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菲白竹是一种良好的城市绿化地被竹种,它具有适应能力强,生长繁殖快,根系发达,耐修剪,病虫害极少等优良特性。研究菲白竹对铅胁迫的响应机制及耐铅机理,可为耐受铅污染的植物筛选及应用提供理论依据。本实验采用营养液水培两年生菲白竹无性系,添加不同浓度的硝酸铅处理的方式,观察了不同浓度铅胁迫对菲白竹生长的影响,测定分析了菲白竹多项生理生化指标在铅胁迫的变化,采用荧光实时定量PCR方法检测了铅胁迫下菲白竹PfSOD基因在转录水平上的时空表达特性。实验结论如下:1、菲白竹能耐受低浓度的铅胁迫,低浓度(4 mmol·L-1)的铅胁迫下,菲白竹生长与对照无差异,高浓度铅胁迫会抑制菲白竹的生长。高浓度铅胁迫对菲白竹造成伤害,叶尖叶边缘开始枯萎变黄,叶片中间出现灼伤状斑点,并逐步扩展至整个叶片失绿,整株表现为黄化枯萎,然后死亡,生物量显著下降。2、菲白竹对铅胁迫的响应时间与处理浓度有关,处理浓度越高,出现响应的时间越早。铅胁迫24小时内菲白竹没有出现响应,菲白竹在4 mmol·L-1、8 mmol·L-1、12 mmol·L-1及16mmol·L-1铅胁迫下的响应时间分别为264小时、168小时、96小时与48小时。3、低浓度(4 mmol·L-1)的铅胁迫对菲白竹生长有轻微的影响,但不产生致命伤害。代表叶片叶绿体PSⅡ的最大光合效率的Fv/Fm也未发生显著变化。同时也发现铅胁迫下菲白竹的保护酶、细胞膜透性、MDA和可溶性糖含量是发生变化较明显的生理生化指标。4、通过RT-PCR技术,克隆得到菲白竹PfSOD基因。全长为925 bp,含有完整的编码框456 bp,编码152个氨基酸,编码的氨基酸序列分子量和pI分别为15 105.73Da和5.76。通过NCBI网站Blast分析,PfSOD基因编码的蛋白包含6个活性位点,4个Cu2+结合位点,4个Zn2+结合位点,与绿竹,水稻等物种Cu/ZnSOD同源蛋白序列同源性达100%,判定PfSOD基因是菲白竹的一种编码Cu/ZnSOD蛋白的基因.5、采用实时荧光定量PCR方法,选用β-actin基因作为内参基因,对不同浓度铅胁迫下菲白竹不同器官中PfSOD基因转录水平上的相对表达量进行检测。结果显示,PfSOD基因在菲白竹各器官中均有表达,根系中PfSOD基因表达量随处理浓度的增加而呈先上升后下降的趋势。在叶片中各胁迫处理下PfSOD基因表达量均低于对照,这与实验中测定的SOD酶活性变化基本相符合,这也表明PfSOD基因的表达与SOD酶合成相关。6、三种消除活性氧的保护酶活性在处理初期上升,表明菲白竹在铅胁迫下活性氧含量上升,菲白竹自身启动响应机制,随着处理时间的延长,活性氧平衡被打破,PfSOD基因在转录水平上的表达受到抑制,SOD酶的合成受阻。保护酶的合成受到抑制,活性氧大量积累,破坏细胞膜透性,积累MDA等物质,可能是铅胁迫伤害菲白竹的机理。