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以白菜[Brassica compestris L. ssp. chinensis(L.)Makino. var. communis Tsen et Lee]为试验材料,结合药理学、组织化学、分子生物学等手段,初步明确了外源谷胱甘肽(GSH)可以显著提高白菜对重金属镉(Cd)的耐性和降低其地上部Cd含量。深入探讨了GSH在降低Cd转运中的重要机制,为将来GSH在降低农作物Cd积累的实际应用方面提供理论依据。将白菜‘上海青’的种子用4%的次氯酸钠进行表面消毒10 min,用去离子水洗净,浸种5 h,黑暗条件下28℃催芽16 h。发芽后选取大小均一、长势一致的种子播种在覆盖纱布的72孔育苗盒上,去离子水暗培养1 d,然后用1/4 Hoagland营养液培养6 d,每天更换1次营养液,之后在营养液中加CdCl2处理7 d。光周期为12 h/12 h(光照/黑暗),光强为(250±5)μmol·m-2·s-1,温度为(26±1)℃/(22±1)℃(光照/黑暗),营养液用1 mmol·L-1 NaOH/HCl调至pH(6.5±0.1)。结果表明,Cd引起白菜严重的生长抑制,GSH的添加显著缓解了Cd诱导的中毒症状,包括改善Cd胁迫下白菜光合作用、生长和根系形态相关参数。同时,GSH提高了Cd处理下白菜体内的抗氧化物酶及非酶类抗氧化物质含量,提高其抗氧化能力。此外,GSH增加了白菜根对Cd的吸收,但降低了Cd从根部到地上部的转运,最终降低了地上部Cd的积累。外源BSO(GSH合成酶抑制剂)预处理显著提高了白菜根部Cd向地上部的转运,从反面证明了外源GSH能够降低Cd向地上部的转运。与单独Cd处理相比,Cd+GSH处理显著提高IRT1和IRT2的表达,根部Cd和Fe含量显著增加;外源GSH降低了Cd胁迫下白菜木质部中Cd的含量,提高了Zn的含量,但HMA2和HMA4的表达在单独Cd处理和Cd+GSH处理中无显著差异。此外,外源GSH促进了白菜体内的Cd向氯化钠提取态转化,增加了可溶性组分中的Cd。外源GSH显著提高Cd胁迫下PCS1的表达,促进PC2、PC3和PC4的合成;同时外源GSH也显著提高了Cd胁迫下ABCC1和ABCC2的表达,增强了根部液泡对Cd的区室化作用。上述结果表明,外源GSH促进Cd胁迫下白菜中PCs的合成,PCs将Cd2+螯合成PC-Cd复合体,并被ABCC1和ABCC2转运至液泡中,降低白菜根部细胞中游离Cd2+的浓度,减少了Cd向木质部装载,最终降低了白菜地上部的Cd含量,缓解了白菜的生长抑制。