【摘 要】
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本文在充分预实验基础上采用溶液培养试验,通过生理生化测定、原子吸收光谱分析、透射电镜及电泳、层析等手段,研究了不同浓度的Cd2+及不同浓度的Cd2+加10mmol.L-1 Ca2+处理在
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本文在充分预实验基础上采用溶液培养试验,通过生理生化测定、原子吸收光谱分析、透射电镜及电泳、层析等手段,研究了不同浓度的Cd2+及不同浓度的Cd2+加10mmol.L-1 Ca2+处理在不同处理时间段上对Cd2+在水花生根、茎、叶各器官中的积累和生理生化、细胞结构等多方面的影响,分析Cd2+胁迫在处理时间和处理浓度双重因素的生物学效应,以了解外源Ca2+的加入对水花生耐Cd2+毒害的机制的影响。实验结果表明:Cd2+对水花生光合系统、物质代谢系统、活性氧清除系统、细胞结构等具有破坏作用。0-10 mg.L-1的Cd2+处理范围内及0-20天,水花生光合系统遭镉毒害的程度随镉浓度的增大和时间的延长而加深。加入Ca2+后可减轻Cd2+毒害的程度或部分修复光系统,表现在叶绿素含量、呼吸速率、光合速率不同程度提高。钙处理可以减少甚至消除Cd2+对活性氧清除系统的毒害,增加巯基含量、稳定细胞膜结构。Ca2+作用下,活性氧(ROS)包括O2+、H2O2含量明显降低,超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等酶活性较不加Ca2+的Cd2+处理组相应增强或相应延缓衰减的程度,抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)含量亦有相类似变化;巯基(-SH)过氧化减弱,维持细胞膜结构能力加强,使膜透性、非电解质外渗率降低,膜脂过氧化产生的丙二醛(MDA)数量大大减少。细胞超微结构显示水花生不同组织和器官对Cd2+的耐受性是有区别的,线粒体、叶绿体、细胞核耐受性依次减弱,与水花生呼吸作用、光合作用对Cd2+毒害的敏感性大小的实验结果是吻合的。外源钙的加入对镉毒害下的细胞器有很强的保护或修复功能尤其是对细胞核更加明显。为进一步探讨水花生抗镉毒害机制,我们测定了施加外源Ca2+后Cd2+进入水花生各器官的数量,表明外源Ca2+对水花生吸收Cd2+有抑制作用;经研究确定外源Ca2+对水花生镉结合蛋白的诱导形成有增强和促进作用;分离纯化了实验样品中的镉结合蛋白,通过PAGE和SDS-PAGE电泳测定其分子量约35.2KD,此蛋白可能有两个亚基,分子量分别约18.8KD和16.0KD。Ca2+处理可以增加处理样本中这种镉结合蛋白的生成量。研究Ca2+对Cd2+的拮抗作用及其规律,可以利用Ca2+这种廉价的调节剂改造被Cd2+等重金属污染的水源或土壤,以达到保护植物、保护环境的双重效应。
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