植物学报 ›› 2022, Vol. 57 ›› Issue (2): 171-181.DOI: 10.11983/CBB21191
艾金祥1, 宋嘉怡1, 严浙楠1, 王志超1, 陈文倩1, 吴玉环2,3, 王燕燕1, 潘蕾蕾1, 许俞韬1, 刘鹏1,*()
收稿日期:
2021-11-10
接受日期:
2022-02-07
出版日期:
2022-03-01
发布日期:
2022-03-24
通讯作者:
刘鹏
作者简介:
*E-mail: sky79@zjnu.cn基金资助:
Jinxiang Ai1, Jiayi Song1, Zhenan Yan1, Zhichao Wang1, Wenqian Chen1, Yuhuan Wu2,3, Yanyan Wang1, Leilei Pan1, Yutao Xu1, Peng Liu1,*()
Received:
2021-11-10
Accepted:
2022-02-07
Online:
2022-03-01
Published:
2022-03-24
Contact:
Peng Liu
摘要: 铅胁迫是影响植物生长的主要非生物因素之一。以二年生虎舌红(Ardisia mamillata)和朱砂根(A. crenata)为实验材料, 探究外源褪黑素(MT)处理对不同浓度铅胁迫下2种植物生理响应及DNA损伤的调控效应。结果表明, 相同处理时间内, 随着铅胁迫浓度的升高, 虎舌红与朱砂根的3种抗氧化酶活性、脯氨酸(Pro)及可溶性蛋白(SP)含量均先升高后降低, 而丙二醛(MDA)含量先降低后升高, 根尖胼胝质含量持续升高, 根系DNA损伤加剧。施加适宜浓度的外源褪黑素(MT)后, 不同浓度铅胁迫下2种植物的抗氧化酶活性得到有效增强, 且均在100 µmol∙L-1 MT处理时达到最大值, Pro和SP含量均显著升高, MDA含量则先显著降低而后缓慢升高, 根尖胼胝质含量持续增加, 根系DNA损伤得到改善; 随着MT浓度的持续升高, 其缓解作用逐渐减弱。相较于虎舌红, 朱砂根对铅胁迫的抗性更强, 生理响应更稳定。施加外源MT可有效缓解铅胁迫对虎舌红和朱砂根的毒害作用(缓解效果朱砂根>虎舌红), 增强二者对铅毒的耐受性, 其中100 µmol∙L-1 MT处理下缓解效果最佳。研究揭示了虎舌红和朱砂根抗铅性的优劣及外源MT对铅毒的缓解效应, 为紫金牛属植物抗铅性研究提供理论参考。
艾金祥, 宋嘉怡, 严浙楠, 王志超, 陈文倩, 吴玉环, 王燕燕, 潘蕾蕾, 许俞韬, 刘鹏. 褪黑素对铅胁迫下虎舌红和朱砂根生理响应及DNA损伤的调控效应. 植物学报, 2022, 57(2): 171-181.
Jinxiang Ai, Jiayi Song, Zhenan Yan, Zhichao Wang, Wenqian Chen, Yuhuan Wu, Yanyan Wang, Leilei Pan, Yutao Xu, Peng Liu. Effects of Exogenous Melatonin on Physiological Response and DNA Damage of Ardisia mamillata and A. crenata Under Lead Stress. Chinese Bulletin of Botany, 2022, 57(2): 171-181.
图1 不同浓度褪黑素处理对铅胁迫下虎舌红(A-C)和朱砂根(D-F)抗氧化酶系统的影响 Pb0、Pb100和Pb600表示铅浓度分别为0、100和600 µmol∙L-1; MT0、MT50、MT100、MT150和MT200表示褪黑素处理浓度分别为0、50、100、150和200 µmol∙L-1。不同小写字母表示相同时期不同处理组间在0.05水平差异显著。
Figure 1 Effects of different concentrations of melatonin on antioxidant enzyme system of Ardisia mamillata (A-C) and A. crenata (D-F) under lead stress Pb0, Pb100, and Pb600 represent 0, 100, and 600 µmol∙L-1 of Pb, respectively; MT0, MT50, MT100, MT150, and MT200 represent 0, 50, 100, 150, and 200 µmol∙L-1 of melatonin, respectively. Different lowercase letters indicate significant differences among the treatments during the same stage at 0.05 level.
图2 不同浓度褪黑素对铅胁迫下虎舌红与朱砂根叶片丙二醛(MDA) (A, B)、脯氨酸(Pro) (C, D)和可溶性蛋白(SP) (E, F)含量的影响 (A), (C), (E) 虎舌红; (B), (D), (F) 朱砂根。Pb0、Pb100、Pb600、MT0、MT50、MT100、MT150和MT200同图1。不同小写字母表示相同时期不同处理组间在0.05水平差异显著。
Figure 2 Effects of different concentrations of melatonin on the contents of malondialdehyde (MDA) (A, B), proline (Pro) (C, D) and soluble protein (SP) (E, F) in leaves of Ardisia mamillata and A. crenata under lead stress (A), (C), (E) Ardisia mamillata; (B), (D), (F) A. crenata. Pb0, Pb100, Pb600, MT0, MT50, MT100, MT150, and MT200 are the same as shown in Figure 1. Different lowercase letters indicate significant differences among the treatments during the same stage at 0.05 level.
图3 不同浓度褪黑素对铅胁迫下虎舌红与朱砂根根尖胼胝质含量的影响 Pb0、Pb100、Pb600、MT0、MT50、MT100、MT150和MT200同图1。不同小写字母表示相同时期不同处理组间在0.05水平差异显著。
Figure 3 Effects of different concentrations of melatonin on callose content in root tips of Ardisia mamillata and A. crenata under lead stress Pb0, Pb100, Pb600, MT0, MT50, MT100, MT150, and MT200 are the same as shown in Figure 1. Different lowercase letters indicate significant differences among the treatments during the same stage at 0.05 level.
图4 不同浓度褪黑素对铅胁迫下虎舌红和朱砂根彗星尾长(A)、尾部DNA含量(B)及尾距(C)的影响 Pb0、Pb100、Pb600、MT0、MT50、MT100、MT150和MT200同图1。不同小写字母表示相同时期不同处理组间在0.05水平差异显著。
Figure 4 Effect of different concentrations of melatonin on tail length (A), tail DNA content (B), and tail moment (C) of Ardisia mamillata and A. crenata under lead stress Pb0, Pb100, Pb600, MT0, MT50, MT100, MT150, and MT200 are the same as shown in Figure 1. Different lowercase letters indicate significant differences among the treatments during the same stage at 0.05 level.
图5 不同浓度褪黑素对铅胁迫下虎舌红(A)和朱砂根(B)根系DNA损伤的影响 Bars=20 μm
Figure 5 Effects of different concentrations of melatonin on DNA damage in roots of Ardisia mamillata (A) and A. crenata (B) under lead stress Bars=20 μm
图6 不同浓度褪黑素对铅胁迫下虎舌红(A)和朱砂根(B)根系Olive尾距(OTM)值的影响 Pb0、Pb100、Pb600、MT0、MT50、MT100、MT150和MT200同图1。不同小写字母表示相同时期不同处理组间在0.05水平差异显著。
Figure 6 Effects of different concentrations of melatonin on Olive tail moment (OTM) value in roots of Ardisia mamillata (A) and A. crenata (B) under lead stress Pb0, Pb100, Pb600, MT0, MT50, MT100, MT150, and MT200 are the same as in Figure 1. Different lowercase letters indicate significant differences among the treatments during the same stage at 0.05 level.
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