番茄细胞壁果胶累积重金属厲Cd机制研究

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1、论文分类号；１０７０８：２学校代码学号：１５０３００７ｍ浼蚤＃我大莩ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＭＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ＇ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＭ细臟胶廳金属Ｃｄ机制研究■教师姓名：郭军康教授学科名称：环境科学ｍｊｎ１论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：麗年５月ｆ■ｙＩ申请理学硕士学位论文论文题目：番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究学科门类：理学一级学科：环境科学培养单位：环境科学与工程学院硕士生：周冉导师：郭军康教授2018年5月S

2、tudyofMechanismforCadmiumAccumulationbyPectininTomatoCellWallAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByRanZhouSupervisor:Prof.JunkangGuoMay2018番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究摘要镉（Cadmium，Cd）是生物非必需元素，具有较强

3、的生物毒性，当Cd含量超标时，不但会抑制植物生长还会富集在农作物体内进而影响人体健康。研究表明细胞壁在植物抗逆境生理过程中起着关键性的作用，但关于细胞壁各组分解毒机制、细胞壁基因调控抗性机理等探讨还不够全面。本论文在前人研究的基础上，以常食果蔬番茄为研究对象，探讨了番茄细胞壁与Cd的结合位点，果胶含量及甲酯酶（PME）活性与细胞壁Cd累积量的关系以及果胶半乳糖醛酸基转移酶基因（LeQUA1）、果胶甲酯酶基因（LePME1）在调控番茄抗镉机理过程中的作用等。主要研究内容和结果如下：（1）在探究番茄细胞壁对重金属Cd的吸附固定机制过程中，对提取的番茄各器官细胞壁进行改性处理，通

4、过吸附实验研究改性前后细胞壁对Cd的吸附速率和吸附量的影响。随着吸附时间的增加，吸附速率逐渐减慢，吸附增量也相应随之减少。480min左右，番茄各器官细胞壁吸附量达到饱-1和，饱和吸附量在1.00mg.g左右。与未改性空白组相比，酯化改性、甲基化程度调节、果胶含量调节等处理均使得细胞壁吸附Cd含量降低。说明细胞壁酯化程度、果胶甲基化程度及其含量对番茄吸附固定Cd起着关键性的作用。运用傅里叶红外光谱技术对化学改性前后、Cd胁迫前后细胞壁有机官能团进行表征，Cd胁迫前后细胞壁羟基、羧基等吸收峰峰强和峰位都2+有不同程度的改变。研究发现果胶是细胞壁结合Cd的主要部位之一。另2+外

5、，胁迫条件下细胞壁中羟基、羧基主要与Cd发生交互作用，是其主要结合位点。（2）对番茄幼苗进行不同水平Cd胁迫处理，分离提取番茄根、茎、叶等不同器官细胞壁、果胶、果胶甲酯酶（pectinmethylesterase，PME）等组分。探究不同浓度Cd胁迫对番茄不同器官细胞壁果胶含量及果胶甲酯酶活性的影响。随着Cd胁迫浓度的增加，番茄幼苗各器官Cd含量显著增加，Cd在各器官的含量分布为根>茎>叶，番茄细胞壁及果胶Cd含量分布均为根>茎>叶。实验结果显示番茄细胞壁果胶累积Cd含量占细胞壁累积量的12~27%左右，表明果胶是植物细胞壁累积重金属Cd的主要结合部位。与此同时，随着胁迫浓

6、度的增加，果胶半乳糖醛酸含量也有所增加，番茄细I番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究胞壁PME活性升高。果胶半乳糖醛酸含量及PME活性与细胞壁Cd含量呈正相关。（3）采用RT-PCR研究果胶半乳糖醛酸基转移酶基因（LeQUA1）、果胶甲酯酶基因（LePME1）调控番茄累积Cd机制。结果表明，和CK组相比，Cd胁迫处理12h、24h，LeQUA1基因表达分别下调30.02%、上调158.08%。Cd胁迫处理36h后，LeQUA1基因表达略微有所下调。Cd胁迫处理14天时，LeQUA1基因表达明显上调了68.62%。和CK组相比，Cd胁迫处理12h时，LePME1基因表达量下调

7、了54.83%。Cd胁迫处理24h、36h时，LePME1基因表达量变化较小。Cd胁迫处理14天时，LePME1基因表达上调了79.69%。进一步地，对不同Cd胁迫时间下的差异表达量进行了比较。与Cd胁迫处理12h时相比，在番茄幼苗后续生长过程中，LeQUA1基因在Cd胁迫24h、36h和14天时表达量上调，分别是12h的3.69、1.30和2.41倍；与此同时，LePME1基因在Cd胁迫24h、36h和14天时的表达量也均上调，分别是12h的2.37、1.91和3.98倍。关键词：番茄，细胞壁，果胶，果胶甲酯酶，