摘要: 重金属镉(Cd)对农田的污染已引起广泛关注。土壤中的Cd2+易被植物吸收，过量Cd2+不仅影响植物的生长发育，还会随食物链进入人体，威胁人类健康。纳米二氧化硅(nSiO2)能够提高植物对营养元素的吸收效率，促进其生长发育，且在缓解植物重金属胁迫中发挥... 展开 重金属镉(Cd)对农田的污染已引起广泛关注。土壤中的Cd2+易被植物吸收，过量Cd2+不仅影响植物的生长发育，还会随食物链进入人体，威胁人类健康。纳米二氧化硅(nSiO2)能够提高植物对营养元素的吸收效率，促进其生长发育，且在缓解植物重金属胁迫中发挥着作用。本研究以中豌6号和双荚大菜豌两个豌豆(Pisum sativum L.)品种的种子为试验材料，采用根悬空培养、幼苗水培等方法，探究了镉胁迫下，施加nSiO2对豌豆种子萌发、根边缘细胞存活和幼苗抗氧化系统、光合系统等的影响。通过对中豌6号早期幼苗根和叶进行高通量转录组测序，探究了 nSiO2对镉胁迫下豌豆基因表达的影响。主要研究结果如下: (1)50μmol·L-1CdCl2抑制两个品种种子的萌发，种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长与对照比显著降低。CdCl2胁迫下，施加50 mg·L-1nSiO2可显著缓解CdCl2对种子萌发的抑制，两个品种发芽率比镉胁迫提高27.91％和44.12％。 (2)用9 μmol·L-1 CdCl2对豌豆初生根进行喷雾处理，诱导初生根果胶甲基酯酶(PME)活性升高，使根尖产生更多的边缘细胞，增强对根尖的保护作用;9 μmol·L-1 CdCl2对离体的根边缘细胞进行处理，诱导根边缘细胞凋亡死亡，黏胶层增厚。50 mg·L-1 nSiO2可缓解镉胁迫对根边缘细胞的伤害，6 h时两个品种RBC凋亡率分别比镉胁迫降低了 35.5％和35.7％。 (3)9μmol·L-1CdCl2对豌豆初生根和早期幼苗产生氧化胁迫，幼苗根和叶H2O2、O2-和MDA含量升高，SOD、POD、CAT活性增强，细胞膜透性升高，根系活力(TTC)降低，根生长受到抑制;镉胁迫下添加50 mg·L-1 nSiO2可显著缓解镉对豌豆初生根和幼苗抗氧化系统的伤害。镉胁迫下添加nSiO2,两个品种幼苗根中H2O2含量分别比镉胁迫处理降低39.9％和11.31％,O2-含量分别降低31.69％和41.75％,根系活力分别升高15.52％和27.04％。 (4)9μmol·L-1CdCl2造成幼苗中镉的积累，铜、镁、锌微量元素含量降低，导致叶片净光合效率(Pn)和PS Ⅱ最大光合效率(Fv/Fm)降低;镉胁迫下添加50 mg·L-1 nSiO2可缓解铜、镁、锌微量元素的失衡，增强光合作用。镉胁迫下添加nSiO2,两个品种幼苗叶片净光合速率分别比镉胁迫处理升高13.84％和91.16％。 (5)综合镉对豌豆根边缘细胞、幼苗生理指标的影响，双荚大菜豌对镉的耐性强于中豌6号。从nSiO2对镉胁迫的缓解效果看，中豌6号优于双荚大菜豌。 (6)镉胁迫下，nSiO2通过介导豌豆幼苗催化活性、细胞和细胞组分、内质网蛋白加工途径、MAPK信号通路以及淀粉和蔗糖代谢等途径中相关基因的差异表达，调控豌豆幼苗的生长，缓解镉胁迫的伤害。 收起