system: [SYSTEM]

user: 3. 结果 3.1. 长春花幼苗响应铜胁迫条件下的初生代谢及乙烯的调控作用 乙烯的加入影响了铜胁迫对长春花的伤害作用，由表1可见，株高在50 µM ET > CK (1.17)，说明乙烯在一定程度上刺激了植株地上部分的生长，但是200 µM Cu > 200 µM Cu + 50 µM ET，说明在200 µM Cu胁迫条件上加入乙烯后反而抑制了植株地上部分的生长；根长在加入乙烯后表现为明显受到抑制；根冠比在加入乙烯处理后200 µM Cu > 200 µM Cu + 50 µM ET > CK，说明在200 µM Cu处理条件下加入乙烯后降低了植株根冠比。此外，加入乙烯后影响了铜胁迫对长春花的伤害作用，株高50 µM ET > CK (1.17)说明乙烯在一定程度上刺激了植株地上部分的生长，但是200 µM Cu > 200 µM Cu + 50 µM ET说明在200 µM Cu胁迫条件上加入乙烯后反而抑制了植株地上部分的生长；根长在加入乙烯后表现为明显受到抑制；根冠比在加入乙烯处理后200 µM Cu > 200 µM Cu + 50 µM ET > CK，说明在200 µM Cu处理条件下加入 Table 1 Regulation of ethylene on the root cap ratio of Catharanthus roseus in copper stres 处理浓度 根长(cm) 株高(cm) 根冠比 根系耐性指数 CK 7.86 ± 0.1 6.74 ± 0.14 1.17 ± 0.02 1 200 µMCu 8.19 ± 0.15 5.28 ± 0.17 1.55 ± 0.07 1.041561 −ET 300 µMCu 7.36 ± 0.32 5.39 ± 0.21 1.37 ± 0.01 0.936811 400 µMCu 6.46 ± 0.24 5.37 ± 0.12 1.21 ± 0.06 0.822307 600 µMCu 5.52 ± 0.26 4.83 ± 0.2 1.15 ± 0.08 0.702714 800 µMCu 5.78 ± 0.14 4.46 ± 0.11 1.3 ± 0.03 0.735369 50 µMET 5.58 ± 0.12 7.09 ± 0.23 1.27 ± 0.06 1 200 µMCu + 50 µMET 5.26 ± 0.19 6.97 ± 0.35 1.32 ± 0.03 0.98 +ET 300 µMCu + 50 µMET 5.41 ± 0.21 7.04 ± 0.1 1.3 ± 0.07 0.99 400 µMCu + 50 µMET 5.83 ± 0.48 7.25 ± 0.09 1.25 ± 0.08 1.02 600 µMCu + 50 µMET 5.35 ± 0.09 6.54 ± 0.19 1.22 ± 0.02 0.92 800 µMCu + 50 µMET 5.55 ± 0.35 6.96 ± 0.15 1.26 ± 0.05 0.98 表1. 乙烯对铜胁迫下长春花根冠比的调控 乙烯后降低了植株根冠比。总的来说在铜胁迫基础上加入乙烯后明显抑制了长春花的根长，但却促进了株高的生长，对于根冠比来说则表现出低促高抑的变化趋势。 植物的根系耐性指数，即加重金属处理的植株根长与对照的植株根长比值，能较好地反应植物对重金属的耐性 [ 19 ] 。由表2可见，只有400 µM Cu + 50 µM ET处理条件下长春花植株耐受系数为1.02，其余各处理条件下耐受性系数均小于1大于0.9，说明在外源铜胁迫条件下加入乙烯可以达到增加长春花植株耐受性的效果。长春花植株地上部干物质的积累能力在加入外源乙烯调控的作用下只有400 µM Cu + 50 µM ET > 400 µM Cu，其余各组处理在加入乙烯后均有所下降。 叶绿素是绿色植物进行光合作用的主要色素，叶绿素含量同光合作用的关系十分密切，其含量在一定程度上反映植物同化物质的能力。由图1可见，在铜胁迫处理条件下加入乙烯后叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素的含量均发生不同程度的变化，除200 µM Cu > 200 µM Cu + 50 µM ET以外，其余各处理在加入乙烯后都提高了叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素的含量，缓解外源铜对叶片中叶绿素的降解或破坏作用。叶绿素a/b在加入乙烯后也出现不同程度的上升趋势。 3.2. 长春花幼苗响应铜胁迫条件下Cu富集、转运及乙烯的调控作用 在外源铜胁迫条件下加入乙烯后长春花植株的根、茎、叶对Cu的富集能力表现各不相同，由图2可见，根部当Cu < 300 µM时加入乙烯后增加了对Cu的富集，而当Cu处理浓度高于300 µM时，加入乙烯后不同程度减少了根部对Cu的吸收；茎中除300 µM Cu + 50 µM ET降为300 µM Cu的60%，其余加入乙烯后都有略微的增加；加入外源乙烯后叶片中Cu的积累明显增加，其中800 µM Cu + 50 µM ET是800 µM Cu的1.39倍。总的来说，长春花在铜胁迫处理条件下加入乙烯后，增强了茎和叶片对Cu的积累能力，但却明显缓解了Cu对植株的根部伤害，从而减少了Cu在长春花植株体内的富集。 乙烯同时参与长春花幼苗植株根、茎、叶在铜胁迫下对Cu的转运。由图3可见，外源乙烯对长春花植株响应外源铜胁迫条件下各组织对Cu的转运率表现为：根→茎的转运率CK最高，50 µM ET < CK，200 µM Cu > 300 µM Cu > 300 µM Cu + 50 µM ET，说明在铜胁迫处理条件下加入乙烯后降低了根→茎的 Table 2 Regulation of ethylene on the survivability of Catharanthus roseus in copper stres 处理浓度 根干重(g) 茎干重(g) 叶干重(g) SDW/RDW CK 0.1 ± 0.02 0.06 ± 0.01 0.31 ± 0.04 3.677181 200 µMCu 0.11 ± 0.01 0.05 ± 0.01 0.33 ± 0.01 3.370012 −ET 300 µMCu 0.13 ± 0.03 0.07 ± 0 0.39 ± 0.06 3.406675 400 µMCu 0.09 ± 0.02 0.04 ± 0.01 0.22 ± 0.05 2.9 600 µMCu 0.12 ± 0.02 0.06 ± 0 0.35 ± 0.02 3.380353 800 µMCu 0.07 ± 0.01 0.03 ± 0 0.21 ± 0.03 3.617446 50 µMET 0.07 ± 0.01 0.04 ± 0.01 0.2 ± 0.04 3.502638 200 µMCu + 50 µMET 0.08 ± 0.02 0.04 ± 0.01 0.18 ± 0.04 2.566327 +ET 300 µMCu + 50 µMET 0.07 ± 0 0.04 ± 0.01 0.2 ± 0.03 3.334707 400 µMCu + 50 µMET 0.07 ± 0.01 0.03 ± 0.01 0.17 ± 0.02 2.957269 600 µMCu + 50 µMET 0.09 ± 0.01 0.04 ± 0 0.2 ± 0.04 2.60507 800 µMCu + 50 µMET 0.08 ± 0.02 0.04 ± 0 0.19 ± 0.02 2.941831 表2. 乙烯对铜胁迫下长春花耐受性的调控 图1. 乙烯对铜胁迫下长春花光合色素的调控。(a) 叶绿素a；(b) 叶绿素b；(c) 叶绿素a/b；(d) 总叶绿素 图2. 乙烯对长春花响应铜胁迫下对Cu富集的调控。(a) 根中Cu含量；(b) 茎中Cu含量；(c) 叶中Cu含量 图3. 长春花响应外源铜条件下对Cu的转运。(a) 根→茎的转运率；(b) 茎→叶的转运率；(c) 地上部分总转运率 转运率；加入外源乙烯后茎→叶的转运能力在800 µM Cu + 50 µM ET达到最高，是CK的9.44倍，说明加入乙烯后茎→叶的转运能力整体上随着铜处理浓度的增加而逐渐增强；地上部分总转运率变化趋势与根→茎的转运率变化趋势基本相同。 3.3. 长春花幼苗响应铜胁迫条件下次生代谢的变化及乙烯的调控作用 作为药用植物长春花全株中最上部也是最幼嫩的叶片文多灵含量明显高于中部叶片和下部叶片，无论对长春花植株作何种胁迫处理，上部叶片中文多灵的含量都近乎于中部叶片和下部叶片的两倍。由图4(a)可见，在同浓度Cu胁迫条件下加入乙烯增加了上部叶片中文多灵的含量，降低了中部叶片和下部叶片中文多灵的含量。由图4(b)可知，不同胁迫处理下长春花幼苗，上部叶片中长春碱含量随着处理浓度的改变而逐步减低，中部叶片中长春碱含量在300 µM Cu、300 µM Cu + 50 µM ET处理时下降明显，下部叶片中长春碱含量有明显变化随着处理浓度的改变而逐步减低。加入外源乙烯后，上部叶片中长春碱含量无明显增加，中部叶片和下部叶片中长春碱含量在加入乙烯后呈现出相同的规律性。长春碱在长春花植株体内处于不稳定的动态平衡。由图4(c)可知，长春花响应不同胁迫条件下叶片中长春质碱含量变化显著，与叶片中文多灵含量的变化趋势基本相同，上部叶片中长春质碱的含量显著高于中部叶片和下部叶片中长春质碱的含量，并且呈现出相似的规律，长春质碱在长春花植株体内处于比较稳定的动态平衡。由图4(d)可知，不同胁迫条件下长春花叶片中生物碱含量：文多灵含量 > 长春质碱含量 > 长春碱含量，在300 µM Cu处理下，长春花叶片的文多灵和长春质碱的含量明显减低，是CK的58%、50%；而在300 µM Cu + 50 µM ET处理时长春花叶片中生物碱都明显减低。 在铜胁迫的处理基础上加入乙烯后提高了长春花文多灵合成途径中关键酶基因的表达量。如图5可见，单独施以外源ET，文多灵合成途径基因的表达水平与对照组没有显著的区别。单独施以Cu处理则与ET作用正好相反，显著的抑制了D4H和DAT的表达，但加入乙烯后基因的表达量明显升高。三个关键酶基因比较发现，T16H较为积极地响应外源胁迫，并且Cu和乙烯组合胁迫下，其表达量近似对照组的两倍。