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汞(Hg)是环境中有毒重金属污染的主要来源之一,对植物细胞有很强的毒害作用。高等植物很容易积累汞,汞积累能够诱导活性氧的爆发,造成植物氧化胁迫伤害。最近研究表明氢气(H2)是一种新的生物调节分子,参与植物的一系列生理活动。然而,我们还不清楚氢气是否能够调节植物对汞毒害的适应能力。本文用富氢水(HRW)预处理研究了其对汞诱导的紫花苜蓿幼苗根部氧化伤害的缓解作用,阐述了氢气在缓解汞毒害中的生理作用和相关的分子机理。研究结果表明:1.氯化汞(HgCl2)处理紫花苜蓿幼苗能诱导植物强烈的氧化伤害。不同浓度的HgCl2(1、10、100和500μM)处理,紫花苜蓿幼苗根部中TBARS含量呈现浓度依赖性;10 μMHgCl2处理与对照组相比TBARS含量增加了 91.6%,可以作为最适胁迫浓度;进一步研究发现,不同浓度的HRW(1、10、50和100%)预处理能降低汞诱导的TBARS,其中,10%HRW预处理TBARS降低最显著,可以作为后续研究最适的浓度。2.10%HRW预处理能够缓解汞毒害引起的一些症状,包括改善幼苗的生长、缓解幼苗根部的生长抑制和提高幼苗的干重和鲜重。进一步研究发现,10%HRW预处理后,紫花苜蓿幼苗根部汞的积累明显下降。组织学染色的结果表明,与对照相比,汞处理诱导大量ROS的产生,10%HRW预处理能够缓解汞诱导的氧化伤害。3.汞诱导的超氧化物歧化酶(SOD)活性以及其同工酶活性的增加能够显著的被10%HRW逆转。进一步的研究表明,10%HRW能够在酶水平和转录水平上提高两种过氧化氢清除酶一愈创木酚过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性和转录本。同时,还原型与氧化型谷胱甘肽(GSH)比值、同源型谷胱甘肽(hGSH)含量、抗坏血酸(AsA)含量以及相关基因表达也呈现显著增加的趋势,上述与HRW缓解紫花苜蓿幼苗根部氧化性损伤的结果是一致的。总之,上述研究结果表明,HRW能缓解汞胁迫引起毒害,上述效应可能与缓解紫花苜蓿幼苗根部生长的抑制以及汞的积累,延缓氧化胁迫和重建氧化还原稳态等有关。