一氧化氮介导水稻耐镉胁迫的作用机制研究

一氧化氮（NO）是一种普遍存在于植物体内的信号分子，在调节植物生长发育、诱导植物抵抗生物和非生物胁迫方面具有重要作用。但是，关于镉胁迫下植物体内NO的产生、调控机理及其与耐镉性关系等方面的相关研究报告甚少，许多问题尚不清楚。本项目以不同耐镉性的水稻基因型为材料，通过研究镉胁迫下水稻植株体内NO的代谢规律及其与耐镉性的关系；外源NO处理对水稻植株体内NO代谢的影响及其与水稻对镉胁迫反应的关系；镉胁迫下水稻植株体内NO的来源及调控机理；镉胁迫下NO介导的镉吸收、分布、氧化还原状态、GSH和PC的生物合成过程，探明NO作为信号分子在水稻耐镉性中的作用及其机理，为进一步揭示植物的镉毒和耐镉性机理以及耐镉性状的遗传改良提供理论依据，同时也为生产上通过采用化学调控措施来调节植物内源的NO水平，增强植物的抗逆性提供技术支持。

重金属污染是全球关注的重要环境问题。一氧化氮（NO）是一种普遍存在于植物体内的信号分子。本项目通过研究在Cd胁迫条件下，Cd敏感和耐性水稻体内NO含量和NO合成相关酶活性变化，外源SNP对不同耐性水稻种子萌发、幼苗生长、镉吸收和分布、谷胱甘肽（GSH）、植物螯合肽（PC）和其相关酶以及氧化还原对（ASC/DHA，GSH/GSSG，NADPH/NADP+）的影响。研究结果表明：随着Cd处理浓度的增加，不同耐性水稻植株体内NO含量先升高后下降；随着胁迫时间的延长，较高浓度Cd胁迫造成NO含量下降，特别是敏感型水稻；较高浓度Cd胁迫明显抑制NOS和NR活性，其中根系NOS活性受抑更明显；PTIO、LNNA处理均明显降低NO的含量，相比之下，NaN3处理对水稻体内NO含量的影响较小。镉胁迫上水稻种子萌发和幼苗生长对SNP呈现出浓度效应，对种子萌发和幼苗生长最适缓解浓度分别为30 μmol/L SNP和100 μmol/L SNP。外源SNP处理能明显促进水稻植株的生长、根系活力、抗氧化酶系统活性，降低植株体内Cd的积累量、氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态Cd含量，特别是敏感型水稻。随着Cd浓度的增加和处理时间的延长引起不同耐性水稻植株体内GSH含量下降，PC含量增加，GR、GST、GSH/GSSG、AsA/DHA、NADPH/NADP+三个比值不同程度的下降，外源SNP处理能明显提高水稻植株体内GSH含量、GR活性、GSH/GSSG、AsA/DHA、NADPH/NADP+的比值，而NO清除剂、SNP分解的的残余物NO2-和K4Fe(CN)6并未表现现SNP的作用。