基于LC-MS技術對鎘脅迫下地錢 代謝組的性別響應差異研究

何靜 易航 楊希 榮姝恬 王麗

摘 要 ???：為探究雌雄異株植物響應重金屬脅迫的性別差異，本研究利用超高效液相色譜結合四級桿飛行時間質譜儀（UPLC-Q-TOF-MS）測定了鎘（Cd）脅迫下雌雄地錢（ Marchantia polymorpha ）中的代謝產物，分析了與不同性別相關的差異代謝物和代謝通路.結果顯示，未受鎘脅迫時，雌性地錢中類黃酮生物合成、嘌呤代謝和玉米素生物合成代謝水平高于雄性，芹菜素、木犀草素、腺嘌呤和腺苷含量顯著高于雄性.受鎘脅迫后，雌性地錢中類黃酮生物合成、嘌呤代謝和玉米素生物合成代謝水平下降，芹菜素、木犀草素、矢車菊素-3-O-半乳糖苷、腺嘌呤和腺苷含量顯著下降.而雄性地錢中上述三條通路的代謝水平上升，刺槐苷、槲皮素、腺苷一磷酸和肌苷的含量顯著上調.研究表明，地錢響應鎘脅迫的代謝變化出現了性別差異.其中，雌性地錢降低了玉米素和遺傳物質的合成水平，誘導谷胱甘肽的合成.雄性地錢上調了玉米素合成，緩解葉綠素的降解，同時上調類黃酮生物合成途徑中的槲皮素和刺槐苷等具有抗氧化活性的次生代謝產物.

關鍵詞 ：鎘脅迫； 地錢； 性別響應差異； 代謝組

中圖分類號 ： Q945 文獻標識碼 ：A DOI ： ?10.19907/j.0490-6756.2023.046002

收稿日期： ?2022-12-14

基金項目： ?四川省科技計劃項目（川林規函［2021］ 959號-002）

作者簡介： ??何靜（1999-）， 女， 四川遂寧人， 碩士研究生， 研究方向為植物學. E-mail： jinghe@stu.scu.edu.cn

通訊作者： ?王麗. E-mail： yzxj@vip.163.com

Study on gender response difference of ?Marchantia polymorpha ??metabolome under cadmium stress based on LC-MS technique

HE Jing， YI Hang， YANG Xi， RONG Shu-Tian， WANG Li

（College of Life Sciences， Sichuan University， Chengdu 610065， China）

In order to explore the gender differences of dioecious plants in response to heavy metal stress， the metabolites of ?Marchantia polymorpha ?under cadmium （Cd） stress were determined by ultra-performance liquid chromatography combined with quadrupole time-of-flight mass spectrometry （ UPLC-Q-TOF-MS ）， and the differential metabolites and metabolic pathways related to different genders were analyzed. The results showed that， without cadmium stress， the levels of flavonoid biosynthesis， purine metabolism and zeatin biosynthesis in females were higher than those in males with significantly higher contents of apigenin， luteolin， adenine and adenosine. After cadmium stress， the levels of flavonoid biosynthesis， purine metabolism and zeatin biosynthesis in females were decreased with the significant decrease of ?apigenin， luteolin， cyanidin-3-O-galactoside， adenine and adenosine. The metabolic levels of the above three pathways increased in males with the significant increase of differential metabolites kaempferol-3-O-robinoside-7-O-rhamnoside， quercetin， adenosine monophosphate and inosine. Studies have shown gender differences in metabolic changes of ?M. polymorpha ?in response to cadmium stress. Among them， female ?M. polymorpha ?reduced the synthesis level of zeatin and genetic material， and induced the synthesis of glutathione. Male ?M. polymorpha ?increased zeatin synthesis， alleviated chlorophyll degradation， and up-regulated secondary metabolites with antioxidant activity such as quercetin and kaempferol-3-O-robinoside-7-O-rhamnoside in the flavonoid biosynthesis pathway.

Cadmium stress; ?Marchantia polymorpha ; Gender response differences; Metabolome

1 引 言

重金屬是地殼的天然元素，由于工業發展和人類活動造成重金屬含量顯著高于天然含量，導致環境中重金屬污染的發生 ?［1］.鎘（Cd）是一種有毒重金屬，毒害植物，對生態系統構成風險，并在生態循環中危害人類健康 ?［2］.重金屬鎘通過與其他礦物質元素競爭低特異性的Fe ?2+/Fe ?3+、Zn ?2+ 和 Mn ?2+ 轉運蛋白進入植物，擾亂植物根系對礦質元素的吸收，導致植物體營養不足，生長受限甚至死亡 ?［3］.鎘脅迫誘導活性氧（ROS）的產生 ?［4］，影響植物細胞超微結構 ?［5］，降低葉綠素含量 ?［6］，抑制光合作用 ?［7］，與細胞核的相互作用導致 DNA 損傷、誘變損傷 ?［8］，影響植物的正常生理和生化過程 ?［9］.此外，鎘脅迫作用于植物代謝.研究表明，鎘脅迫抑制氨基酸和蛋白質的生物合成 ?［10］，影響嘌呤、碳和甘油脂代謝途徑 ?［11］.

雌雄異株植物是植物界的重要組成成分，參與維持陸地生態系統結構和功能穩定. 在雌雄異株植物中，兩性通常在形態和生理上表現出不同，這可能會造成群體性別比偏差 ?［12］.雌性偏倚的群體性別比是苔蘚植物種群中一種常見的現象 ?［13］.如齒肋墻蘚（ Syntrichia caninervis） 在海拔較高的區域雌、雄性別比為17∶1 ?［14］.雌雄間的性別差異在植物面對環境脅迫時尤為明顯，導致雌雄個體對環境變化產生不同的生理代謝響應.如酸雨脅迫下地錢 （Marchantia polymorpha） 雄配子體抗褪綠和抗氧化的能力要高于雌配子體，表現出對酸雨脅迫更強的耐受性 ?［15］，鎘脅迫下雌性角齒蘚（ Ceratodon purpureus ）對鎘的耐受性高于雄性 ?［16］，干旱脅迫下雌性滇楊（ Populus yunnanensis ）葉片中總酚、縮合單寧和類黃酮的含量下降且死亡率高于雄性 ?［17］.這些現象對種群結構和穩定性產生潛在影響，可能導致種群減少甚至滅絕.

地錢是典型的雌雄異株植物，隸屬苔綱（Hepaticae）地錢科（Marchantineae）地錢屬（ Marchantia ）.因其分布廣，易培養，生長周期短，且基因組測序已完成，是研究植物響應環境脅迫的模型植物.地錢富含生物活性化合物，如萜類、芳香化合物 ?［18］.研究表明，地錢受到環境脅迫時，其代謝會發生顯著變化以響應脅迫.如創傷脅迫下地錢通過苯丙素途徑合成木犀草素、芹菜素和isoriccardin C以抵御病原體的入侵 ?［19］.高溫脅迫下地錢通過加強脫落酸（ABA）信號通路，以提高耐熱性 ?［20］.低溫條件下，地錢通過表達冷誘導的ω-3去飽和酶基因，積累二十碳五烯酸以助于適應低溫 ?［21］.前期研究表明，地錢受到鎘脅迫時，在生理 ?［22］和轉錄 ?［23］上的變化表現出性別差異，然而其在代謝層面上的變化尚不明確.因此，研究不同性別地錢在鎘脅迫下的代謝反應差異有助于進一步理解雌雄異株植物響應重金屬脅迫的分子機制.

代謝組學是繼基因組學、轉錄組學和蛋白質組學之后的“組學級聯”的終點 ?［24］.通過對有機體中代謝物的全面和無偏差的定性和定量分析 ?［25］，可了解有機體的遺傳特性或對環境變化的響應.液相色譜-質譜聯用（Liquid Chromatograph Mass Spectrometer，LC-MS）是植物代謝組學研究中的主要分析技術 ?［26］，可對許多極性和半極性代謝物進行檢測和分析 ?［27］，是檢測脅迫條件下雌雄植株代謝變化和差異分析的高效率途徑.

本研究以地錢為材料，通過UPLC-Q-TOF-MS測定鎘脅迫下雌雄地錢中的代謝產物，確定與不同性別相關的差異代謝物和代謝通路，旨在從代謝水平闡明不同性別地錢對鎘脅迫的響應差異，為深入研究雌雄異株植物生態適應的性別差異和種群動態變化提供理論依據.

2 材料與方法

2.1 材 料

地錢 （Marchantia polymorpha） 均采于四川省成都市武侯區望江公園（104°5′20″E，30°37′52″N）.

2.2 方 法

2.2.1 地錢的培養和鎘脅迫處理 ?根據生殖托分別挑選雄配子體和雌配子體進行培養，培養條件參照Yoshikawa等，鎘脅迫處理方式參照楊茹畫等，脅迫處理時間為21 d，以蒸餾水處理的為對照，每個實驗處理設3個生物學重復.

2.2.2 樣品制備 ?選取對照組和處理組中處于有性生殖階段、含生殖托的地錢配子體為材料，分別為雌性對照組（F 0）、雄性對照組（M 0）、雌性處理組（F ?21）、雄性處理組（M ?21）.各準確稱取0.4 g，加液氮研磨成粉，將粉末轉移至預冷的10 mL離心管中，加入4 mL 80%甲醇（80 mL色譜純甲醇加入20 mL純水），震蕩混勻，4 ℃冰箱過夜.取4.0 mL溶液于5.0 mL 離心管中，4 ℃下 12 000 r/min離心2 min，取1 mL上清液，過0.22 μm微孔濾膜，將樣品轉移至進樣瓶中，準備進樣.每個處理做3個生物學重復.

2.2.3 UPLC-QTOF-MS 實驗檢測條件 ?色譜條件：色譜柱為 Agilent ZORBAX SB-C18 Rapid Resolution HD 2.1 mm×100 mm 1.8-Micron；柱溫 40 ℃；進樣量5 μL，流速 0.35 mL/min，流動相 A：0.1% FA ddH ?2O（甲酸水溶液），流動相 B：ACN + 0.1% FA（甲酸乙腈溶液）.終止時間：15 min，色譜梯度洗脫程序如表1.

在 IDA 模式下采集數據.離子源：ESI，掃描類型：TOFMSMS.離子噴涂電壓分別為-4500 V（負離子模式）、5500 V（正離子模式）， CAD氣體7，質量掃描范圍（m/z）50～1200.

2.2.4 數據處理 ?利用MSDIAL ?［28］（V4.70），對數據進行峰提取、峰對齊以及降噪處理，普庫：MassBank of North America （MoNA），保留時間容忍度0.05，匹配度85，最小峰寬5，最小峰高1000.加合離子：［M+H］ ?+、［M+NH ?4］ ?+、［M+Na］ ?+、［M+CH ?3OH+H］ ?+、［M+K］ ?+、［M+Li］ ?+、［2M+H］ ?+、［2M+NH ?4］ ?+、［2M+Na］ ?+、［2M+K］ ?+，［M-H］ ?-、［M-H ?2O-H］ ?-、［M+Na-2H］ ?-、［M+Cl］ ?-、［M+K-2H］ ?-、［2M-H］ ?-.得到化合物的精確分子量、保留時間、荷質比、加合離子、二級質譜碎片信息、離子響應強度和峰面積等數據信息.采用MetaboAnalyst 5.0 ?［29］進行統計分析，根據拉依達準則（Pauta criterion）對數據進行標準差（Standard Deviation，SD）過濾處理.通過T檢驗和Fold change（FC）篩選性別間和性別內差異代謝物，篩選標準為 P <0.05（經FDR矯正）、|log ?2（fold change）|>1.以log 2（FC）的值表示差異代謝物上調（log 2（FC）>0）或下調（log 2（FC）<0）的程度.利用KEGG數據庫進行通路分析，GraphPad Prism 9.0.0作代謝物含量圖，jven作韋恩圖，R（V4.1.0）作KEGG通路富集圖.

3 結果與分析

3.1 鎘脅迫下雌雄地錢表型特征

用100 mg/L氯化鎘溶液處理21 d后，雌雄地錢均出現了失綠現象，雌性失綠程度較雄性更嚴重（圖1）.

3.2 鎘脅迫下雌雄地錢的代謝組分析

基于物質的分子量、保留時間、質譜碎片信息和85%匹配度，本研究共檢測出320種代謝產物，包括121種初生代謝產物和199種次生代謝物（表2）.物質種類最豐富的是脂質（60種），其次是類黃酮（47種）、苯類（31種）、萜類（21種）、氨基酸（19種）、有機酸（18種）、苯丙素類（18種）、胺（10種）、生物堿（10種）、糖類（9種）等.

對M 0、F 0、M ?21、F ?21進行偏最小二乘判別分析（Partial Least Squares Discriminant Analysis，PLS-DA）（圖2a）.component 1分離了對照組和處理組，解釋了92.1%的總變異，表明鎘處理誘導了地錢的生物學響應；component 2分離了對照組和處理組中的雌性和雄性地錢，解釋了3%的總變異，表明雌雄間存在顯著的生物學差異.苔色酸（Orsellinic acid）、脫鎂葉綠酸鹽A（Pheophorbide A）、芥酸酰胺（Erucamide）、月桂基二乙醇胺（Lauryldiethanolamine）、3，4-二羥基苯乙酸（3，4-Dihydroxyphenylacetic acid）在component 1上載荷較大；苔色酸、芹菜素（Apigenin）、木犀草素（Luteolin）在component 2上載荷較大（圖2b）.通過交叉驗證（Cross-Validation，CV）計算得出累計 Q ?2=0.783， R ?2=0.935，說明本模型具有良好的穩定性和預測能力.對本模型進行1000次置換檢驗， P <0.05，說明構建的模型并未產生過擬合現象.以上結果表示，本模型可用于不同處理和性別的識別與區分.

3.3 ?鎘脅迫下雌雄地錢性別間差異代謝物及代謝通路分析

為探明鎘脅迫下，地錢響應脅迫的代謝變化，以 P <0.05和|log2（FC）|>1為標準，分別對地錢在鎘處理后性別內/間的代謝物變化進行了篩選和分析.結果顯示，與對照組相比，處理組雌性地錢中的代謝產物有97種上調， 105種下調；處理組雄性地錢中的代謝產物有104種上調，87種下調（圖3）.在上調或下調的差異代謝物中，雌性特有上調、下調代謝物分別是9種和30種；雄性特有上調、下調代謝物分別是16種和12種；雌雄共同上調、下調代謝物分別是88種和75種.（圖3）.

地錢響應鎘脅迫的差異代謝物主要有9類，其中，脂質類代謝物最多（雌性上/下調23/12種；雄性上/下調25/12種），其次是黃酮類（雌性上/下調7/20種；雄性上/下調10/15種），苯類、氨基酸類、苯丙素類、萜類、有機酸類和糖類代謝物數量依次減少，胺類代謝物數量最少（圖4）.

分別對上述各性別內差異代謝物進行KEGG通路富集分析，結果表明雌性、雄性差異代謝物分別富集到53條、57條代謝通路.其中，亞油酸代謝，次生代謝物的生物合成，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝，異喹啉生物堿生物合成，C5-支鏈二元酸代謝，酪氨酸代謝，檸檬酸循環，角質、軟木脂和蠟的生物合成，色氨酸代謝，核黃素代謝，α-亞麻酸代謝等11條代謝通路在雌雄地錢中均顯著富集（Pathway impact>0.1）.

對性別特有上/下調的差異代謝物進行KEGG通路富集分析，結果表明，雌性特異性上調、下調差異代謝物分別富集到1條（圖 5a）、10條（圖 5b）代謝通路；雄性特異性上調、下調差異代謝物分別富集到10條（圖 5c）、7條（圖 5d）代謝通路.其中，類黃酮生物合成途徑在雌、雄地錢的性別特異性變化代謝物中均有富集，玉米素生物合成和嘌呤代謝在雄性中上調而在雌性中下調.因此，選擇類黃酮生物合成、玉米素生物合成和嘌呤代謝途徑進行分析.

對參與類黃酮生物合成代謝途徑的差異代謝物及其衍生物進行分析.結果表明，與對照組相比，柚皮素查爾酮（Naringenin chalcone）在雌性地錢中顯著上調（ P <0.05，log2（FC）=3.8828），在雄性中被過濾，未參與差異分析.芹菜素、木犀草素、矢車菊素-3-O-半乳糖苷（Cyanidin-3-O-galactoside）在雌性地錢中顯著下調（ P <0.05，log2（FC）分別為-1.5878、-1.1861、-7.9682）；在雄性中差異不顯著（ P >0.05）.刺槐苷（Kaempferol-3-O-robinoside-7-O-rhamnoside）在雄性地錢中顯著上調（ P <0.05，log2（FC）= 12.907），在雌性中無顯著差異（ P >0.05）.槲皮素（Quercetin）在雄性地錢中顯著上調（ P <0.05，log2（FC）=2.3982），在雌性中被過濾，未參與差異分析.對參與玉米素生物合成和嘌呤代謝代謝途徑的差異代謝物進行分析，雌性地錢中腺嘌呤（Adenine）、腺苷（Adenosine）顯著下調（ P <0.05，log2（FC）分別為 -1.7287、 -1.9712），而在雄性中沒有顯著差異（ P >0.05）.雄性地錢中腺苷一磷酸（AMP）、肌苷（Inosine）顯著上調（ P <0.05，log2（FC） 分別為2.5716、2.0931），在雌性沒有顯著差異（ P >0.05）（圖6）.

為探明鎘脅迫下地錢性別間的代謝水平差異，以 P <0.05和|log2（FC）|>1為標準，分別比較處理組和對照組中雌雄地錢各代謝物含量，結果顯示，對照組雌性地錢中有17種代謝物的含量顯著高于雄性，1種代謝物的含量低于雄性.處理組雌性地錢中柚皮素查爾酮含量顯著高于雄性（ P <0.05，log2（FC）=11.051）.對這19種差異代謝物進行代謝通路分析，共富集到8代謝通路，包括類黃酮生物合成、玉米素生物合成和嘌呤代謝等.

類黃酮生物合成途徑中，對照組雌性地錢中芹菜素和木犀草素的含量顯著高于雄性（ P <0.05，log2（FC）分別為1.677和1.3649）；玉米素生物合成和嘌呤代謝途徑中，對照組雌性地錢中腺嘌呤和腺苷的含量顯著高于雄性（ P <0.05，log2（FC）分別為1.6224和2.0697）.

4 討 論

本研究利用LC-MS技術，對鎘脅迫下地錢的代謝物進行了定性和定量分析，共檢測到320種代謝產物，其中包括脂質、氨基酸等121種初生代謝產物和類黃酮等199種次生代謝產物.PLS-DA分析顯示12個樣本聚成四個不同的簇，指示鎘脅迫誘導了地錢的生物學響應，代謝產物出現了明顯的組間和性別間差異.其中，部分脂質、氨基酸、有機酸等代謝物的含量顯著變化，而且參與類黃酮生物合成、玉米素生物合成和嘌呤代謝的物質在兩性中的變化趨勢不同.

重金屬對植物產生毒害作用，使植物體內的代謝過程發生紊亂，直接影響植物生長發育 ?［30］.與此同時，植物通過調整某些代謝物含量以響應脅迫.如鎘脅迫下水稻（ Oryza sativa ）脂質 ?［31］、有機酸和氨基酸 ?［32］分泌量明顯增加.本研究中，處理組與相應的對照組相比，共有163種相同代謝物發生顯著變化.顯著上調的主要為脂質和氨基酸，顯著下調的主要為類黃酮和糖類，有機酸類部分上調部分下調.涉及到脂質、氨基酸代謝以及次生代謝產物的生物合成等代謝途徑.脂質是細胞膜的組成成分，氨基酸和有機酸參與植物中重金屬的積累與解毒 ?［33，34］.這三類物質在地錢中上調，推測是用于維護細胞膜正常的結構和功能，螯合重金屬，維持滲透平衡.此外，與鎘脅迫下曼陀羅（ Datura Stramonium ）中可溶性碳水化合物下調的結果類似 ?［35］，鎘處理后地錢的碳固定通路代謝水平下降，糖類下調.這將會影響地錢的正常生長發育.

與前期對地錢響應鎘脅迫的轉錄組性別差異研究結果相同 ?［23］，雄性地錢中性別差異代謝物也顯著富集在類黃酮生物代謝途徑上.黃酮類物質已被證實在植物抵抗環境脅迫過程中起著核心作用 ?［36］.研究表明，干旱脅迫下黃絲瓜蘚（ Pohlia nutans ）中類黃酮上調，與抗氧化酶和解毒蛋白的上調起協同作用 ?［37］.UV-B脅迫的地錢（ M. polymorpha ）中木犀草素上調以提高抗氧化防御水平 ?［38］.鎘脅迫下洋甘菊（ Matricaria chamomilla ）中的芹菜素 ?［39］和鉬（Mo）脅迫下大豆（ Glycine max ）中的槲皮素 ?［40］上調以滿足抗氧化需求和螯合重金屬.然而在脅迫條件下，類黃酮含量并不總是增加.類黃酮的合成依賴于初生代謝提供的碳源.研究表明，鎘脅迫下，刺槐（ R. pseudoacacia ）葉片中可溶性糖與總黃酮含量顯著正相關 ?［41］.干旱脅迫下，菊科植物 Achillea pachycephala 中總黃酮含量在脅迫后期下降，歸因可用碳的減少 ?［42］.本研究中，對照組雌性地錢芹菜素、木犀草素以及總黃酮含量（804.56 μg/gFW）顯著大于雄性（508.99 μg/gFW）（ P <0.05），指示雌性類黃酮生物合成水平更高.鎘脅迫21天后，雌、雄地錢中總黃酮含量均顯著下降.這可能是由于可用碳的減少.在類黃酮合成通路中，柚皮素查爾酮通過合成柚皮素進一步生成黃酮，也可以通過合成二氫黃酮醇進一步生成黃酮醇.研究表明，來自于黃絲瓜蘚（ Pohlia nutans ）的I型黃酮合酶（PnFNSI）催化柚皮素合成芹菜素，該酶的過表達增強了植物中黃酮的累積 ?［36］.本研究中，受鎘脅迫后，雌性中柚皮素查爾酮上調，芹菜素和木犀草素下調（圖7）.這可能是由于鎘降低了雌性中催化芹菜素和木犀草素合成的酶活性.與雌性不同，雄性中槲皮素和刺槐苷含量顯著上調（圖7）. 有研究表明類黃酮抗氧化能力和羥基數量有關 ?［43］，具有五個羥基的槲皮素表現出比山奈酚、芹菜素和木犀草素更強的抗氧化活性 ?［44］.本實驗室前期對鎘脅迫下地錢的生理響應研究表明，鎘脅迫下雄性地錢中的脂質過氧化物丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性顯著上調 ??［22］.因此，推測雄性通過上調黃酮醇與抗氧化酶共同抵抗氧化性損傷.

腺嘌呤和腺苷通過嘌呤代謝途徑合成DNA或RNA.同時，腺嘌呤經玉米素生物合成途徑，由類異戊二烯取代N6位生成玉米素.玉米素是細胞分裂素家族成員，通過促進細胞增殖分化參與植物生長發育 ?［45］，同時，細胞分裂素參與葉綠體發育和葉綠素生物合成，并具有保護葉綠素免受氧化降解的作用 ?［46］.對照組雌性地錢中腺嘌呤和腺苷含量顯著高于雄性，經鎘處理后，雌性中腺嘌呤和腺苷含量顯著下降，雄性中AMP和肌苷含量顯著上升.玉米素生物合成和嘌呤代謝水平在雌性中下調而在雄性中上調.對地錢響應鎘脅迫的轉錄組性別差異研究表明，響應鎘脅迫的植物激素信號轉導通路在雌性中下調而在雄性中上調 ?［23］，本研究結果從代謝層面證實了這一點.研究表明，鎘脅迫降低了黑麥草（ Lolium perenne ）中細胞分裂素生物合成基因的表達，玉米素含量顯著降低，腋芽的生長受抑制 ?［47］.砷（As）脅迫下擬南芥 （Arabidopsis thaliana） 中的細胞分裂素水平降低， 由此增強了硫醇生物合成基因的表達，累積包括谷胱甘肽（GSH）在內的硫醇化合物以固存As ?［48］.前期的生理響應研究也發現，鎘脅迫下雌雄地錢中GSH含量地均顯著上調，且處理20 d后雌性的GSH顯著高于雄性 ?［22］. 因此，結合代謝組研究結果，推測雌性地錢通過下調玉米素合成水平，誘導GSH的合成以響應鎘脅迫. 但重金屬脅迫下，植物中細胞分裂素水平對GSH的合成并不總是呈負效應. 如在綠藻（ Chlorella vulgaris ）中施用外源細胞分裂素可抑制重金屬脅迫下葉綠素的降解，并通過刺激抗氧化系統積累GSH抑制氧化爆發 ?［49］.鎘脅迫下，盡管雄性地錢中葉綠素a/b含量也下降，但下降程度顯著低于雌性 ?［25］. 圖1也可看出雄性的失綠程度也較雌性輕. 因此，推測鎘脅迫下雄性地錢可能是通過上調玉米素合成，來緩解葉綠素的降解，以維持正常光合作用.至于雄性地錢中內源玉米素與GSH間是否存在正效應關系有待更深入的研究.

綜上所述，地錢在代謝層面上對鎘脅迫的響應出現了性別差異.雌性地錢降低了玉米素生物合成和嘌呤代謝水平，誘導GSH的合成以提高耐受性.雄性地錢則上調了玉米素合成，以緩解葉綠素的降解，來維持正常光合作用，同時還通過上調類黃酮生物合成途徑中的槲皮素和刺槐苷等具有抗氧化活性的次生代謝產物，與上調的抗氧化系統共同作用來抵抗氧化性損傷.

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