铜、镉胁迫下外源NO介导的番茄解毒途径

摘要：一氧化氮（NO）作为信号分子,在抵御重金属胁迫中起重要作用,但对不同离子胁迫下的解毒机制尚缺乏研究.本研究采用营养液培养法,研究了铜（Cu）、镉（Cd）单一或复合胁迫下,番茄幼苗对Cu、Cd的吸收转运特性及对外源NO的响应机制.结果表明:50μmol·L^-1的Cu²⁺、Cd²⁺均显著抑制番茄植株的生长,其中Cd胁迫对生长的抑制效应远高于Cu胁迫.Cu、Cd单一或复合胁迫均使番茄根系Cu、Cd含量显著升高,但根系对Cu、Cd吸收存在严格选择性.根细胞对必需元素Cu表现出"奢侈吸收"的现象,而对毒性较强的Cd则吸收相对较少,胞内Cd浓度仅为Cu的1/10左右.外源NO处理可不同程度地缓解Cu、Cd胁迫,其中缓解Cd胁迫的效能更强.番茄对被动进入细胞的Cu、Cd具有相似的解毒机制:一方面,Cu、Cd胁迫诱导细胞质中产生谷胱甘肽（GSH）、植物螯合肽（PCs）和金属硫蛋白（MTs）,络合过多的Cu、Cd离子,降低其生物毒性;另一方面,过多的Cu、Cd离子或螯合物被转运至液泡区隔化.外源NO通过调控GSH-GSSG（氧化型谷胱甘肽）氧化还原状态及GSH-PCs代谢方向的改变,促进Cu、Cd离子转运至液泡区隔化来缓解胁迫抑制; NO还可诱导植株叶片或根系表达更多的金属硫蛋白、GSH和PCs,而且上述响应普遍存在叠加效应.这可能是NO介导番茄对Cu、Cd胁迫的另一主要解毒途径.

关键词：

番茄; 铜胁迫; 镉胁迫; 一氧化氮; 谷胱甘肽; 植物螯合肽;

基金资助：

山东省高等学校科技计划项目（J16LF02）；国家重点研发计划项目（SQ2018YFD080066）；山东省自然科学基金重大基础研究项目（ZR2018ZC2363）；山东农业大学双一流建设优势团队项目（SYL2017YSTD01）资助~~；