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重金属镉污染问题日益严重,超标的镉在土壤中不仅影响植物的生长,更能通过食物链最终影响人类健康。为研究旱柳在镉(Cd)胁迫条件下外源施加甲基乙二醛(MG)和硫化氢(H2S)供体硫氢化钠(NaHS)的生理及相关基因表达的响应情况,本试验设置了CK、150 mg·kg-1 Cd、1.5 mmol·kg-1 MG、Cd+MG、50 mg·kg-1NaHS、Cd+NaHS、MG+NaHS、Cd+MG+NaHS八个处理组,分别在处理的20d和40d采集样品,测定了旱柳的株高、叶面积、以及处理40d时旱柳根茎叶的Cd含量,旱柳叶片中测定了过氧化氢(H2O2)含量、超氧自由基(O2.-)的产生速率、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、单脱氢抗坏血酸氧化酶(DHAR)、脱氢抗坏血酸氧化酶(MDHAR)活性、硫化氢(H2S)、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量,也检测了旱柳叶片中抗氧化酶类的基因表达情况(SOD、CAT、APX、GR)、金属硫蛋白(MTs)、植物螯合肽合成酶(PCS)、ABC转运蛋白B型(ABCB)的基因表达水平。结果表明:1.镉胁迫下显著抑制了旱柳株高、叶面积的增量,而在镉胁迫下外源施加NaHS、MG使旱柳株高及叶面积增量对照组无显著性差异。旱柳在镉胁迫下,重金属在根茎叶中的积累量为根>叶>茎,镉胁迫下外源施加MG、NaHS降低了根细胞对镉离子的吸收,减缓镉对旱柳的毒害作用。2.镉胁迫条件下H2O2含量O2.-的产生速率均显著高于对照,而在镉外源施加MG、NaHS条件下显著降低了细胞内的ROS水平。镉处理条件下,细胞内AsA、GSH含量降低,DHA、GSSG含量上升,镉胁迫下旱柳叶片中抗氧化系统酶SOD、CAT、APX、DHAR、MDHAR、GR的活性均显著升高,镉胁迫下外源施加MG、NaHS提高了抗氧化酶CAT、GR、MDHAR的活性,从而减轻了镉对旱柳的氧化胁迫。镉胁迫下增加了旱柳叶片中MDA的含量,外源施加MG、NaHS降低了细胞内MDA含量,减缓了细胞的膜脂过氧化程度。镉胁迫增加了细胞内Pro、MDA的含量,处理40d时外源施加MG、NaHS增加了细胞内Pro含量。3.在镉胁迫条件下,发现SOD、CAT、APX、GR的基因表达量显著上调,镉胁迫下外源施加NaHS上调了CAT、APX的表达量,外源施加MG与镉处理组相比上调了GR、SOD的表达量。镉胁迫下旱柳叶片中与金属螯合机制相关的基因包括MTs、PCS、ABCB的表达量均显著上调,镉胁迫下外源施加MG与镉处理组相比上调了MT1A,镉胁迫下外源施加NaHS与镉处理组相比上调MT1A、PCS的表达量。镉胁迫下外源施加MG和NaHS,与镉处理组相比MT1A、MT2A、MT2B、ABCB的表达量均显著上调。综上所述,镉胁迫增加了细胞内ROS水平,MDA、Pro含量、提升抗氧化系统酶活性,镉处理下外源施加MG、NaHS提升了细胞内抗氧化系统酶活性,以清除细胞内过多的ROS,降低细胞内的膜质过氧化程度,减缓氧化胁迫。镉胁迫下细胞内SOD、CAT、APX、GR的基因表达量均显著上调,外源施加MG、NaHS不同程度的上调了抗氧化系统酶基因的表达量。镉胁迫下细胞内MTs、PCS、ABCB的基因表达量上调,缓解重金属的胁迫。