一氧化氮(NO)作为一种重要的信号分子,参与了植物多种生理过程,如种子萌发、主根和侧根生长、开花过程、花粉管伸长调节、果实成熟、衰老、防御响应等,特别是在非生物胁迫中具有重要作用。铜(Cu)作为植物生长必需的微量元素,过量时会对植物生长产生毒性,由于采矿、冶炼及其它活动影响,使铜污染广泛存在。本文以青稞昆仑12为实验材料,研究了铜胁迫下青稞幼苗的生理生化变化及NO在其中的作用。主要实验结果如下:1.用不同浓度铜(100、200、400、800 μM)处理青稞(昆仑12)幼苗,发现青稞幼苗生长受到抑制,表现为鲜重下降,叶绿素含量降低,叶长和主根长度变短。地下部分对铜胁迫的反应更为敏感,且在较低浓度(100μM)时就表现出明显的生长抑制,与对照相比根长减少51.3%,鲜重下降24.9%。2.铜胁迫还引起青稞幼苗根系结构发生变化,表现为侧根数减少,高浓度铜胁迫(800 μM)几乎完全抑制了侧根的生长。通过检测地上和地下部分铜含量,发现铜的积累主要集中在地下部分。荧光探针检测结果表明,铜胁迫早期(12 h)就会引起青稞根尖NO含量爆发,而过氧化氢(H2O2)含量在24 h时显著上升,并伴随着超氧阴离子(O2-)积累。3.铜胁迫还引起细胞内抗氧化物质还原型谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(Asc)含量增加。碘化丙锭(PI)染色证明铜胁迫下青稞根尖细胞膜透性增加。DAPI、TUNEL染色表明铜胁迫诱导青稞根尖细胞程序性死亡(PCD)。丙二醛(MDA)含量上升,表明脂质过氧化程度增加,可能是活性氧积累引起细胞内氧化损伤。4.通过外源添加硝酸还原酶(NR)抑制剂和一氧化氮合酶(NOS)抑制剂发现铜胁迫诱导产生的NO主要来自NR途径。抑制NR活性可以缓解铜胁迫对青稞幼苗生长的毒性作用,且对地下部分的恢复作用尤其显著。NR活性检测发现铜胁迫可以明显诱导NR活性,而铜与NO供体硝普钠(SNP)共处理对这一过程有叠加效应。添加NO清除剂cPTIO以及NR抑制剂钨酸盐后,NR活性恢复到对照水平,这与前人研究结果一致。5.NBT染色检测O2-含量发现,铜胁迫和外源添加SNP可以诱导O2-积累,而钨酸盐和cPTIO又可以明显降低铜胁迫下O2-的积累,这与H2O2变化基本一致。外源添加SNP可以引起与铜胁迫类似的生长抑制以及诱导H2O2、O2-积累。而用NO清除剂处理可以显著降低铜胁迫对青稞幼苗的毒性作用。综上所述,我们认为在铜胁迫过程中,NO的产生诱导ROS的积累,从而引起氧化损伤,抑制青稞幼苗的生长。