重视。植物修复过程中的修复效率受到自身对重金属耐受阈值的限制,当重金属胁迫超过这个阈值,修复植物的生长受到抑制,修复效率受到显著影响。本实验采用外源施加一氧化氮(硝普钠)的方法,研究外源一氧化氮对镉胁迫缓解效应及其作用机制。通过对植物生理响应、镉吸收体系、抗氧化体系、S-亚硝基化体系以及氮代谢体系的综合研究,调查一氧化氮对植物生长代谢产生的影响;甄别外源一氧化氮参与的反应类别、作用底物;分析镉引起氧化胁迫下S-亚硝基化与抗氧化体系的内在联系。本研究主要结论如下:(1)外源一氧化氮作用下,镉对植物生长抑制的作用得到显著缓解。在外源一氧化氮的作用下,苎麻生长量、株高明显增长,叶绿素以及可溶性蛋白含量得到显著提高。但这种作用存在着一定的浓度效应。较低浓度处理时具有良好的处理效果,而高浓度处理的缓解作用并不明显。此外,外源一氧化氮一定程度扩大了植物对营养液中镉离子的吸收,并提高了苎麻向上转运Cd离子的能力,增加了Cd2+在苎麻地上部分的积累。这一效果同样与外源一氧化氮浓度有关。(2)外源一氧化氮提高了苎麻抵抗氧化胁迫的能力,抑制了活性氧自由基(ROS)的过量积累。提升了包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等酶促反应以及抗坏血酸—谷胱甘肽循环效率。通过对比硝普钠主要代谢产物,鉴别出外源NO对植物抗氧化体系影响的主要来自于释放一氧化氮分子(NO)。此外,外源NO对抗氧化体系的处理效果随时间而产生变化,在短期(24h)和长期(72h)内均出现不同程度的缓解效果。说明外源NO可能存在与较为直接的的短期作用以及与植物代谢相协调的长期作用。(3)外源NO对细胞内NO、S-亚硝基硫醇均有正相关的浓度剂量效应。谷胱甘肽还原酶(GSNOR)作为调节细胞内S-亚硝基反应的重要的酶,也参与了调节外源NO引起的S-亚硝基反应,但同时其活性也受到其催化反应底物S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)含量的调控。此外,本实验验证了S-亚硝基化与植物抗氧化体系之间的联系。通过施加GSNOR及其抑制剂来调节体内S-亚硝基水平,发现S-亚硝基化变化与体内抗氧化系统的效率呈现两相的效果。在较低浓度SNP处理下(低S-亚硝基水平),提升S-亚硝基化有助于刺激的合成谷胱甘肽(GSH),以及对抗氧化酶酶活性的缓解,从而提高抗氧化系统效率。而对于高浓度的SNP处理(高S-亚硝基水平),这一结果恰好相反。综上,外源NO可以显著缓解镉对植物造成的生长抑制,提高植物自身抗氧化系统的效率,为优化植物修复技术提供了新的解决途径。此外本实验验证了S-亚硝基化是外源NO的缓解作用重要方式之一,为研究植物对镉耐性机制提供了创新思路。