[发明专利]NaHS在稳定镉离子胁迫下的番茄苗细胞壁中的单糖含量的应用

说明书

本发明公开了NaHS在稳定镉离子胁迫下的番茄苗细胞壁中的单糖含量的应用，属于植物抗胁迫领域。本发明的NaHS在稳定Cd²⁺胁迫下的番茄苗细胞壁中的单糖含量的应用，采用NaHS作为硫化氢的供体，添加NaHS后能够有效改变单糖含量，提高Cd²⁺胁迫下细胞壁化学结构的稳定性，从而对番茄幼苗的生长起到促进作用。

技术领域

本发明属于植物抗胁迫领域，尤其是NaHS在稳定镉离子胁迫下的番茄苗细胞壁中的单糖含量的应用。

背景技术

近几十年来，矿产资源的大量开发利用、化石燃料燃烧、电子垃圾的任意丢弃、农药及化肥的广泛使用等一系列的人为因素，大量的重金属被排放到环境中，导致重金属污染成为全球范围内严重的环境问题。随着工业化和城市化的推进，人类大面积的土壤遭到不同程度的污染，土壤重金属污染已成为普遍存在的问题，其中以Cd污染最严重，这不仅影响了土壤质量，也严重影响了作物的品质和产量。同时，若长期摄入严重被Cd污染的稻米、蔬菜、水果和镉含量超标的水，会出现慢性中毒的症状。世界卫生组织已将重金属Cd确定为食品污染物，并将其定为优先研究的对象。重金属不仅会对环境造成污染，由于不能被生物体所降解还会在体内累积。植物体内Cd²⁺含量一般不超过1mg/Kg，植物体内的镉积累过量就会出现多种毒害作用，如抑制光合作用、抗氧化酶活性、细胞功能等，从而表现为叶片枯黄、植株矮小、籽粒干瘪发育不良等。植物作为食物链中的初级生产者，重金属在根、茎、叶及籽粒中大量累积将会严重地影响植物的产量，而且植物体吸收的重金属将沿食物链向下传递，进而影响食品安全，危及人类健康。Cd通过损伤植物呼吸作用、光合作用和营养代谢等使植物表现出养分和水分的吸收受抑制、根系生长受阻碍、呼吸强度和光合强度下降、碳水化合物代谢失调及其他一系列生理代谢紊乱，从而强烈抑制植物生长，使得生长量和产量下降，甚至导致植物死亡。因此，关于重金属对植物的影响研究至关重要。

番茄(Lycopersiconescuientum mill.)是茄科番茄属一年生或多年生草本植物，是重要蔬菜作物之一，具有高营养价值和一定的药用价值。在实际生产生活中，番茄很容易受到重金属Cd污染，进而影响了番茄的产量和生长发育。研究表明，低浓度的Cd胁迫可以促进番茄生长，但高浓度的Cd胁迫会抑制番茄生长。由于Cd²⁺在土壤与植物系统中的高移动性，Cd²⁺很容易被植物根部吸收并转运到植物其他组织。细胞壁通过结合Cd²⁺可降低其在植物中的移动性，从而降低Cd²⁺穿透细胞膜的能力，使得植物耐受Cd²⁺毒害的能力增加。在大多数植物中，根细胞壁是Cd²⁺主要的存在部位，而通过这种固定作用，可降低游离金属离子对细胞内主要细胞器的毒害作用。细胞壁(Cell wall)是植物细胞外围的一层特殊结构，其作用是为植物细胞提供支持以及保护作用。其本质是包裹在植物细胞原生质体外围动态变化的高纤维复合物。根据其空间分布特征，从外层到内层可依次分为胞间层、初生壁和次生壁三个组成部分。植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、少量果胶等多糖以及木质素等酚类物质和糖蛋白组成。纤维素是植物细胞壁的主要骨架，为细胞壁提供刚性的物质，通过β-1,4-糖普键将葡聚糖聚合而形成的高分子聚合物。半纤维素是高度分支化的混合碳水化合物多糖聚合体，在不同的植物中具有不同的多糖组成。生物物理研究表明，半纤维素和纤维素之间的交联作用可以在一定程度上降低纤维素聚集作用使得细胞壁的机械强度降低，从而有利于细胞壁的扩张过程的进行。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50％，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。植物细胞壁构成纤维素小纤维间的间质凝胶的多糖群中除去果胶质以外的物质，是构成初生壁的主要成分，包括葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖和半乳糖等，单糖聚合体间分别以共价键、氢键、醚键和酯键连接，它们与伸展蛋白、其他结构蛋白、壁酶、纤维素和果胶等构成具有一定硬度和弹性的细胞壁，呈现稳定的化学结构。