镉敏感水稻突变体在镉胁迫下活性氧代谢的变化

从粳稻中花11为受体构建的经农杆菌介导的T-DNA插入水稻突变体库中获得了1个对镉敏感的突变体,野生型和突变体经Cd2+胁迫表型上有显著差异.结果表明:镉敏感水稻突变体地上部对Cd2+吸收与转运速率要快于野生型,膜脂过氧化程度更高;随Cd2+胁迫浓度的增加,O2.-和H2O2在叶片中的积累增加,诱导抗氧化代谢;敏感突变体叶片SOD的抗氧化胁迫能力是有限的,与野生型相比突变体叶片CAT受到更显著的抑制,可能是其对Cd2+胁迫更加敏感的生理原因.而叶片G-POD活性整体差异不显著.

Cd^(2+)诱导的镉敏感水稻突变体cadB-1叶片抗坏血酸循环的变化（英文）

【目的】镉离子(Cd2+)为非必需的微量元素,植物易从土壤中吸收并积累Cd2+,通过食物链进入人体内,对人类的健康造成重大威胁。为了阐明Cd2+诱导氧化胁制和抑制生长的机制,对Cd2+敏感水稻突变体(cad B-1)进行了水培试验。【方法】植物材料为水稻粳稻中花11(Oryza sativa L.ssp japonica variety,Zhonghua 11),经农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转入T-DNA/Ds的突变体库(M1代)。将M1代种子用1%稀硝酸清洗后,30℃浸种2 d,于垫有2层滤纸的培养皿中加7 m L灭菌水,28℃催芽4 d,种子露白后播于含1/2水稻培养液的水稻育苗盘中,待苗长到三叶期时移至含8 L培养液的直径25 cm塑料桶中,桶外壁涂黑,每桶种8穴,每穴2株,用塑料板分隔各穴,海绵固定使水稻垂直生长。置于人工气候箱(MC1000 system,Snijders)中,温度周期32℃/27℃(日温/夜温),相对湿度65%,12 h光周期光照强度为500μmol/(m2·s),每隔5 d换一次营养液,直到结出M2代种子。将中花11野生型与M2代突变体种子用以上同样方法培养,长到五叶期。以不加Cd2+作为对照,分别加入0.1、0.25、0.5和0.75 mmol/L Cd2+进行筛选,每种处理平行培养3桶,作为重复,共6001桶,每天定时观察。12 d后,发现0.5 mmol/L Cd2+中的中花11野生型没有死亡,而M2代突变体出现部分死亡。按所在位置,选取表型最明显的株系命名为cad B-1。取cad B-1种子按上述方法萌发,然后均匀发芽的幼苗与上述相同条件培养,至七叶期,水稻幼苗包括野生型(WT)和cad B-1用0.5 mmol/L Cd Cl2处理2、4、6、8和12 d。【结果】1)叶片中Cd和过氧化氢(H2O2)积累量cad B-1高于野生型;2)叶片中还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽、抗坏血酸和脱氢抗坏血酸及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸和氧型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸的比值都是cad B-1低于野生型;3)叶片中抗坏血酸氧化酶(ascorbate peroxidase,APX,EC 1.11.1.11),还原型谷胱甘肽酶(glutathione reductase,GR,EC 1.6.4.2),脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR,EC 1.8.5.1)和单脱氢抗坏血酸还原酶(monodehydroascorbate reductase,MDHAR,EC 1.6.5.4)活性都是cad B-1低于野生型。【结论】cad B-1具有低水平的抗氧化剂和抗氧化酶活性。此外,cad B-1比WT积累更多的Cd从而产生更多的活性氧(reactive oxygen species,ROS)。也就是说,与野生型相比,cad B-1更缺乏防御力来清除更多的活性氧,从而导致较低的生长势和对Cd的敏感。