镉胁迫下敏感水稻突变体的抗氧化应答

【作者】 林冬； 朱诚； 胡国成； 孙宗修；

【机构】 植物生理和生物化学国家重点实验室浙江大学生命科学学院； 水稻生物学国家重点实验室中国水稻研究所；

【摘要】 镉(ρ=8.6g/cm3)是农业环境和农产品的一个重要污染物质,在工业化过程中进入环境,通过食物链富集,危及人体健康。镉对植物毒害机理方面的研究不断深入,提出了一些潜在机理或假说,已有的研究表明,不同植物种类和细胞在不同的胁迫种类和密度下,应答机制不是完全相同的。因此,具有相同遗传背景的突变体成为了研究其作用机理的良好材料。我们在以粳稻“中花11”为受体构建的经农杆菌介导的T-DNA插入的水稻突变体库中筛选到一个对镉敏感的水稻突变体。在0.5mM Cd2+处理下,镉敏感型水稻突变体的叶中镉积累量是野生型的2倍,相应的,叶中MDA积累量镉敏感型水稻突变体高出野生型13%-37%。在低浓度、短期镉胁迫下,SOD、G-POD、CAT、APX都会出现一个短暂的活性高峰。镉敏感型水稻突变体叶中SOD、CAT、APX活性上升要早于野生型,镉敏感型水稻突变体根和叶中的CAT活性显著低于野生型,相反镉敏感型水稻突变体根G-POD活性则显著高于野生型。实验结果可见,镉敏感型水稻突变体转运镉能力要强于野生型,同时膜脂过氧化程度更高。镉敏感型水稻突变体由于过快的积累镉在细胞内,更早引起抗氧化酶的应激反应,而随之游离的镉离子的毒害,使早期应答酶类活性的下降,从而H2O2的积累作为第二信使,加强了G-POD的表达。这意味着水稻在应答镉急性胁迫下,可能是一个多因素的应激反应机制且G-POD的活性可能作为有效的生物指标反映对镉的敏感性。同时本研究为明确植物应答镉的生理生化机制提供佐证和为敏感材料作为基础研究的重要资源。更多还原