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随着工业技术的发展,重金属在土壤中的含量越来越高。其中主要通过工业生产过程和磷肥进入环境,在农业土壤中可以达到高度积累并易被植物吸收。镉(Cd)是一种高度有毒的重金属元素,对人体、动物和植物都会造成很大的毒害。Cd2+作用于植物可以引起植物生长受阻和活性氧(ROS)的累积,导致植物叶肉细胞中叶绿体结构的改变,以及植物自噬性细胞死亡。但是,用外源水杨酸(SA)处理植物种子能够影响植物ROS的产生,减轻Cd2+对植物的毒害作用。因此,研究并获得对重金属毒害起缓解作用的影响因子是非常有意义的。
本文主要研究SA对Cd2+诱导的光化学损伤和自噬性细胞死亡的缓解作用以及Cd2+胁迫下自噬的发生机理,利用无损伤的检测手段叶绿素荧光技术、激光共聚焦显微技术、流式细胞技术和延迟荧光技术对叶绿素荧光参数变化、ROS的产生、细胞活性以及自噬小体进行检测,对SA的缓解作用机制和自噬机制进行研究探讨。
综上所述,在Cd2+胁迫下,拟南芥叶绿体的结构受到损伤,叶片细胞中有大量ROS产生并导致植物细胞的死亡。在WT和NahG拟南芥中,叶绿素荧光参数初始荧光F0上升而最大光化学效率Fv/Fm,非光化学猝灭qN和光合电子传递链反应曲线ETR下降,且延迟荧光参数的结果也与此相吻合。而且,NahG拟南芥对Cd2+更为敏感。这些结果显示,Cd2+对光合作用的损伤作用。Cd2+诱导的细胞死亡可能是自噬性细胞死亡。光合损伤和自噬性细胞死亡受到氧化胁迫的调节,SA预处理可以通过减少RoS的产生来达到缓解Cd2+毒害的效果。而短时间的Cd2+处理可以诱导NADPH氧化酶依赖的自噬途径的发生,从而起到保护植物免受氧化胁迫和细胞死亡的作用。