低剂量MC-LR慢性暴露对生菜氮代谢的影响

摘要

【目的】研究微囊藻毒素-LR（MC-LR）慢性暴露对生菜（Lactuca sativa）叶片、根系中氮素分配及氮代谢相关酶活性的影响，为富营养化水体在生菜灌溉中的应用提供理论指导。【方法】以散叶生菜为试验材料，采用土培方法，以灌溉超纯水为对照组，用不同质量浓度（2,4,6,8和10μg/L）MC-LR的水溶液灌溉生菜45 d,测定不同处理生菜叶片光合生理特性(净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）及胞间CO₂浓度（C_i）、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）活性)、土壤全氮和叶片NO^-₃-N、NH⁺₄-N含量及叶片、根系中氨基酸、可溶性蛋白、还原型谷胱甘肽（GSH）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量，并测定与氮代谢相关酶(硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷草转氨酶（GOT）、谷丙转氨酶（GPT）)活性的变化，分析P_n与氮含量及氮代谢相关酶活性的相关性。【结果】随着MC-LR质量浓度的增加，生菜叶片P_n、G_s和Rubisco活性总体呈先升高后降低趋势，生菜叶片C_i呈降低趋势；土壤中氮含量呈先下降后升高趋势；生菜叶片中NO^-₃-N含量呈先升高后降低趋势，NH⁺₄-N含量呈升高趋势；生菜叶片及根系中GSH含量总体呈下降趋势，GSSG含量总体呈升高趋势；生菜叶片、根系中的氨基酸和可溶性蛋白含量以及NR、GS、GOGAT、GDH、GOT、GPT活性总体均呈先升高后降低趋势。与对照组相比，2～6μg/L MC-LR处理生菜叶片P_n和叶片、根系中的氨基酸、可溶性蛋白、GSSG含量以及NR、GDH、GOT、GPT活性均明显增加，10μg/L MC-LR处理生菜叶片P_n、G_s、C_i与Rubisco活性及叶片、根系氨基酸、可溶性蛋白、GSH、GSSG含量和GOGAT、GDH、GOT、GPT活性均明显下降。相关性分析结果表明，P_n与氨基酸和可溶性蛋白含量及NR、GOGAT、GDH、GOT、GPT活性均呈显著或极显著正相关。【结论】2～8μg/L MC-LR处理生菜叶片及根系中的可溶性蛋白含量均有一定程度上升，使GSH维持较高含量，从而提高了MC-LR胁迫生菜的抗性；虽然10μg/L MC-LR处理生菜GSH和氨基酸含量以及氮代谢相关酶活性均降低，但仍然维持较高含量可溶性蛋白。生菜叶片及根系中氮代谢的调节及含氮化合物的分配策略，对生菜应对MC-LR的慢性暴露具有积极意义。

关键词

生菜 / 微囊藻毒素 / 慢性暴露 / 氮代谢 / 含氮化合物

基金资助

福建省自然科学基金项目(2020J01256); 厦门理工学院研究生科技创新计划基金项目(YKJCX2023183)