芹菜对镉、铅胁迫的生理响应及抗氧化酶基因表达特性分析

为探讨芹菜在重金属镉、铅胁迫下的生理变化规律和抗氧化酶基因的表达特性,采用营养液培试验,研究镉(Cd)、铅(Pb)单一及复合胁迫对芹菜体内Cd/Pb富集、叶绿素、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量及抗氧化酶(SOD、POD)活性的影响,并用RT-q PCR技术检测了根尖细胞内抗氧化酶基因(Cat、Gpx、Mn-sod及Apx)的表达特性。结果表明,Cd^(2+)、Pb^(2+)单一及复合胁迫下芹菜茎叶中Cd^(2+)、Pb^(2+)含量均随胁迫浓度增大而逐渐增大,说明芹菜对Cd^(2+)、Pb^(2+)的吸收互为协同作用;6~8 mg·L-1Cd^(2+)和60~80 mg·L-1Pb^(2+)单一及复合处理对芹菜整个生长期内叶绿素、MDA、GSH含量及SOD、POD活性的影响均达到极显著水平(P<0.01);低浓度下单一及复合胁迫对叶绿素合成有促进效应,高浓度、长时间胁迫时,叶绿素含量显著降低;单一及复合胁迫对MDA、GSH含量及SOD、POD活性的影响均为Cd^(2+)-Pb^(2+)交互>Cd^(2+)>Pb^(2+),但单一Cd^(2+)浓度≥4 mg·L-1时,叶绿素含量大于Cd^(2+)-Pb^(2+)交互及单一Pb胁迫;Cd^(2+)、Pb^(2+)对芹菜叶POD和SOD活性的影响相似,均表现为"低促高抑";MDA、GSH含量随重金属浓度的升高而逐渐增加;单一及复合处理下Cat、Gpx、Mn-sod及Apx表达模式基本一致,其表达量的降低幅度为Cd^(2+)-Pb^(2+)交互>Cd^(2+)>Pb^(2+)。综上,Cd^(2+)、Pb^(2+)胁迫对芹菜的生理和抗氧化系统均造成了一定的损伤,二者具有协同性,这为江西省鄱阳湖区芹菜的安全生产提供了理论依据。

镉、铅胁迫对芹菜生长及抗氧化酶活性的影响

采用外源添加重金属和营养液水培试验研究了重金属镉（Cd）、铅（Pb）单一及复合污染对芹菜生长周期的生长及根系活力、脯氨酸（Pro）含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明：（1）6~8 mg/L Cd和60~80 mg/L Pb单一及复合处理对芹菜全生长期内生物量、株高、根系活力、脯氨酸及抗氧化酶活性（SOD、POD）的影响均达到极显著性效应（P〈0.01）;（2）低浓度Cd（≤2 mg/L）、Pb（≤20 mg/L）及Cd-Pb复合（≤（2＋20）mg/L）条件下,镉、铅污染对芹菜植株生物量、株高具有促进效应,而高浓度、长时间胁迫时,植株生物量及受到明显的抑制（P〈0.01）;（3）Cd、Pb单一及复合胁迫对芹菜植株生物量、株高、根系活力、脯氨酸及抗氧化酶活性（SOD、POD）的影响毒性由大到小依次均为Cd-Pb交互、Cd、Pb、CK;（4）低浓度、短时间重金属处理对芹菜根系活力的影响不显著;但高浓度、长时间处理时,根系活力变化呈现极显著负相关性（P〈0.01）;（5）Cd、Pb对芹菜叶POD和SOD活性的影响相似,都表现为低浓度下促进酶活性,而高浓度下抑制酶活性;（6）重金属浓度越高,芹菜叶片内诱导合成脯氨酸越多,这可在一定程度上缓解重金属污染对芹菜植株的毒害作用。