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伴随着工业的迅速发展,重金属污染问题成为人们健康生活的困扰。重金属污染不仅破坏生态和恶化环境质量,而且还可能通过食物链富集造成更大的危害。植物是第一物质生产者,因此研究植物的抗重金属胁迫机制,具有重要的现实意义。本文以模式植物水稻和拟南芥为材料,通过表皮条生物分析,生理生化指标测定、双向电泳技术和质谱分析等实验手段,研究了重金属镉(Cd)对植物气孔运动的影响,重金属胁迫下植物幼苗的生理生化变化及蛋白质水平上的差异表达,并探讨稀土在逆境胁迫下对作物的防护效应,以期为植物抗重金属胁迫提供新的依据。实验结果如下:(1) Cd抑制WT拟南芥气孔张开,并具有浓度效应,随着浓度增加,气孔开度逐渐减小,但是对CASas拟南芥气孔无显著影响,这说明Cd调控拟南芥的气孔可能与CASasS受体有关。植物受到重金属胁迫可能诱导Cd通过CASas的介导,将信号传递导胞内,经过一系列变化引起气孔的关闭。(2) Cd胁迫下,水稻幼苗生长缓慢,叶片变黄,叶绿素含量下降,植株体内POD、CAT活性受明显抑制,APX活性升高,可溶性糖和脯氨酸等渗透物质显著升高。La处理可有效缓解叶片失绿症状,促进根系生长,提高CAT活性,降低APX活性,并调节可溶性糖和脯氨酸含量。(3)本实验还构建了Cd和La处理下水稻幼苗的蛋白质组表达谱。并对其中51个目的蛋白点进行了MALDI-TOF MS分析和数据库检索鉴定。共有43个蛋白质得到了鉴定,蛋白质鉴定的成功率为72%。鉴定出的蛋白中,Cd胁迫下水稻幼苗有7个蛋白表达量上调,5个表达量下调,3个为新合成的蛋白。La处理之后,有4个蛋白表达量上调,11个蛋白表达量下调,新合成的蛋白1个。Cd+La处理,水稻幼苗出现3个蛋白表达量上调,3个表达量下调,为新合成蛋白2个。实验结果显示:蛋白GDSL-like Lipase在Cd处理组中表达量上升,而在La处理组中表达量却下降,说明该蛋白质直接与Cd的重金属毒害及La的损伤修复功能有关。