镉安全水稻材料根系细胞壁果胶对镉的响应特征

杨釜; 余海英; 黄化刚; 李芹; 李廷轩; 《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：[目的]研究镉(Cd)处理下水稻根系细胞壁果胶对Cd胁迫的响应,进一步深化Cd安全水稻材料根系细胞壁Cd的固持机制.[方法]以Cd安全水稻材料D62B为研究对象,普通材料Luhui17为对照进行水培试验.设4个Cd质量浓度处理:0 mg/L (CK)、0.5 mg/L (Cd0.5)、1.0 mg/L (Cd1)、2.0 mg/L (Cd2) .在水稻分蘖期采集根系样品,分析细胞壁多糖中果胶、半纤维1、半纤维2以及残渣部分的Cd含量,测定果胶糖醛酸含量、果胶酯化度、果胶甲酯酶(PME)活性、根系过氧化氢(H2O2)含量以及细胞壁过氧化物酶(POD)活性,进而分析根系细胞壁果胶对Cd的响应特征.[结果]1) Cd胁迫下,D62B和Luhui17根系细胞壁果胶合成增加,根系细胞壁低酯化和高酯化果胶糖醛酸含量均表现为D62B高于Luhui17.Cd处理下D62B根系细胞壁低酯化和高酯化果胶糖醛酸含量较对照分别增加了13.21%~71.82% 和22.10%~64.27%,Luhui17分别增加了24.14%~137.86%和13.12%~41.26%.2) Cd1、Cd2处理下D62B和Luhui17根系细胞壁果胶酯化度和PME活性较CK处理均升高;相同Cd处理下D62B根系细胞壁PME活性显著高于Luhui17.3) Cd诱导两类水稻材料根系H2O2积累、影响细胞壁POD活性;Cd胁迫下,D62B根系H2O2含量和细胞壁POD活性较Luhui17更低,PME对果胶去甲酯化作用更强.[结论]Cd胁迫下,Cd安全水稻材料D62B根系细胞壁中低酯化和高酯化果胶合成能力均强于普通材料,且具有更高的PME活性,进而可提供更多的Cd结合位点,表现出较强的Cd结合能力,有利于D62B根系滞留Cd.

关键词： 镉安全水稻材料 细胞壁 果胶 去甲酯化作用