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在低洼多雨的地方,水涝胁迫造成的低氧甚至缺氧环境是影响作物生长和产量的最严重因素。植物组织缺氧时,能量代谢由需氧代谢转为厌氧代谢,并产生少量ATP。同时,厌氧代谢过程产生的大量有毒代谢物,尤其是大量积累的活性氧(ROS)是导致植物根尖死亡的主要原因。但是,植物对水涝胁迫的应答存在遗传多样性,例如,豆科植物中,大多数属于水涝敏感型的,但有些却能够耐受较长时间的水涝低氧胁迫。山黧豆是一种具有多种抗逆性的豆科植物,但对于其是否具有耐涝性的研究还未曾报道。本实验通过与水涝敏感型植物豌豆进行比较研究,发现山黧豆具有很强的耐涝机制,应该属于耐涝植物。所得到的主要结果如下:1、通过Evans Blue(显色死细胞)染色以及石蜡切片,发现植物根尖过渡区细胞是感受水涝低氧胁迫最敏感的部位,而且极易死亡。2、通过组织特异性染料Evans Blue、DAB(显色H202)和NBT(显色02·-)染色发现,水涝低氧胁迫导致大量ROS在根尖中积累,这可能是根尖细胞死亡的主要原因。3、水涝低氧胁迫都可以引起豌豆和山黧豆根尖死亡,但是两者存在很大的差异:36 h水涝低氧胁迫就导致豌豆主根和侧根根尖死亡,且根尖死亡程度逐渐增加;而山黧豆经96 h处理后才表现出主根根尖死亡现象,但死亡程度不再增加。同时,108 h水涝低氧胁迫处理后山黧豆侧根生长良好,且侧根上长出大量的不定根。通过DNA ladder检测,表明水涝低氧胁迫造成的植物根尖死亡是一种程序性细胞死亡(PCD)过程。4、测定了根尖H202和02·-含量,发现水涝低氧胁迫以及重新通气处理后,山黧豆根尖ROS含量明显低于豌豆。5、分析了根尖SOD(超氧化物歧化酶)和CAT(过氧化氢酶)同工酶非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE)图谱以及酶活性,表明水涝低氧胁迫和重新通气处理后,山黧豆根尖SOD和CAT活性明显高于豌豆。6、分析了山黧豆和豌豆主根以及侧根根尖β-腈基丙氨酸合成酶(β-cyanoalanine synthase,CASase)同工酶 PAGE 图谱,CASase 属于半胱氨酸合成酶家族,其主要作用是将有毒的代谢物氢氰酸(HCN)转变为无毒的β-氰基丙氨酸(BCA)。CASase电泳图谱发现水涝低氧胁迫处理后山黧豆主根和侧根根尖CASase活性明显高于豌豆。7、进一步分析了山黧豆和豌豆根尖细胞电导率,实验结果表明水涝低氧胁迫处理不同时期以及重新通气处理后,山黧豆根尖细胞膜完整性明显高于豌豆。由此得出:山黧豆根尖对活性氧(ROS)和氢氰酸(HCN)等有毒代谢物的有效清除,以及发达的不定根系统有效地保护了细胞膜的完整性,从而使得山黧豆能够耐受较长时间的水涝低氧胁迫。以上结论表明山黧豆符合耐受植物的基本特征,可以初步证明山黧豆应该属于耐涝植物。