全 文 ：一氧化氮对小麦叶片镍毒害的缓解作用
?
王松华 , 周正义 , 何庆元 , 王晓鹏 , 宋李红 , 陆晓明
( 安徽科技学院生命科学学院 , 安徽 蚌埠 233100 )
摘要 : 采用溶液培养法研究了重金属镍 (Ni ) 对扬麦 158 ( Triticum aestivumL) 幼苗生长的影响及外源一氧化
氮 (NO) 对 Ni 毒害的缓解作用。结果表明 , 100μmol?L Ni 处理显著抑制小麦幼苗生长 , 导致叶绿素含量下
降 , 丙二醛 (MDA) 含量显著升高 , 且叶片过氧化物酶 (POD)、超氧化物歧化酶 (SOD) 和谷胱甘肽转硫酶
(GST) 等抗氧化酶活性升高。400μmol?L 硝谱钠 (SNP, NO供体 ) 预处理 2 d, 能够明显减轻 Ni 毒害 , 使叶
绿素和 MDA 含量基本恢复至对照水平。NO可能是通过提高 APX 和 GR 等抗氧化酶的活性及谷胱甘肽含量而
增强植株抗氧化能力 , 显著减轻由 Ni 导致的叶片 Ca和 Fe含量下降而增强小麦幼苗抵御 Ni 毒害的能力。
关键词 : 小麦 ; 镍 ; 一氧化氮 ; 抗氧化酶
中图分类号 : Q 945 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700 (2007) 01 - 115 - 07
Nitric Oxide Alleviates the Nickel Toxicity in Wheat Seedlings
WANG Song-Hua, ZHOU Zheng-Yi , HE Qing-Yuan, Wang Xiao-Peng,
SONG Li-Hong, LU Xiao-Ming
( Life Science College, Anhui Science and Technology University, Bengbu 233100 , China)
Abstract: Effects of nickel onthegrowth of wheat seedlings cultivated in solution and the alleviation of nitric oxide (NO)
on the nickel toxicity were explored . Treatment of nickel at 100μmol?L caused dramatically reduction in seedling growth,
decrease in chlorophyll levels and increase in MDA levels, and the increase in the activities of anti-oxidant enzymes, su-
peroxide dismutase (SOD) , guaiacol peroxidase (POD) , and glutathione S-transferase (GST) in leaves . However, pre-
treatment of sodium nitroprusside (SNP) , a NO donor, at 400μmol?L for 2 days alleviatessignificantly the nickel-induced
symptom . The levels of chlorophyll and MDA in NO-pretreated seedlings were restored to the levels in the control . It is
postulated that NO enhances the capacity of antioxidation in seedlings by increasing the activity of ascorbate peroxidase
(APX) and glutathionein reductase (GR) , andthe levelsof glutathione, andmitigates reductionof contents of calciumand
iron induced by nickel .
Key words: Wheat ( Triticumaestivum) ; Nickel ; Nitric oxide; Antioxidant enzyme
一氧化氮 (Nitric oxide, NO) 是最简单的生
物活性分子之一。长期以来 , 植物学家一直把其
当作有害的空气污染物。近十几年的研究表明 ,
NO是一种与乙烯同等重要的新型植物激素 , 在
植物体内主要通过一氧化氮合酶 ( Nitric oxide
synthase, NOS) 和硝酸还原酶 (Nitrate reductade,
NR) 催化合成 , 广泛参与植物生命活动的许多
过程 , 尽管其机理仍有待进一步研究。NO 作为
信号分子可促进植物不定根的发生、种子萌发、
打破种子休眠等 (Lamotte等 , 2005) 。同时 , NO
具有缓解植物生物与非生物胁迫作用 , 如病原菌
侵染、盐害、紫外线照射、干旱胁迫等 (An等 ,
2005; Zhang 等 , 2005 )。 Beligni and Lamattina
(1996 ) 证实了外源 NO 能缓解马铃薯因喷施敌
云 南 植 物 研 究 2007 , 29 (1) : 115～121
Acta Botanica Yunnanica

? ?基金项目 : 安徽省教育厅科研项目 (2005KJ155)、安徽省重点科研项目 (04023070)、安徽技术师范学院专项基金 (ZRC200426)
收稿日期 : 2006 - 03 - 10 , 2006 - 05 - 23 接受发表
作者简介 : 王松华 (1970 - ) , 硕士 , 副教授。 E-mail : shwang70@yahoo. com. cn
草快和百草枯两种除草剂而引起的活性氧介导的
氧化损伤。Zhao 等 (2004 ) 研究表明 NO 能够刺
激芦苇质膜 H+ -ATPase基因的表达而降低细胞对
Na
+ 吸收、提高细胞对 K + 吸收 , 增强芦苇耐盐
性。NO 可减轻 Cd 胁迫对向日葵叶片、Cd 胁迫
对羽扇豆根系及 Al 对决明子根系、Cu对水稻离
体叶 片 的 伤 害 ( Laspina 等 , 2005; Wang and
Yang, 2005; Yu 等 , 2005; Kopyra and Gwozdz,
2003)。外源 NO能否缓解植物镍 (Ni ) 毒害国内
外尚少见报道。
Ni 是高等植物的必需微量元素 ( Eskew等 ,
1983) , 参与氮素利用、叶片花序衰老的调控及
抗真菌病害等生理过程 , 也是植物脲酶活性中心
组成成分。然而 , 过量 Ni 会对植物产生毒害作
用。Ni 虽不能象 Cu、Fe等可变价金属发生 Fent-
en型 Haber-Weiss 反应催化超氧阴离子 ( O2 - . )
和过氧化氢 ( H2 O2 ) 生成羟基自由基 , 但过量
Ni 也可诱导植物细胞活性氧水平升高 , 诱导膜
脂过氧化使细胞受害甚至死亡 , 从而加速植物衰
老 , 严重地影响水稻、小麦等农作物产量和品质
(王海华等 , 2001; Baccouch等 , 1998 )。植物细
胞内的 SOD、POD、CAT 和 APX 等抗氧化酶可以
在一定程度上抵御 Ni 胁迫造成的氧化迸发。一
般认为 , POD 活性的升高是植物对逆境所造成的
氧化胁迫的保护反应 , 但近期的研究表明 POD
在植物衰老过程中活性升高 , 抗逆境胁迫能力弱
的品种 POD 活性较抗逆境胁迫能力强的高 , 因
而认为是产生 H2 O2 有关的酶 (Neill 等 , 2002;
Mittler, 2002; Tewari 等 , 2002; 程艳丽 和宋纯
鹏 , 2005)。GST 则能将膜脂过氧化产生的有机
氢过氧化物催化还原成毒性较小的单羟基醇类。
SOD 能将 O2 - . 歧化为 H2 O2 , CAT 和 APX 则负责
清除 H2 O2 。此外 , 普遍存在于植物叶片和根系
中抗坏血酸 - 谷胱甘肽 (AsA-GSH) 循环也是清
除 H2 O2 的重要途径。这一途径主要由 3 种可以
相互转化的氧化还原对 ( 还原型?氧化型谷胱甘
肽、还原型?氧化型抗坏血酸、还原型?氧化型辅
酶 I ) 及 4 种氧化还原酶 (抗坏血酸过氧化物酶
APX、单脱氢抗坏血酸还原酶、双脱氢抗坏血酸
还原酶、谷胱甘肽还原酶 GR ) 组成 , 其中 APX
和 GR 为该途径的关键酶 (Mittler, 2002) 。植物
各种抗氧化酶和 AsA-GSH 循环参与过量重金属
处理时活性氧的清除。Baccouch 等 ( 1998 ) 研究
玉米叶片对过量 Ni 处理的反应时观察到 SOD、
POD、CAT、APX 和 GR 活性均上升。我们前期
的研究亦表明 , 过量 Cu 处理印度芥菜可刺激根
中抗坏血酸和谷胱甘肽含量的上升 , 提高 APX
和 GR 酶活性 , 从而增 强 AsA-GSH 循环清 除
H2 O2 的能力 (Wang等 , 2004)。
本文以扬麦 158 为材料 , 采用溶液培养法 ,
探讨外源 NO 对 Ni 毒害下小麦幼苗生长及各种
抗氧化酶活性的影响 , 发现一定浓度的外源 NO
预处理对小麦叶片 Ni 毒害具有缓解作用。
1 材料与方法
1 .1 材料培养与处理
选取均 一、饱满 的扬麦 158 ( Triticum aestivum L
Yangmai 158) 种子 , 用 0 .1 % HgCl2 消毒 5 min, 自来水冲
洗 3～4 次 , 蒸馏水冲洗 2～3 次。于 (22±2)℃培养箱
内 , 漂浮在塑料网上暗催芽 4 d。选取长势一致的幼苗转
至 1?2 强度 Hoagland营养液中培养 8 d, 用 HCl 或 NaOH
调 pH 至 5 .5±0 .1。用 NiCl - 聻2·6H 聻2 O 配制成浓度分别为 0、
50、100、200、400μmol?L 的 1?2 强度 Hoagland处理液或
用硝普钠 (Sodium nitroprusside SNP, NO 供体 ) 配制成浓
度分别为 0 , 50 , 100 , 200 , 400 , 800 , 2000μmol?L 的 1?2
强度的 Hoagland处理液 , 用 HCl 或 NaOH 调 pH 至 5 .5±
0 .1 , 各种处理设 3 个重复 , 隔 2 d更换一次处理液。处
理 4 d后 , 根据小麦幼苗的生长情况 , 筛选出合适的 SNP
和 NiCl2 浓度用于进一步实验。外源 NO 对 Ni 毒害缓解
效应实验设以下 3 个处理 , (1) 1?2 强度 Hoagland营养液
(CK , 不加 Ni 和 SNP) ; ( 2) 400μmol?L SNP; (3 ) 100
μmol?L Ni ; (4) 400μmol?L SNP 预处理 2 d+ 100μmol?L Ni。
其中处理组 (2) 和 (4) 先用 400μmol?L SNP预处理 , 而
其他组用 Hoagland营养液处理 2 d后 , (3 ) 和 ( 4) 再加
Ni 处理 4 d, 收集第 2 位叶 , 液氮速冻 , - 30℃冰箱冷冻
贮存待用。
1 .2 生理指标的测定
取 0 .5 g叶片按 1∶5 (w?w) 加入提取液 , 冰浴研磨至
匀浆 , 冷冻离心 (10 000 r?min, 30 min) , 取上清液作为
待测液。丙二醛 (MDA) 含量测定参照赵世杰等 (1994)
的方法。抗坏血酸过氧化物酶 (APX , EC1 .11 .1 .11) 活
性测定参照 Nakano and Asada (1981 ) 的方法。谷胱甘肽
还原酶 ( GR , EC1.6 .4 .2 ) 活性 测 定参 照 Knorzer 等
(1996) 的方法。谷胱甘肽转硫酶 ( GST, EC2 .5 .1.18 )
活性测定参照 Komives等 ( 1985 ) 的方法。过氧化氢酶
23 云 南 植 物 研 究 29 卷
(CAT, EC1 .11 .1 .6 ) 活性测定参照 Ananieva等 ( 2004 )
的方法。蛋白质含量测定参照 Brandford ( 1976 ) 的方法。
谷胱甘肽 (GSH) 含量和过氧化氢 (H2 O2 ) 含量测定参
照 Wang等 (2004) 的方法。Ni、Fe和 Ca含量的测定参
照 Yang等 (2001) 的方法。
1 .3 数据统计
以上实验均重复 3 次 , 取均值 , 数据统计采用
SPSS10 的 ANOVA 分析软件处理。
2 结果与分析
2 .1 ?不同浓度 SNP 和 Ni 对小麦幼苗地上部生长
的影响
0～2 000μmol?L SNP 处理 4 d, 小麦幼苗地上
部生物量变化情况如图 1A 所示。400μmol?L 以
下 SNP 处理组植株生长与对照均无显著差异 ( p
> 0 .05)。当 SNP 浓度达到 800 和 2 000μmol?L 时
则显著抑制小麦幼苗地上部生长 ( p< 0 .05) , 抑
制率分别为 26% 和 45%。鉴于此 , 在以下探讨
NO缓解小麦叶片 Ni 毒害效应实验时采用 400
μmol?L 浓度的 SNP。
如图 1B 所示 , 50μmol?L Ni 处理 4 d 已显著
抑制幼苗的生长 ( p< 0 .05) , 而 100μmol?L Ni 处
理抑制率达 55% , 且小麦幼苗表现出明显的 Ni
毒害症状 , 叶片黄化 , 叶组织坏死形成枯斑。随
着处理浓度的增加 , 枯死叶片逐渐增多 , Ni 抑
制生长和发育作用更加明显 , 400μmol?L Ni 则为
小麦幼苗的致死浓度 ( 资料未列出 )。
一般认为 , 重金属对植物 生长抑制 率为
50%左右的浓度为中等浓度 , 此浓度的重金属已
对植物生长发育造成一定的伤害 , 但此时植物又
能表现出一定的重金属抗性。鉴于此 , 在以下探
讨外源 NO 缓解小麦叶片 Ni 毒害效应实验时设
置对照 ( CK )、400μmol?L SNP (NO)、100μmol?L
Ni (Ni ) 和 100μmol?L Ni + 400μmol?L SNP (Ni +
NO) 4 种处理。
2 .2 INO 对 Ni 胁迫下小麦幼苗生长和叶绿素含
量的影响
由图 2A 可知 , 经 400μmol?L SNP 预处理 2 d
的小麦幼苗再用 100μmol?L Ni 处理 4 d, 其地上
部鲜重显著高于单一 Ni 处理组。且其生长状况
明显好于 100μmol?L Ni 单独处理组 , 叶片基本未
出现失绿及明显的枯死黄斑。然而 NO 并未完全
缓解 Ni 毒害作用 , 其地上部鲜重仍显著低于对
照组。 (预备实验显示 , 800μmol?L SNP 预处理不
但不能缓解 100μmol?L Ni 的毒害作用 , 反而会加
剧 Ni 毒害作用 )。
100μmol?L Ni 处理 4 d, 小麦幼苗叶片叶绿素
含量显著下降至对照的 46% ( p < 0.05 )。400
μmol?L SNP预处理可显著减轻 Ni 胁迫造成的叶绿
素含量下降 , 使其叶绿素含量基本恢复至对照水
平。SNP单独处理不影响叶绿素含量 (图 2B)。
2 .3 DNO 对 Ni 胁迫下小麦叶片中丙二醛、H2 O2
和 GSH 含量的影响
MDA 是膜脂过氧化产物 , 其含量是细胞膜
脂质过氧化作用水平的反映。如图 3A 所示 , 100
μmol?L Ni 处理诱导 MDA 含量显著上升至对照的
1 .52 倍 ( p< 0 .05) 。400μmol?L SNP 预处理可显
图 1 不同浓度 SNP ( A ) 和 Ni (B) 对小麦幼苗生长的影响
Fig . 1 Effects of SNP (A ) and Ni (B) at various concentrations on the growth of wheat seedlings
注 : * 表示与对照比较差异显著 p< 0 .05。 * Significantly different from controls, p< 0 .05 .
331 期 王松华等 : 一氧化氮对小麦叶片镍毒害的缓解作用
图 2 不同处理对小麦幼苗生长和叶绿素含量的影响
Fig . 2 Effects of different treatment on thegrowth and the chlorophyll content of wheat seedlings
CK : control ; NO: 400μmol?L SNP ; Ni : 100μmol?L Ni ; NO + Ni : 400μmol?L SNP + 100μmol?L Ni
注 : 不同字母表示差异显著 p< 0 .05。Different letters within columns indicate significantly different p< 0 .05
著降低 Ni 胁迫造成的植株叶片 MDA 含量的增
高。SNP 单独处理不影响叶片 MDA 含量。
100μmol?L Ni 单一处理组叶片 H2 O2 含量是对
照的 1.92 倍; 与 Ni 单一处理相比 , Ni + NO 处理
组叶片 H2 O2 的含量显著下降 , 但仍然显著高于对
照 (图 3B)。SNP 单独处理不影响叶片 H2 O2 含量。
100μmol?L Ni 处理叶片中 GSH 含量上升为对
照的 1 .39 倍 ; NO+ Ni 处理组 GSH 含量进一步上
升至对照的 1 .64 倍 (图 3C) 。SNP 单独处理不影
响叶片 GSH 含量。
2 .4 ?NO 对 Ni 胁迫下小麦叶片中 POD、CAT、
APX、GST、GR 和 SOD 活性的影响
由表 1 可知 , 100 μmol?L Ni 处理下 , POD、
CAT、APX、GST、GR 和 SOD 活性均有不同程度的
升高 , 但与对照相比有显著差异的只有 POD、
APX、GST 和 SOD, 分别上升至对照的 1 .95、1 .36、
图 3 不同处理对小麦叶片中 MDA ( A ) 、H2 O2 ( B)
和 GSH (C) 含量的影响
Fig . 3 Effects of different treatment on the MDA content (A ) ,
the H2 O2 content ( B) and the GSH content ( C) in wheat leaves
CK : control ; NO: 400μmol?L SNP; Ni : 100μmol?L Ni ;
NO + Ni : 400μmol?L SNP + 100μmol?L Ni
43 云 南 植 物 研 究 29 卷
表 1 不同处理对小麦叶片 POD、CAT、APX、 GST、GR 和 SOD 活性的影响 ( U?mg protein)
Table 1 Effects of different treatment on the activities of POD、CAT、APX 、GST、GR and SOD in wheat leaves
Treatment POD activity CAT activity APX activity GST activity GR activity SOD activity
CK 2 W. 86±0 =. 43c 64 . 40±4 ?. 32b 1 .04±0 . 02c 7 .12±0 f. 82b 30 K. 21±4 1. 34b 38 .32±1 .24b
NO 3 W. 04±0 =. 72c 60 . 23±2 ?. 89b 1 .27±0 . 16c 8 .35±0 f. 29b 28 K. 39±3 1. 68b 37 .39±3 .81b
Ni 5 W. 58±0 =. 76a 69 . 21±3 ?. 62b 1 .42±0 .06b 13 .08±1 z. 25a 38 K. 64±2 1. 95b 56 . 82±3 . 26a
Ni + NO 3 U. 96±1 ;. 13b 86 . 80±1 ?. 92a 2 .07±0 . 12a 14 .48±0 z. 67a 52 M. 26±4 3. 31a 61 . 34±4 . 28a
1 .42 和 1 .48 倍。与 Ni 单一处理相比 , NO + Ni
处理组 GST 和 SOD 酶活性并不受 NO 预处理影
响 , 但 NO 预处理能够显著提高 CAT 和 GR 酶的
活性 , 更进一步提高 APX 活性 , 而显著降低
POD酶活性。SNP 单独处理不影响叶片中 CAT
等 6 种抗氧化酶活性。
2 .5 ?NO 对 Ni 胁迫下小麦叶片中 Ni、Ca 和 Fe
元素含量的影响
由表 2 可知 , 对照组检测不到 Ni 元素 , 100
μmol?L Ni 单一处理 4 d时 , 植株叶片中 Ni 积累
量达到 3 .65 mg?kg。SNP 预处理并不影响叶片 Ni
含量。Ni 单一处理可显著降低植株叶片中 Ca和
Fe的含量 , 而 SNP 预处理则可显著减轻由 Ni 导
致的叶片 Ca和 Fe含量的下降 , 尤其是 Fe的含
量已恢复至对照水平。SNP 单独处理不影响叶片
Ca和 Fe元素含量。
表 2 不同处理对小麦幼苗叶片 Ni、Ca 和 Fe 含量的影响 (mg?kg)
Table 2 Effects of different treatment on the contents
of Ni , Ca and Fe in wheat leaves
Treatment Ni content Ca content Fe content
CK 0 U. 00b 57 I. 21±2 /. 36a 10 ?. 41±0 .68a
NO 0 U. 00b 54 I. 32±3 /. 15a 11 ?. 22±1 .26a
Ni 3 ?. 65±0 .32a 42 I. 37±1 /. 51c 7 .03±0 m. 44b
Ni + NO 3 ?. 37±0 .21a 49 G. 98±1 -. 83b 11 .84±0 .49a
3 讨论
Ni 虽然是高等植物生命活动必需的微量元
素 (Eskew等 , 1983) , 但超过生理浓度的 Ni 可
通过诱导活性氧的大量生成而使玉米、水鳖、水
稻、拟南芥及 Ni 超积累植物天蓝遏蓝菜等植物
细胞处于氧化胁迫状态 , 导致叶绿素含量下降、
膜脂过氧化产物 MDA 含量的升高 , 引起植株生
长受阻 ( Freeman 等 , 2004 , 2005; 张 小兰等 ,
2003; 王海华等 , 2001; Baccouch 等 , 1998) 。这
也为本研究结果所证实。100μmol?L Ni 处理 4 d,
小麦幼苗叶片 H2 O2 含量上升近 1 倍 , 叶片组织中
膜脂过氧化产物丙二醛含量上升 63% , 叶绿素含
量降至对照 46% , 植株生长抑制率达 55% ( 图 2、
3)。这可能是由于小麦幼苗叶片中产生 H2 O2 的
SOD和 POD 活性显著升高 , 而负责清除 H2 O2 的
CAT 和 GR 的活性无显著变化 , 尽管此时 APX 活
性有一定程度的升高 , 但不足以及时清除 Ni 胁
迫产生的过量 H2 O2 所致 (表 1 , 图 3 )。
研究表明 , NO 具有缓解生物与非生物胁迫
的能力 , 且这种缓解作用可能主要是通过以下途
径调节胁迫条件下活性氧代谢实现 : ① NO 作为
一种抗氧化剂可以直接与超氧阴离子反应产生过
氧亚硝酸根阴离子 , 后者可进一步与过氧化氢反
应生成亚硝酸根离子和分子氧 , 而直接清除活性
氧 ; ② NO 可以间接阻断由活性氧引发的脂质过
氧化链式反应; ③ NO 作为信号分子通过级联反
应提高 CAT、GR、APX 等抗氧化酶活性 , 从而能
够及时清除生物及非生物胁迫诱导产生的活性氧 ,
阻断膜脂过氧化 , 减轻细胞伤害 ( Laspina 等 ,
2005; Poliandri 等 , 2004)。NO 缓解氧化胁迫的机
制似乎在小麦幼苗叶片也存在。与 Ni 单一处理
相比 , NO 和 Ni 复合处理组 SOD 活性并不受 NO
处理影响 , 但可以显著降低叶片中 POD 酶活性 ,
减少 H2 O2 的生成量 ; 同时能够显著提高抗坏血
酸 - 谷胱甘肽循环的两个重要酶 APX 和 GR 酶的
活性 (表 1) , 使叶片 H2 O2 能及时得到清除 ( 图
3) , 减轻由 Ni 胁迫造成的氧化损伤 , 从而降低
叶片 MDA 的积累 , 保护了叶绿素免遭降解 , 最
终增强小麦幼苗抵御 Ni 毒害能力 ( 图 2 )。
NO预处理能够诱导 Ni 胁迫条件下小麦幼苗
叶片 APX 和 GR 等抗氧化酶活性升高与 Laspina
等 (2005) 和 Uchida 等 ( 2002 ) 研究结果一致。
其可能的机理是 : ① NO 诱导 APX 和 GR 酶编码
基因的表达 , 从而增加其酶蛋白含量而提高酶活
性 ; ② NO 对在细胞中已存在的酶蛋白进行翻译
后修饰而提高酶活性 ( Bogdan, 2001 )。但是 NO
对抗氧化酶活性的影响亦有相反的报道 , 如
531 期 王松华等 : 一氧化氮对小麦叶片镍毒害的缓解作用
Clark (2000) 等发现 , NO能与血红素中的 Fe结
合而可逆抑制烟草叶片 CAT、APX 和 POD 等血
红素酶活性。这可能与 NO 的浓度及处理方式不
同有关。此外 , 我们的研究表明 , 用 NO 供体
SNP 单独处理不并影响小麦幼苗叶片抗氧化酶的
活性 ( 表 1) , 因而在 NO 和 Ni 复合处理组 POD
酶活性显著降低可能不是由于 NO 直接与 POD 血
红素 Fe结合所致。
目前 , 关于植物 POD 生物学功能一直是学
术界争论的话题。比较公认的观点是 POD 具有
保护 ( 清除 H2 O2 ) 和伤害 ( 产生 H2 O2 ) 双重效
应 , 其具体的作用取决于植物材料和植物不同发
育阶 段 ( 杨淑 慎 和 高 俊 凤 , 2001 ) 。Wang 等
(2005) 的研究表明 , 与 Al 单独处理相比 , SNP
预处理可显著降低 Al 处理时决明子根 POD 活
性 , 减轻 Al 对根生长的抑制作用 , 而 SNP 单独
处理对 POD 活性无影响 , 并认为 POD 活性升高
是 Al 抑制根生长的原因 , 因为 POD 参与木质素
等次生代谢物的合成而使细胞伸缩性下降。Hsu
and Kao ( 2004 ) 在做外源 NO 减轻离体水稻叶片
Cd毒害时亦发现 SNP 处理可降低由 Cd胁迫引起
的 POD 活性的升高。Kopyra and Gwozdz ( 2003 )
在研究 NO 对 Cd 胁迫对羽扇豆根系缓解作用时
也发现 NO 抑制 POD 活性及其同工酶的表达。本
研究的结果表明 , 在小麦叶片遭受 Ni 胁迫时 ,
POD 活性的升高 ( 表 1) , 同时 H2 O2 水平的上升
(图 3 ) , 这可能是造成 Ni 毒害的原因之一。NO
预处理显著降低 Ni 和 NO 复合处理组 POD 活性 ,
使 H2 O2 含量下降 , 从而减轻叶片 Ni 毒害。
研究表明 , Cd、Pb、Ni 等重金属胁迫影响
植株根系对矿质元素的吸收 , 导致植株体内矿质
元素代谢紊乱 , 植株生长受阻。本研究结果显
示 , 100μmol?L Ni 单一处理可显著降低植株叶片
中 Ca和 Fe的含量 , 这可能是营养液中过量 Ni
存在竞争性地抑制了植株根系对 Ca和 Fe等矿质
元素的吸收 , 也可能是根系中大量 Ni 的积累而
限制了 Ca和 Fe向地上部的运输 , 从而导致叶片
失绿黄化。NO 预处理可显著减轻由 Ni 导致的叶
片 Ca和 Fe含量的下降 , 尤其是 Fe的含量已恢
复至对照水平 , 从而维持了植物体内矿质元素代
谢平衡。
目前普遍认为 , GSH 在抵御重金属的毒害中
有三重作用 ① GSH 作为 AsA-GSH 循环中的重要
成员 , 清除因重金属诱导产生的过量 H2 O2 ; ②
GSH 能直接与1 O2 、O2 - .、·OH 等活性氧 ( ROS)
发生非酶促反 应而清除 之 ( Freeman 等 2004 ,
Kuzniak等 2001 ) ; ③ GSH 是 GST 的底物 , 可清除
因·OH 造成的膜脂过氧化物和 DNA 氧化降解产物
(Drazkiewicz等 , 2003 )。Freeman ( 2004 , 2005) 等
研究表明 , 正常生长的 Ni 超积累植物 GSH 含量显
著高于非超积累植物 , 外源水杨酸主要是通过刺
激 GSH 合成途径中的丝氨酸转乙酰酶 (SAT ) 而
促进 GSH合成 , 提高拟南芥 Ni 耐性。本研究结果
表明 , NO单独处理并不影响小麦叶片 GSH 含量 ,
但 NO 预处理可显著提高 Ni 处理时 GSH 含量 (图
3)。其可能原因是; ① 通过级联反应提高 GR 活
性 (表 1) , 加速 GSSG 向 GSH 的转化 ; ② 与动物
细胞一样 , NO 通过增强 GSH 合成途径中的关键
酶γ-谷氨酰—半胱氨酸合成酶基因的表达而促进
GSH 的合成 (Moellering等 , 1998) ; ③ NO 作为信
号分子提高水杨酸含量 , 进而通过水杨酸刺激
SAT 而促进 GSH 合成。
〔参 考 文 献〕
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