镉胁迫下植物解毒机理研究进展.doc

镉胁迫下植物解毒机理研究进展.doc镉胁迫下植物解毒机理研究进展摘要: 镉是耕地土壤中最主要的土壤污染物之一, 严重影响粮食生产安全,进而通过食物链危害人类健康。蓖麻( munis L.) 是一种重要的能源作物, 而且是一种潜在的镉污染土壤的修复作物。该研究采用水培试验,研究外源 NO( SNP )对 5 mg?kg-1 Cd 镉胁迫下蓖麻的生长状况和富集特征。研究表明,与镉处理下相比, 100 μ mol?L-1 SNP 显著缓解镉的毒性,增加蓖麻生物量 % ,提高了蓖麻对镉的富集能力, 降低了镉的转运能力。关键词:镉蓖麻富集一氧化氮中图分类号: X171 文献标识码:A 文章编号: 1674-098X ( 2015 ) 12 (b) -0192-02 重金属胁迫下, 植物毒性症状来自重金属结合蛋白质的硫氢基, 导致活性的抑制或结构的破坏,还可能来自必须元素的替换导致的缺失症状( Hall , 2002 ) 。镉胁迫下,耐性植物能够通过调剂生理和生物化学新陈代谢缓解或者去除镉的毒害( Dong et al, 2007 ) 。不同的植物品种已经形成了有效的和独特的解毒机理。植物的解毒策略包括:细胞区隔化、抗氧化系统、硫化合物、根际分泌物等。 1 细胞区隔化亚细胞分区模型( SPM )考虑金属的富集及重新分配,能够和重金属的毒性相关联( Li 等, 2011 ) ,富集的重金属一般被划分为 5 种亚细胞组分: 细胞碎屑、热稳定蛋白、热敏感蛋白、金属富集颗粒体和细胞器( Zhan g 等, 2015 ) 。在一些研究中,镉在细胞中的分布划分为 2 种亚细胞组分: 非可溶性组分( 金属富集颗粒体、细胞碎屑和细胞器) 和可溶性组分(热敏感蛋白和热稳定蛋白), 解释细胞中镉的毒性( Miao 等, 2006 )。还有一些研究中, 5 种亚细胞组分归结为两大类:金属敏感组分(细胞器和热敏感蛋白)和生物解毒组分(金属富集颗粒体和热稳定蛋白) ,解释植物组织中镉的毒性和耐性( Zhang 等, 2015 )。 2 抗氧化系统镉毒害导致活性氧自由基的积累, 造成氧化胁迫。活性氧自由基可能攻击脂类、蛋白质、色素和核糖酸, 造成脂类过氧化、抑制酶活性、影响细胞流动性, 损害细胞膜、细胞器的结构和生物分子( Ekmek?i 等, 2008 )。抗氧化系统清除过量的活性氧是植物体内镉解毒机理的一个重要部分。超氧化物歧化酶( SOD ) 是一种金属蛋白辅助酶, SOD 能够催化 O21 的歧化反应,转化为双氧水和氧气。双氧水也能毒害植物细胞,能被过氧化氢酶( CAT )和过氧化物酶( POD )去除, POD 能转化双氧水变成无害的氧气和水( Yu等, 2013 )。因此 SOD 、 CAT 和 POD 在植物抵抗镉胁迫方面发挥重要作用。然而镉胁迫下植物组织内抗氧化酶活性的变化不一致。 Lin 等( 2007 ) 研究发现,小麦叶中 SOD 活性仅在高镉浓度( 33 mg/kg )时显著增加,而在镉浓度<10 mg/kg 时,没什么明显变化。 Yu 等( 2013 )研究发现,镉胁迫下水稻叶中 SOD 活性降低, 而根中 SOD 活性增加; 水稻根和叶中 POD 和 CAT 活性增加。 Shi 等( 2010 )研究红花的耐性机理发现,镉胁迫下 SOD 和 POD 活性增加,而 CAT 活性降低。 3 硫