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近年来,随着矿产资源的开发及“三废”的排放使得矿区周边农田及城郊周边农田土壤重金属污染较为严重。小白茱(Brassica campestris L.ssp.chinensis Makino)是芸薹属白菜亚种中的一种,在我国种植广泛,尤其是城郊地区,因此更容易受到重金属污染。研究发现,一些地区的小白菜中Cd2+的含量已远远超出我国蔬菜食用安全标准,因此对人民的健康构成了很大的威胁。因此,本研究以小白菜为试验材料,通过叶面喷施褪黑素探究其可否缓解小白菜Cd胁迫,并对其机理进行了初步探究。主要试验结果如下:1.通过土培试验发现,叶面喷施10-100μmol·L-1的褪黑素并不影响小白菜的正常生长,但能够显著降低小白菜可食部分Cd2+和Pb2+的含量,当叶面喷施褪黑素浓度为500μmol·L-1时效果最佳。通过不同方式喷施500μmol·L-1褪黑素试验发现,当黑暗条件下每2 d喷施一次500 μmol.L-1褪黑素效果最佳。2.Cd胁迫会造成小白菜叶片失绿,光合作用受抑制,从而导致小白菜幼苗生长受到抑制。此外,Cd胁迫下小白菜幼苗还伴随着活性氧含量(O2·-、H2O2)及丙二醛(MDA)含量升高。而叶面喷施褪黑素后,与单独Cd处理相比,小白菜幼苗生长和光合相关的指标均显著提升,并伴随抗氧化酶(SOD、POD、APX、CAT)活性的进一步提高,抗氧化物质(AsA、GSH)含量的升高,显著降低小白菜幼苗地上部分和根中Cd2+的含量。通过对小白菜Cd2+吸收和转运相关基因(IRT1、IRT2、Nramp1、Nramp3、HMA2 和 HMA4)表达的分析发现,叶面喷施褪黑素能够显著下调以上基因的转录。综合以上结果:叶面喷施褪黑素可以通过提高抗氧化酶活性,提高抗氧化物质含量来缓解Cd胁迫对小白菜幼苗造成的氧化损伤;此外,叶面喷施褪黑素还可以通过下调IRT1、IRT2、Nramp1、Nramp3、HMA2和HMA4、基因的转录来降低小白菜幼苗对Cd2+的吸收及向地上部分的转运来降低小白菜幼苗中Cd2+的含量,进而提高Cd耐性。3.试验结果表明,Cd胁迫下小白菜幼苗中NO的含量显著升高,叶面喷施褪黑素后NO的含量显著降低。通过对NO合成关键酶(NR和NOS)活性及编码关键酶基因(NR和NOA1)表达测定发现,叶面喷施褪黑素同样降低了 NO合成关键酶的活性并下调编码该基因的表达水平。因此,叶面喷施褪黑素可以通过抑制NO的生物合成来降低Cd胁迫下小白菜幼苗中NO的含量。通过外源添加NO的供体SNP和NO的清除剂PTIO及酶活抑制剂L-NMMA、Tungstate发现,Cd胁迫条件下,NO会通过上调IRT1、IRT2的表达促进小白菜对Cd2+和Fe2+的吸收,相反的,叶面喷施褪黑素及外源添加PTIO、L-NMMA、Tungstate会下调IRT1、IRT2的表达来降低小白菜幼苗对Cd2+和Fe2+的吸收。综合以上结果,叶面喷施褪黑素缓解Cd胁迫与NO相关,NO作为褪黑素下游的信号分子参与调控IRT1、IRT2的表达来降低小白菜幼苗对Cd2+的吸收进而降低其对Cd2+的积累,进而提高Cd耐性。