胁迫浓度和胁迫时间对印度芥菜中镉形态分布的影响.pdf

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1、2013年4月岩矿测试Vo】．32．No．2April2013R0CKANDMINERAIANALYSIS306～3l00文章编号：0254—5357(2013)02—0306—05胁迫浓度和胁迫时问对印度芥菜中镉形态分布的影响杨红霞，刘崴，李冰，魏巍，张惠娟(1．国家地质实验测试中心，北京100037；2．南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京230026)摘要：螯合作用是植物对细胞内重金属耐受的主要方式之一，植物中螯合肽(PCs)在植物耐重金属毒害中的作用己有许多报道，但作用程度并未得出一致的结论，关于PCs是在镉刺激

2、下直接合成还是以谷胱甘肽为底物合成同样存在争议。本文研究了胁迫浓度和胁迫时间对超积累植物印度芥菜(Brassicajuncea)中镉形态分布的影响。印度芥菜幼苗分别用0．5、1．0、3．0、5．0、10．0mg／L镉标准溶液胁迫24h、48h、72h、96h后收获，用体积排阻高效液相色谱一电感耦合等离子体质谱技术测定植物体根部和叶部中镉形态的含量。结果表明，在低胁迫浓度下(≤3．0mg／L)，植物叶中PCs—Cd的含量与胁迫浓度成正比；在高胁迫浓度下，PCs—Cd含量反而降低，根中PCs—Cd的含量持续增加，但叶中PCs—C

3、d总量高于根部，说明PCs在植物体内会由根部向叶部转移，从而提高了镉耐受性。在持续长时间胁迫下，PCs—Cd含量也降低，表明PCs在镉解毒机制中仅有短暂的作用；持续高浓度胁迫下，植物会引发其他机制来抵制Cd的毒性。研究认为PCs在镉解毒机制中的作用需要考虑胁迫时间和胁迫浓度这两个重要参数。关键词：印度芥菜；镉形态；胁迫浓度；胁迫时间；耐受性中图分类号：06l4．242；0655．6文献标识码：A镉对植物具有一定的毒害性，不仅能与蛋白质及行区室化固定，进而防止其干扰细胞的新陈代谢。酶活性中心的巯基结合，而且还能取代金属蛋白中的

4、Wei等研究表明，虽然在cd胁迫下，PCs可能参必需元素，导致生物结构的改变与酶活性的丧失，从与了cd的长距离运输，PCs和GSH(或cys)与cd而干扰细胞的正常代谢过程。为了减少其毒害效应，的结合也有竞争。diToppi等指出，植物对不同植物在长期进化中产生了多种抵抗重金属毒害的防浓度水平的镉的反应是一个非常复杂的现象，町能御机制，并通过调控金属的吸收、积累、运输和耐受过会有很多不同的机制同时起作用。然而，也有报程，在植物体内形成复杂的耐受机制¨。道_】指出PCs在金属耐受机制中仅有短暂的作螯合作用是植物对细胞内重金属耐

5、受的主要方用，与超积累植物的高耐受性并不总是相关。部分式之一，谷胱甘肽、草酸、苹果酸和柠檬酸盐等小分研究证实了植物络合素与Cd、Ni、Zn、Co和As的超子物质，植物螯合肽(PCs)和金属巯基蛋白都能螯积累无关。例如，Ebbs等¨研究显示，PCs的合重金属。PCs是一种富含巯基的寡肽，结构合成与超积累对Cd的超积累与耐性无关。同时，通常为(一Glu—Cys)一Gly(n等于2～11)。对Cd／Zn共超积累植物东南景天研究发现，超积累PCs在植物耐重金属毒害中的作用已有许多报道，东南景天对重金属的耐性和积累与PCs无关，而推但

6、用超积累植物所作的实验并未得出一致的结测GSH可在体内参与重金属解毒过程。论。通常认为，PCs对重金属耐受的机理是重关于PCs的合成机制同样存在争议。研究证金属离子进入植物体后，与细胞内的PCs结合形成明，PCs由谷胱甘肽(GSH)为底物的酶促反应合复合物，然后转运到特定的细胞器(主要为液泡)进成。关于GSH如何生成PCs，研究者普遍赞同由收稿日期：2012—06—06；接受日期：2012—08—18基金项目：国土资源部公益性行业科研专项(200911043—26)；中国地质大调查项目(12120113015400)作者简介

7、：杨红霞，在读博士研究生，副研究员，地球化学专业。E—mail：yanghongxial@sina．tOni。通讯作者：李冰，研究员，主要从事痕量超痕量元素分析、元素形态分析和环境地球化学研究。E—mail：libinggx@163．)HI-——306．-——第2期杨红霞，等：胁迫浓度和胁迫时间对印度芥菜中镉形态分布的影响第32卷^y一谷氨酰半胱氨酸二肽基转肽酶，即植物螯合肽1．3样品处理合成酶催化合成的观点。Grill等通过蝇子草属取一定量的cd标准溶液培养的鲜叶片和根系(Silenecucubalis)细胞培养，以GSH

8、为底物首次合成样品，在液氮中浸泡后，于干净的玛瑙研钵中研磨。了PCs。但是，也有报道称PCs通常在超积累和非加入1．O0g干净石英砂、5．00mL缓冲液，将样品研超积累植物的根部由Cd胁迫直接产生¨抖J。磨至浆状。磨碎后转移至10mL离心管，用Tris—本文针对PCs在植物耐重金属毒害中的