全 文 ：摘 要：以青菜品种“苏州青”为试材，采用生理生化方法和随机扩增多态性 DNA（RAPD）技术，研究了镉（Cd）胁迫对青菜幼苗相关
生理特性以及基因组多态性的影响。结果表明：不同浓度（1、5、10、20、40 mg·L-1）的 Cd处理 20 d后，青菜幼苗的鲜重、根伸长受到
显著抑制，叶片的叶绿素以及蛋白质含量下降，丙二醛含量和细胞膜透性增加。选用 8条寡核苷酸引物（10 bp）对青菜幼苗基因组
DNA进行 RAPD扩增，对照组的 RAPD图谱中可分辨出 55条谱带，Cd胁迫后的 RAPD图谱发生改变，呈现谱带的增加、缺失和荧
光强度的改变，并且与 Cd浓度剂量-效应相关。随着 Cd浓度的增加，幼苗叶片基因组的模板稳定性逐步下降，并且 RAPD多态性
与青菜幼苗的生理指标具有显著的相关性。以上结果表明，利用 RAPD技术获得的 DNA多态性变化谱带可作为检测 Cd对青菜毒
性效应的生物标记物。
关键词：青菜；镉胁迫；生理特性；RAPD；DNA多态性
中图分类号：X503.231 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2016）03-0432-08 doi:10.11654/jaes.2016.03.004
镉胁迫对青菜幼苗某些生理特性
以及基因组多态性的影响
张云芳，陈 楚，陈 晨，束良佐
（淮北师范大学生命科学学院，安徽省资源植物生物学重点实验室，安徽 淮北 235000）
Effects of cadmium stresses on physiological characteristics and genomic DNA polymorphism of Brassica
chinensis L. seedlings
ZHANG Yun-fang, CHEN Chu, CHEN Chen, SHU Liang-zuo
（School of Life Sciences, Huaibei Normal University, Anhui Key Laboratory of Resources and Plant Biology, Huaibei 235000, China）
Abstract：Cadmium（Cd）is a toxic trace pollutant that can easily be taken up by vegetable crops. The effects of Cd stresses on some physio－
logical characteristics and genomic DNA polymorphism in Brassica chinensis cultivar Suzhouqing seedlings were studied by random am－
plified polymorphic DNA（RAPD）technique and physiological tests. Results showed that treating plants with 1, 5, 10, 20 and 40 mg·L-1 Cd
for 20 days inhibited fresh weight and root elongation of seedlings, decreased chlorophyll content and total soluble protein content, but in－
creased malondialdehyde content and electrolyte leakage. Using 8 oligonucleotide primers（10 bp） to amplify the genomic DNA of the
seedlings by polymerase chain reaction, 55 clear RAPD bands were detected in normal seedlings. Compared with the control, the RAPD
profiles of Cd-exposed seedlings showed new bands, lost normal bands, altered band intensities. In addition, DNA polymorphism was dose-
dependent. The genomic DNA template stability decreased with increasing Cd concentrations, and the genomic DNA polymorphism of Bras－
sica chinensis was positively correlated with some physiological characteristics under Cd stresses. In conclusion, the DNA polymorphisms
detected by RAPD technique could be used as a biomarker for detecting the genotoxic effects of Cd on Brassica chinensis.
Keywords：Brassica chinensis; Cd stress; physiological characteristics; RAPD ; DNA polymorphism
收稿日期：2015－10－13
基金项目：国家自然科学基金项目（31572202）；安徽省高校省级自然科学研究项目（KJ2011Z335）；淮北师范大学青年科研项目（700569）；安徽省省
级大学生创新创业训练计划项目（201410373051）
作者简介：张云芳（1977—），女，讲师，主要从事遗传毒理学研究。E-mail: chuyun2001@163.com
2016，35（3）:432-439 2016年 3月农 业 环 境 科 学 学 报
Journal of Agro-Environment Science
张云芳，陈 楚，陈 晨，等.镉胁迫对青菜幼苗某些生理特性以及基因组多态性的影响[J].农业环境科学学报, 2016, 35（3）：432-439.
ZHANG Yun-fang, CHEN Chu, CHEN Chen, et al. Effects of cadmium stresses on physiological characteristics and genomic DNA polymorphism of Brassica
chinensis L. seedlings[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35（3）: 432-439.
第 32卷第 1期2016年 3月
镉（Cd）是一种相对稀有的重金属元素，在工农
业生产中应用较为广泛，是电镀、冶金、塑料以及电子
元件等生产的重要原料。随着现代工农业的快速发
展，工业“三废”和农业生产中农药、化肥的广泛使用，
导致农田和水体受 Cd污染的情况日益严峻。Cd是环
境中移动性和生物毒性最强的重金属之一[1]，据全国
第二次污灌普查显示，Cd污染面积占重金属污染超
标土壤面积的 59.6%[2]。Cd不仅影响农作物的产量和
品质，而且经食物链可富集于人体内，导致肝、肾器官
的功能损伤，诱发心血管疾病及癌症[3]。20世纪 60年
代日本发生的“痛痛病”就是典型的慢性 Cd中毒事
例，国内近年发现的“镉米”和“镉菜”事件，反映出我
国粮食和蔬菜的重金属安全问题，已引起人们的高度
重视。为此，进行 Cd污染的诊断与治理研究具有重
要的理论和实践意义。
随着现代分子生物学技术的快速发展，监测环境
污染胁迫已从宏观转向微观，通过分子水平检测能快
速诊断污染物对生物体的遗传毒害。前人研究表明，
Cd对于生物的遗传毒性主要是造成细胞 DNA的损
伤，引起染色体畸变，改变 DNA的甲基化水平导致基
因的表达与调控发生紊乱等 [4-6]。随机扩增多态性
DNA（RAPD）技术可以检测整个基因组的多态性，反
映基因组的特征，已广泛应用于植物的品种分类、分
子进化以及遗传图谱构建等领域[7]。近来 RAPD技术
也被用于研究重金属污染对植物基因组 DNA的遗传
损伤，已有大麦[8]、蚕豆[9]、草莓[10]、菜豆 [11]、拟南芥 [12-13]
及谷子[14]等相关报道，均表明 RAPD变化谱带可以作
为检测重金属污染毒性的潜在生物标记物。
青菜（Brassica chinensis L.）在我国栽培广泛，是
居民消费最多的叶类蔬菜之一，而人类摄入的重金属
可能与叶菜类蔬菜所吸收累积的重金属有关 [15]。Cd
对青菜幼苗的生长和生理特性影响已有相关报道，水
培或盆栽条件下的试验结果均表明，低浓度 Cd处理
对于青菜幼苗的生长影响不大，而高浓度 Cd胁迫会
明显抑制青菜幼苗的生长，降低叶片的叶绿素含量及
抗氧化能力，加剧细胞膜脂的过氧化[16-18]。陆文妹[16]研
究指出，青菜对 Cd的富集能力较强，低浓度 Cd污染
下青菜的生长不受影响，但叶片中 Cd含量已超过国
家标准（GB 2762—2005）中所规定的最高 Cd限值0.2
mg·kg-1。因此，在 Cd污染土壤中种植的青菜存在较
高的食用风险，而目前缺乏快速评价青菜 Cd污染的
方法。本研究应用 RAPD技术和生理生化方法，检测
和分析了不同浓度的 Cd胁迫下青菜幼苗的生理响
应以及基因组多态性的变化，并通过 RAPD图谱构建
污染评价体系，从而探讨 Cd胁迫对青菜生长发育的
影响，为农业生产中青菜 Cd污染的早期预警和诊断
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
供试青菜（Brassica chinensis L.）品种为“苏州
青”，购自淮北市种子公司。
1.2 实验方法
1.2.1 材料的培养及处理
青菜种子用 0.5% NaClO消毒 20 min，经灭菌水
反复冲洗，再放入垫有两层滤纸的培养皿中，恒温培
养箱中 25℃催芽。选取萌发一致的种子播种于蛭石∶
砂＝1∶1（V/V）的混合基质中，智能光照培养箱中培养，
昼夜温度为 28 ℃/22 ℃，光照/黑暗为 12 h/12 h，光强
120 μmol·m-2·s-1，先用 1/2 Hoagland 营养液浇灌，
后用完全 Hoagland营养液浇灌。培养到两叶一心时，
分别用含有 0（CK）和 1、5、10、20、40 mg·L-1 Cd 的
Hoagland营养液浇灌，Cd以 CdCl2·2.5H2O形式加入。
处理 20 d后，取青菜上部完全展开的叶片提取基因
组 DNA以及测定相关的形态和生理指标。
1.2.2 青菜幼苗形态指标的测定
取不同 Cd浓度处理下的青菜幼苗各 30株，用
直尺测量幼苗的最大根长，并称量幼苗的鲜重。鲜重
和根的抑制率按下式计算：抑制率=（1-x/y）×100%，
其中 y为对照组幼苗的平均鲜重或平均根长，x为各
处理组幼苗的平均鲜重或平均根长。
采用 SPSS 13.0软件中的 Duncan氏法进行数据
差异显著性分析。
1.2.3 青菜幼苗生理指标的测定
叶绿素含量的测定采用浸提法[19]；蛋白质含量的
测定参照 Bradford方法[20]；丙二醛含量采用硫代巴比
妥酸法[21]；质膜透性以相对电导率表示[22]。所有指标数
据均为三次重复，采用 SPSS 13.0软件中的 Duncan
氏法进行数据差异显著性分析。
1.2.4 青菜幼苗基因组 DNA的提取与 RAPD分析
称 0.2 g青菜叶片，液氮研磨，采用 CTAB法提取
DNA[23]，紫外分光光度计检测 A260和 A280，并计算
A260/A280，以检测 DNA的浓度和纯度。
10 bp RAPD 随机引物，Taq DNA 聚合酶以及
dNTPs购自上海生物工程股份有限公司。PCR反应总
体积 25 μL，体系中含有 10×PCR Buffer 2.5 μL，25
张云芳，等：镉胁迫对青菜幼苗某些生理特性以及基因组多态性的影响 433
农业环境科学学报 第 35卷第 3期
40
35
30
25
20
15
10
5
0
镉浓度 Cd concentration/mg·L-1
蛋
白
质
含
量
Pr
ot
ei
n
co
nt
en
t/
m
g ·
g-
1
FW
0 1 5
a
b
c
d
e
f
10 20 40
图 1 Cd胁迫对青菜幼苗叶片叶绿素含量的影响
Figure 1 Effects of cadmium stresses on chlorophyll content of
Brassica chinensis seedlings
图 2 Cd胁迫对青菜幼苗叶片蛋白质含量的影响
Figure 2 Effects of cadmium stresses on protein content of
Brassica chinensis seedlings
200
160
120
80
40
0
镉浓度 Cd concentration/mg·L-1
叶
绿
素
含
量
Ch
lo
ro
ph
yl
lc
on
te
nt
/
m
g ·
g-
1
FW
a
b
b
c
e
e
0 1 5 10 20 40
表 2 Cd胁迫对于青菜幼苗的根长以及鲜重的影响
Table 2 Effects of cadmium stresses on root length and
fresh weight of Brassica chinensis seedlings
注：表中数据均为平均数±标准偏差；同列数据后的小写英文字母
不同者表示差异显著（P<0.05）。下同。
mmol·L-1 MgCl2 2.5 μL，dNTPs混合物 1 μL（4种成分
均为 2.5 mmol·L-1），5 U·μL-1 Taq DNA 聚合酶 0.2
μL，10 μmol·L-1随机引物 1 μL，100 ng基因组 DNA，
加灭菌水至 25 μL。RAPD随机引物序列如表 1所示。
PCR反应程序：94 ℃预变性 5 min，94 ℃变性 1 min，
39 ℃退火 60 s，72 ℃延伸 60 s，35个循环，最后 72 ℃
保温 10 min，PCR产物 4 ℃保存待用。RAPD扩增产
物用 1.2%琼脂糖凝胶电泳分离，在凝胶成像分析系
统（Tanon-1600，上海天能）拍照保存，后续进行统计
分析基因组模板的稳定性。基因组模板稳定性（GTS）
的计算：
GTS=（1－A/N）×100%
式中 A为处理组幼苗的 RAPD 多态性谱带数，N 为
对照组的总谱带数。多态性谱带数指与对照组相比，
处理组新出现的和消失的 RAPD谱带之和[24]。
2 结果与分析
2.1 Cd胁迫对青菜幼苗根长以及鲜重的影响
由表 2可见，Cd处理抑制了青菜幼苗的生长，显
著降低了幼苗的鲜重和根长。随着 Cd处理浓度的
增加，Cd对幼苗鲜重和根长的抑制率显著增强（P<
0.05），分别为 19.6%～74.9%和 14.6%～59.3%。表明幼
苗鲜重和根长的抑制与 Cd浓度之间存在剂量效应
关系，并且在相同 Cd浓度处理下，Cd对幼苗鲜重的
抑制大于根长，如在 40 mg·L-1 Cd胁迫下，幼苗鲜重
抑制率达到 74.9%，而根长的抑制率为 59.3%。
2.2 Cd胁迫对青菜幼苗叶片叶绿素及可溶性蛋白含
量的影响
由图 1和图 2可知，1～40 mg·L-1 Cd处理青菜幼
苗后，叶片的叶绿素和蛋白质含量呈下降趋势，并显
著低于对照（P<0.05），叶绿素含量分别比对照下降
25.0%、32.0%、51.9%、72.1%和 91.1%，蛋白质含量分
别比对照下降 17.8%、32.9%、52.1%、64.4%和 86.5%。
表明叶绿素和蛋白质含量下降的幅度与 Cd 处理浓
度之间存在正相关性。
表 1 8条 RAPD随机引物的碱基序列（5′-3′）
Table 1 Sequences of 8 RAPD primers used in experiment（5′-3′）
引物编号 Primer No. 引物名称 Primer name 碱基序列 Primer sequence
Primer1 S5 TGCGCCCTTC
Primer2 S8 GTCCACACGG
Primer3 S18 CCACAGCAGT
Primer6
Primer7
Primer8
S69
S91
S178
CTCACCGTCC
TGCCCGTCGT
TGCCCAGCCT
Primer4
Primer5
S21
S26
CAGGCCCTTC
GGTCCCTGAC
Cd浓度
Concentration/
mg·L-1
幼苗植株 Seedling plant 幼苗根 Seedling root
鲜重 Fresh
weight/g·株-1
抑制率
Inhibition
rate/%
根长 Root
length/cm·株-1
抑制率
Inhibition
rate/%
0 4.42±0.86a 0 18.9±1.24a 0
1 3.55±0.81b 19.6 16.1±1.23b 14.6
5 2.71±0.65c 38.6 15.3±1.22c 19.0
10 2.62±0.64c 40.7 13.2±1.21d 30.2
20 1.74±0.46d 60.6 8.8±1.07e 53.4
40 1.11±0.37e 74.9 7.7±1.18f 59.3
434
第 32卷第 1期2016年 3月
图 6 Cd胁迫对青菜幼苗叶片基因组稳定性的影响
Figure 6 Effects of cadmium stresses on stability of genome
template of Brassica chinensis seedlings
100
80
60
40
20
0
镉浓度 Cd concentration/mg·L-1
基
因
组
模
板
稳
定
性
Ge
no
m
e
te
m
pl
at
e
sta
bi
lit
y/
%
0 1 5 10 20 40
M: DL 2000 marker；a: control；b: 1 mg·L-1 Cd；c: 5 mg·L-1 Cd；d: 10 mg·L-1 Cd；e: 20 mg·L-1 Cd；f: 40 mg·L-1 Cd
2.3 Cd胁迫对青菜幼苗叶片膜透性和丙二醛含量的
影响
由图 3和图 4可知，1～40 mg·L-1 Cd处理青菜幼
苗后，幼苗叶片的膜透性和丙二醛含量呈递增趋势，
并且显著高于对照（P<0.05）。叶片的膜透性分别比对
照增加 61.8%、158.3%、211.6%、279.1%和 344.5%，丙
二醛含量分别比对照增加 61.8%、142.0%、247.1%、
332.6%和 510.8%。表明膜透性和丙二醛含量的增加
幅度与 Cd处理浓度正相关。
2.4 Cd胁迫对青菜幼苗叶片基因组 RAPD图谱的影响
选用的 8条 10 bp寡核苷酸序列引物均能扩增
出特异稳定的 PCR产物。对照青菜幼苗基因组 DNA
的 RAPD图谱可以分辨出 55条清晰的谱带，分子量
大小在 150～2500 bp之间（图 5）。1～40 mg·L-1 Cd处
理青菜幼苗后，叶片基因组 DNA的 RAPD图谱发生
明显变化，表现为谱带的缺失和增加，以及荧光强度
的减弱或增强（图 5）。
表 3表明，1～40 mg·L-1 Cd 处理青菜幼苗后，叶
片基因组 DNA 的 RAPD 图谱中的多态性谱带增
加，多态性值（P/总谱带数）分别为 16.4%、25.5%、
29.1%、30.9%和36.4%，与 Cd处理浓度正相关。图 6表
明，1～40 mg·L-1 Cd处理青菜幼苗后，叶片基因组模板
稳定性（GTS）呈下降趋势，依次为 83.6%、74.5%、
70.9%、69.1%和 63.6%，与 Cd处理浓度负相关。
2.5 Cd胁迫下青菜幼苗生理指标与 DNA 多态性的
相关性
图 3 Cd胁迫对青菜幼苗叶片质膜透性的影响
Figure 3 Effects of cadmium stresses on leaf membrane
permeability of Brassica chinensis seedlings
图 4 Cd胁迫对青菜幼苗叶片丙二醛含量的影响
Figure 4 Effects of cadmium stresses on leaf malondialdehyde
content of Brassica chinensis seedlings
图 5 Cd胁迫对青菜幼苗叶片基因组 RAPD图谱的影响
Figure 5 Effects of cadmium stresses on RAPD profiles of genomic DNA from leaves of Brassica chinensis seedlings
50
40
30
20
10
0
镉浓度 Cd concentration/mg·L-1
丙
二
醛
含
量
M
al
on
di
al
de
hy
de
co
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en
t/μ
m
ol ·
g-
1
FW
0 1 5
f
e
d
c
b
a
10 20 40
50
40
30
20
10
0
镉浓度 Cd concentration/mg·L-1
相
对
电
导
率
Re
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tiv
e
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ec
tro
ly
tic
le
ak
ag
e/
%
0 1 5
e
e
d
c
b
a
10 20 40
Primer 1
2000bp
1000bp
750bp
500bp
250bp
100bp
Primer 2 Primer 3 Primer 4
M f e d c b a f e d c b a f e d c b a f e d c b a
张云芳，等：镉胁迫对青菜幼苗某些生理特性以及基因组多态性的影响 435
农业环境科学学报 第 35卷第 3期
表 4 Cd胁迫下青菜幼苗生理指标与 DNA多态性的相关性
Table 4 Correlation between physiological characteristics and DNA polymorphism in Brassica chinensis seedlings under Cd stresses
注：P为多态性谱带；C为变化的谱带；*表示 P<0.05；**表示 P<0.01。
叶绿素含量
Chlorophyll content
蛋白质含量
Protein content
丙二醛含量
Malondialdehyde content
膜透性
Membrane permeability P C
叶绿素含量 Chlorophyll content 1
蛋白质含量 Protein content 0.994** 1
丙二醛含量 Malondialdehyde content -0.984** -0.990** 1
膜透性 Membrane permeability -0.985** -0.994** 0.977** 1
P -0.925** -0.934** 0.881* 0.945** 1
C -0.917** -0.907* 0.851* 0.909* 0.979** 1
Cd浓度/mg·L-1
引物 primer 总 RAPD
谱带数
P C
Primer 1 Primer 2 Primer 3 Primer 4 Primer 5 Primer 6 Primer 7 Primer 8
0 6 7 8 8 2 8 8 8 55
1 + 0 1 0 1 0 0 2 0 4 9 27
- 0 0 1 0 1 0 0 3 5
I 0 3 4 1 0 1 3 0 12
D 0 1 0 0 0 0 1 4 6
5 + 3 0 0 0 2 1 2 0 8 14 30
- 0 1 0 1 0 1 0 3 6
I 0 3 2 1 0 1 4 1 12
D 1 0 0 2 0 1 0 0 4
10 + 3 0 0 1 2 0 0 0 6 16 34
- 0 0 2 1 1 3 0 3 10
I 3 3 3 1 1 0 4 0 15
D 0 0 0 0 0 1 0 2 3
20 + 3 1 0 2 0 1 2 2 11 17 41
- 0 0 0 2 0 1 3 0 6
I 4 5 2 1 0 4 2 1 19
D 1 0 0 1 0 1 0 2 5
40 + 3 0 0 1 1 0 1 0 6 20 45
- 0 1 2 3 1 3 1 3 14
I 4 1 2 0 0 3 2 0 12
D 1 1 0 4 0 1 1 5 13
表 3 Cd胁迫下青菜幼苗叶片基因组多态性的变化
Table 3 Changes of genomic DNA polymorphism in Brassica chinensis seedlings under Cd stresses
表 4表明，1～40 mg·L-1 Cd 处理青菜幼苗后，叶
片的叶绿素含量、蛋白质含量与 DNA多态性条带数
和变化条带数间呈显著负相关（P<0.05 或 P<0.01），
而丙二醛含量、膜透性与 DNA多态性条带数和变化
条带数间呈显著正相关（P<0.05或 P<0.01）。
3 讨论
植物遭受 Cd毒害后，主要表现为生长迟缓，叶
片卷曲失绿，生物量降低等症状[25]，Cd毒害的生理机
制可能是 Cd结合和取代蛋白分子中的自由巯基和
金属辅因子致使蛋白变性或失活[25]，诱发氧化胁迫反
应致使细胞生理代谢紊乱[26-27]，干扰植物对其他离子
的吸收和转运致使营养亏缺、离子失衡[28]。本研究发
现，在 1～40 mg·L-1 Cd处理 20 d后，青菜幼苗的鲜
重、根长、叶绿素以及蛋白质含量均逐渐降低，而丙二
醛含量和细胞膜透性逐渐增加，表明 Cd浓度越大，
对青菜幼苗的毒害抑制效应越强，与前人的研究结果
相似。任安芝等[18]研究表明，溶液培养条件下，Cd浓
注：+：新增的谱带；－：减少的谱带；I：荧光强度增加的谱带；D：荧光强度减弱的谱带；P：多态性谱带；C：变化的谱带。
436
第 32卷第 1期2016年 3月
度超过 0.9 mmol·L-1时，随着时间的延长，Cd毒性急
剧增强，致使青菜的膜透性增加，叶绿素含量降低。陆
文妹 [16]盆栽试验结果表明，土壤中 Cd 浓度超过 25
mg·kg-1时，青菜的生长受到明显抑制，叶片的抗氧化
酶活性降低，脂质过氧化损伤加剧。本研究虽然以蛭
石和砂石的混合物作为培养基质，与溶液培养或土培
不同，且在 Cd处理的浓度和时间上也有差异，但研
究结果与前人的相似，均表明Cd对于青菜的生理毒
害呈现浓度-剂量效应。这在大麦、蚕豆以及草莓中也
有相应的研究结果[8-10]。也有研究表明，Cd浓度对菜
豆幼苗的蛋白质含量、拟南芥幼苗的叶绿素和蛋白
质含量均表现出低促高抑的现象[11-12]。这可能是低浓
度 Cd处理时，叶片组织的蛋白质合成优于分解，含
量因而上升；高浓度 Cd处理时，叶片组织受到 Cd毒
害已超过生物体的适应能力，蛋白质的合成反应受到
抑制，含量因而下降[12]。不同研究中，Cd处理引起的
蛋白质、叶绿素含量变化趋势不同，可能是与各试验
选用 Cd处理的浓度、时间以及植物对 Cd的耐受性
有关。
Cd的遗传毒性主要是损伤基因组 DNA。前人研
究表明，Cd与 DNA链上的碱基相互作用生成 8-羟
基脱氧鸟苷，引起 DNA链断裂[29]，损伤 DNA修复系
统[30]，导致 DNA损伤和突变，而应用 RAPD技术可以
有效检测 DNA损伤和突变的位点[31]。与微核试验、彗
星电泳试验等传统的遗传毒性检测方法相比，RAPD
技术可以检测出生物细胞 DNA的临时变化，因而更
加灵敏[31]。虽然 RAPD技术的重现性、可靠性存在疑
问，但通过筛选引物和优化 PCR反应体系能够克服
这些缺点，仍可在短时间内获得稳定可靠的研究结
果[32]。本研究主要采用前期试验筛选出的 8条随机引
物来评价 Cd污染造成的青菜基因组 DNA 损伤，结
果表明，Cd胁迫下青菜幼苗的 RAPD图谱发生了明
显变化，包括 RAPD谱带发生增加、缺失以及荧光强
度的增强、减弱等，并且 RAPD多态性与 Cd 浓度之
间存在剂量效应。这与刘宛等 [8]、李慧等 [10]、吕金印
等[11]在大麦、草莓、菜豆中的研究结果相似。
Cd胁迫下 RAPD图谱的变化主要是因为基因组
DNA受损后，与引物结合的模板 DNA片段会发生缺
失、插入、碱基突变或位点序列改变等，导致扩增片段
的大小、片段数发生了改变，RAPD谱带出现质差与
量差的现象[32-34]。本文研究中，随着 Cd处理浓度的增
高，RAPD图谱中新增和缺失的条带逐渐增多（表 3）。
Cd浓度为 1～5 mg·L-1时，RAPD谱带中新增、消失的
DNA 条带数比较接近；Cd 浓度为 10 mg·L-1 和 40
mg·L-1时，RAPD谱带中消失的 DNA条带数超过新
增的 DNA条带数；当 Cd浓度为 20 mg·L-1，RAPD谱
带中新增的 DNA条带数却又超过消失的 DNA条带
数。这可能是 Cd处理后青菜叶片基因组的损伤形式
较多，导致 RAPD条带新增、消失的变化较为复杂，不
完全相依 Cd浓度的变化，其中机理有待深入研究。
同样，随着 Cd处理浓度的增高，RAPD图谱中荧光强
度发生改变的条带数也逐渐增加。当 Cd处理浓度为
1～20 mg·L-1时，RAPD谱带中大多数条带的荧光强度
增强，主要是因为 Cd处理后青菜 DNA序列发生改
变，导致与引物互补结合的互补位点增多，扩增片段
由此而增加；而 Cd浓度继续增加为 40 mg·L-1时，
DNA损伤加剧，与引物互补结合的位点减少，扩增片
段由此而减少。Gupta等[35]研究指出，RAPD图谱的变
化趋势可以衡量基因组模板 DNA的稳定性。本文研
究表明，Cd胁迫对青菜幼苗基因组稳定性造成了较
大影响，随着 Cd浓度的增高，RAPD图谱中新增和缺
失的条带逐渐增多（表 3），基因组稳定性逐步下降
（图 6），与幼苗的鲜重、根长、叶绿素以及蛋白质含量
的变化趋势相似，进一步的相关分析表明，RAPD多
态性与青菜幼苗的生理指标具有显著的相关性（表
4）。这说明，利用 RAPD技术所获得的 DNA多态性变
化条带可以作为检测 Cd对植物遗传毒性效应的生
物标记物。
4 结论
（1）随着 Cd 处理浓度的增加，青菜幼苗的生长
受到抑制，叶片的叶绿素以及蛋白质含量下降，丙二
醛含量和细胞膜透性增加。
（2）以筛选的 8条引物进行 RAPD扩增，获得多
态性条带，其中对照青菜的叶片基因组 DNA共获得
55条 RAPD 谱带。Cd 胁迫后的 RAPD 图谱发生改
变，呈现出谱带的增加、缺失和荧光强度的改变，并且
与 Cd浓度剂量-效应相关，叶片基因组的模板稳定
性随着 Cd浓度的增加逐步下降。RAPD多态性与青
菜幼苗的生理指标具有显著的相关性。
（3）RAPD谱带可以作为监测青菜生长遭受重金
属污染伤害的生物标记物，结合生理生化指标可以为
青菜品种的 Cd污染毒性评价提供依据。
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