Effects of reduced glutathione on the growth and photosynthesis of perennial ryegrass under lead stress

doi:10.11686/cyxb2020338

Abstract

Abstract:

The aim of this study was to explore the mitigative effects of reduced glutathione （GSH） on the growth and photosynthesis of perennial ryegrass （Lolium perenne） under lead stress. Twelve-week old seedlings of the perennial ryegrass cultivar ‘cuttle’ were used as the experimental material. In the control （CK）， leaves were sprayed with 50 mL distilled water， and roots were supplied with 1/2-strength modified Hoagland’s nutrient solution. In the other three experimental treatments， the roots were supplied with 1/2-strength modified Hoagland’s nutrient solution containing 0.75 mmol·L^-1 Pb（NO₃）₂， and the leaves were sprayed with 50 mL distilled water （Pb treatment）； with 25 mL distilled water followed by 25 mL 10 mmol·L^-1 GSH （Pb+GSH treatment）； or with 25 mL distilled water followed by 25 mL 1 mmol·L^-1L-buthionine-sulfoximine （BSO）（Pb+BSO treatment）. The results showed that shoot length， root length， tiller number， biomass， chlorophyll content， photosynthetic parameters， and the kinetic parameters of chlorophyll fluorescence were significantly higher in the Pb+GSH treatment than in Pb treatment. In contrast， the values for root length， tiller number， biomass， carotenoid content， and photosynthetic parameters were lower in the Pb+BSO treatment than in Pb treatment. Together， our results show that spraying ryegrass leaves with 10 mmol·L^-1GSH can effectively alleviate the inhibitory effects of Pb stress and improve the Pb tolerance of perennial ryegrass， whereas spraying with BSO at 1 mmol·L^-1exacerbates the inhibitory effects of Pb stress.

Key words: perennial ryegrass, glutathione, growth, photosynthesis, lead

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Figures/Tables 5

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处理 Treatment	鲜重Fresh weight （g·pot^-1）		干重Dry weight （g·pot^-1）		根冠比 Root-shoot ratio （DW）
处理 Treatment	茎叶Shoot	根Root	茎叶Shoot	根Root	根冠比 Root-shoot ratio （DW）
CK	13.57±0.23a	3.09±0.19a	1.24±0.03a	0.24±0.01a	0.191±0.009a
Pb	6.50±0.15c	1.06±0.01c	0.77±0.01c	0.14±0.00c	0.177±0.001b
Pb+GSH	8.05±0.12b	1.26±0.04b	0.85±0.01b	0.16±0.01b	0.184±0.003a
Pb+BSO	5.99±0.17d	0.85±0.03c	0.63±0.01d	0.12±0.00d	0.186±0.005a

处理 Treatment	鲜重Fresh weight （g·pot^-1）		干重Dry weight （g·pot^-1）		根冠比 Root-shoot ratio （DW）
处理 Treatment	茎叶Shoot	根Root	茎叶Shoot	根Root	根冠比 Root-shoot ratio （DW）
CK	13.57±0.23a	3.09±0.19a	1.24±0.03a	0.24±0.01a	0.191±0.009a
Pb	6.50±0.15c	1.06±0.01c	0.77±0.01c	0.14±0.00c	0.177±0.001b
Pb+GSH	8.05±0.12b	1.26±0.04b	0.85±0.01b	0.16±0.01b	0.184±0.003a
Pb+BSO	5.99±0.17d	0.85±0.03c	0.63±0.01d	0.12±0.00d	0.186±0.005a

处理 Treatment	叶绿素a Chlorophyll a content（mg·g^-1 FW）	叶绿素b Chlorophyll b content（mg·g^-1 FW）	总叶绿素 Total chlorophyll content （mg·g^-1 FW）	叶绿素a/b Chlorophyll a/b	类胡萝卜素 Carotenoid content （mg·g^-1 FW）	类胡萝卜素/总叶绿素 Carotenoid/total chlorophyll
CK	1.16±0.02a	0.41±0.01a	1.57±0.03a	2.86±0.03a	0.25±0.00a	0.16±0.00b
Pb	1.06±0.00b	0.36±0.00c	1.42±0.01c	2.94±0.02a	0.24±0.00a	0.17±0.00a
Pb+GSH	1.13±0.00a	0.40±0.01b	1.53±0.02b	2.86±0.09a	0.24±0.01a	0.16±0.00b
Pb+BSO	1.06±0.02b	0.37±0.02c	1.43±0.03c	2.86±0.10a	0.21±0.01b	0.15±0.01c

处理 Treatment	叶绿素a Chlorophyll a content（mg·g^-1 FW）	叶绿素b Chlorophyll b content（mg·g^-1 FW）	总叶绿素 Total chlorophyll content （mg·g^-1 FW）	叶绿素a/b Chlorophyll a/b	类胡萝卜素 Carotenoid content （mg·g^-1 FW）	类胡萝卜素/总叶绿素 Carotenoid/total chlorophyll
CK	1.16±0.02a	0.41±0.01a	1.57±0.03a	2.86±0.03a	0.25±0.00a	0.16±0.00b
Pb	1.06±0.00b	0.36±0.00c	1.42±0.01c	2.94±0.02a	0.24±0.00a	0.17±0.00a
Pb+GSH	1.13±0.00a	0.40±0.01b	1.53±0.02b	2.86±0.09a	0.24±0.01a	0.16±0.00b
Pb+BSO	1.06±0.02b	0.37±0.02c	1.43±0.03c	2.86±0.10a	0.21±0.01b	0.15±0.01c

处理 Treatment	净光合速率 Net photosynthetic rate （P_n， μmol CO₂·m^-2·s^-1）	蒸腾速率 Transpiration rate （ T_r， mmol H₂O·m^-2·s^-1）	气孔导度 Stomatal conductance （G_s， μmol CO₂·m^-2·s^-1）	胞间二氧化碳浓度 Intercellular carbon dioxide concentration （C_i， mmol·mol^-1）
CK	4.26±0.46a	3.38±0.48a	55.20±4.32a	334.50±7.01d
Pb	1.52±0.30c	1.64±0.50b	18.24±0.43c	351.92±2.74b
Pb+GSH	3.08±0.59b	2.84±1.02a	33.44±7.12b	379.34±3.84a
Pb+BSO	1.06±0.26c	1.42±0.53b	16.44±4.01c	340.72±3.12c