摘要: 氨基酸是植物代谢物中一类极性小分子，它们的代谢可以提供很多关于植物生理状态的信息，合成途径复杂且受到严格调控，尤其当植物面临生物或非生物胁迫时。由于特定氨基酸的生理功能存在差异性，面对逆境胁迫时的响应会不同，部分氨基酸积累是其中一... 展开 氨基酸是植物代谢物中一类极性小分子，它们的代谢可以提供很多关于植物生理状态的信息，合成途径复杂且受到严格调控，尤其当植物面临生物或非生物胁迫时。由于特定氨基酸的生理功能存在差异性，面对逆境胁迫时的响应会不同，部分氨基酸积累是其中一种适应方式，此外，氨基酸分子会与植物内金属离子鳌合，参与金属的解毒过程。汞（Hg）是一种典型的重金属污染元素，其有机形态甲基汞（MeHg），可以通过生物作用产生并进入食物链，严重威胁人体健康。已有研究发现，废弃汞矿区的水稻对Hg及MeHg有富集能力，但是汞在水稻生长过程中的迁移途径以及水稻对汞的生物富集机制鲜有报道，从蛋白质基本组成单位—氨基酸角度，了解控制水稻中汞的关键因素，有望为未来缓解汞污染稻米的问题提供新视野。 本文首先建立适用于水稻氨基酸的检测分析方法，通过土培盆栽水稻实验和天然汞矿区采集水稻样品两种方式，分别测定水稻中氨基酸在器官水平和亚细胞水平的分布情况，对比不同汞浓度下水稻氨基酸的变化，探讨水稻中氨基酸与汞的耦合作用。主要内容和研究结果如下： 采用AQC-UPLC-PDA联用技术，采用氨基酸专用柱、α-氨基丁酸（Aaba）作为内标物质，建立了水稻中18种氨基酸含量的分析方法。在0.025-0.5μmol·mL-1时，每种氨基酸的相关系数在0.9923-0.9999之间，表明氨基酸的峰面积和浓度呈现非常好的线性关系，每个峰的选择性好，峰面积和保留时间的日内精度和日间精度好，检出限和定量限低，氨基酸回收率均在80%以上，大部分在90%-110%范围内，所有的方法检验结果表明该方法能灵敏、精准的测定水稻中氨基酸的含量。 水稻器官水平氨基酸对汞的响应研究发现：水稻各器官总氨基酸（TAA）含量分别为：1.4-2.3mg·100mg-1、0.79-1.4mg·100mg-1、2.9-4.9mg·100mg-1、2.4-5.0mg·100mg-1。将氨基酸按照侧链结构分为五类：脂肪类（Ali）、芳香类（Aro）、杂环类（Het）、含硫基类（Sur）和羟基类氨基酸（Hyd），水稻各器官中Ali含量最高，Sur含量最低。水稻各器官中总氨基酸（TAA）与总汞（THg）的相关性从强到弱为根＞茎＞叶＞米，这一趋势与THg在水稻各器官的积累量趋势相吻合。TAA与MeHg的显著性表现为：根＞叶＞茎＞米，而各器官中TAA-THg相关性结果为根＞茎＞叶＞米，这可能是因为茎、叶中氨基酸与THg、MeHg的结合能力不同所致。分析水稻器官中各类氨基酸（AA）与THg、MeHg的相关性发现，根、茎、叶中脂肪类氨基酸与THg和MeHg相关性最显著，而稻米中Sur与THg和MeHg相关性最显著。 水稻各器官亚细胞水平THg和TAA的研究发现，水稻各器官中TAA的亚细胞分布为细胞器（Or）＞细胞壁（Cw）＞细胞液（Cf）。各器官Cw中氨基酸含量最高和最低分别为Ali和Sur。水稻各器官的Or中THg-TAA之间均存在负相关性，但在各器官的Cw和Cf中未出现明显规律。对水稻各类氨基酸与THg的相关性进行分析，根、叶、穗各亚细胞组分中二者之间均存在微弱相关性，茎Cw中二者存在显著正相关性，穗Cf中的Sur与Ali和Hyd存在极显著正相关性。 收起