【摘 要】
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目前陕西境内农田和果园土壤重金属污染问题日益严重,尤其是镉污染与铜污染给苹果生产埋下了隐患。多巴胺是儿茶酚胺的一种,它作为抗氧化物质参与活性氧（ROS）的清除工作,也作为信号传递分子参与植物细胞多种生理代谢活动的调节功能。多巴胺在植物体内的生物学功能与植物在重金属胁迫下自身的解毒机制有许多共同之处,但目前关于多巴胺在调控苹果重金属铜（Cu）、镉（Cd）胁迫中的功能研究鲜有报道。因此本研究分别以平邑
【基金项目】
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国家自然科学基金（31972389）； 国家苹果产业技术体系专项资金（编号:CARS-27）； 唐仲英基金会；
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目前陕西境内农田和果园土壤重金属污染问题日益严重,尤其是镉污染与铜污染给苹果生产埋下了隐患。多巴胺是儿茶酚胺的一种,它作为抗氧化物质参与活性氧（ROS）的清除工作,也作为信号传递分子参与植物细胞多种生理代谢活动的调节功能。多巴胺在植物体内的生物学功能与植物在重金属胁迫下自身的解毒机制有许多共同之处,但目前关于多巴胺在调控苹果重金属铜（Cu）、镉（Cd）胁迫中的功能研究鲜有报道。因此本研究分别以平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd.）和过表达苹果酪氨酸脱羧酶（MdTyDC）‘嘎啦’（Malus×domestica Borkh.cv.Gala,GL-3）植株为试验材料,分别进行Cu和Cd胁迫处理,从多巴胺的外源调控和内源合成代谢两方面来研究多巴胺对苹果抵抗重金属毒害的影响以及减少重金属在苹果植株中的积累,探讨其可能的作用机理,为果园管理和生产上科学、有效的防控重金属毒害奠定理论基础。主要研究结果如下:1.以实生平邑甜茶、野生型‘GL-3’和过表达MdTyDC‘GL-3’植株为试验材料,研究了多巴胺在调控苹果响应Cd胁迫中的功能。研究结果表明:多巴胺可以减少Cd胁迫对苹果植株的毒害,提高Cd胁迫下苹果植株的生物量。多巴胺作为强抗氧化剂,直接参与ROS清除,同时提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性。多巴胺还可以通过调节氨基酸和激素含量变化,增强苹果植株的根系活力,光合作用等生理活动来缓解Cd胁迫的伤害。多巴胺还通过调控与Cd2+代谢相关基因的表达量,减少Cd向地上部转运,促进Cd的外排和解毒等代谢活动来抵御镉胁迫。2.以实生平邑甜茶、野生型‘GL-3’和过表达MdTyDC‘GL-3’植株为试验材料,研究了多巴胺在调控苹果响应Cu胁迫中的功能。研究结果表明:多巴胺积极响应Cu胁迫,显著降低高浓度Cu2+/Cu+对苹果植株根系和叶片的损伤,适当增加Cu胁迫下的生物量。多巴胺可提高苹果植株抗氧化系统的ROS清除能力,还可调节体内氨基酸和激素含量。此外,多巴胺可通过调控苹果植株体内与Cu代谢相关基因的表达量,实现对Cu2+/Cu+吸收、转运和解毒等代谢过程的调节。
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