在高等植物体内,富含半胱氨酸的金属结合肽主要有植物鳌合肽(PCs)和金属硫蛋白(MTs)两种[19]。对于PCs而言,它能够与重金属螯合,形成的复合物将被运输至液泡贮存。对于MTs而言,其功能与它的金属结合能力有关。MTs鳌合重金属后,很可能也是将重金属释放到液泡中,降低过量铜对细胞质内各种细胞器的毒害;也可能作为自由基的清除剂;还可能缓解铜对叶绿素合成过程中各种酶的抑制[18]。此外,蛋白巯基、非蛋白巯基以及游离氨基酸(组氨酸、半胱氨酸)也都能够缓解Cu的重金属都毒害。
三、关于海州香薷作为土壤重金属污染修复植物的研究
与传统的物理和化学方法相比,用植物修复土壤重金属污染具有良好的生态效益。用于植物修复的植物需要拥有以下的特点:高产、速生、能富集和忍耐几种重金属、适于机械化收获[17]。海州香薷具有较强的耐铜性,生物量大,且有实验证明,与单一铜污染相比,铜锌污染土壤中,施用乙二胺二琥珀酸(EDDS)可以促进海州香薷生长,增加其地上部干物重[7]。由此看来,海州香薷是理想的Cu污染土壤的修复植物。钱猛[7]还发现100µM Cu2+处理下施加不同浓度的外源GSH可以缓解海州香薷Cu毒害症状。王穗子等[10]发现接种从枝真菌(AMF)后海州香薷叶片的叶绿素含量增加、抗氧化酶活性增强、MDA含量减少、质膜透性增加。说明AMF可以降低Cu处理后海州香薷的膜脂过氧化水平,减少铜对其光合作用的抑制,增强其抗氧化能力,进而增强海州香薷对Cu胁迫的适应性,成为Cu矿区和Cu污染区的优势种群。
结论
通过一些生理指标的测定:MDA含量增高,抗坏血酸含量增高,GSH含量增高,H2O2含量增高,抗氧化酶含量增高,活性氧积累。证明铜胁迫会引起海州香薷植物体内的氧化损伤。但是,海州香薷通过自身的酶促系统(抗氧化酶系统)和非酶促系统(巯基、多肽等)来清除体内积累的大量的O2-、H2O2等活性氧,并抑制毒性更大的•OH的生成,从而减缓膜脂的过氧化。同时,铜矿区的海州香薷对铜具有更大的耐性。作为潜在的Cu污染土壤的修复植物,海州香薷满足了生物量大,能富集和忍耐铜、锌等特点。因此,关于能够提高海州香薷耐重金属的研究有现实意义。现有的通过转基因、接种真菌、外源施加化学物质等都可能是可行的办法。我认为,氧化损伤是重金属对植物伤害的一个很重要的部分,抗氧化系统又是海州香薷抵御氧化损伤的重要方式,所以从提高海州香薷抗氧化能力出发是有效的办法,比如提高某些抗氧化酶的表达量等。
参考文献
[1]Song J,Zhao F J,Luo Y M,Mc Grath S P,Zhang H.Copper uptake by Elsholtzia splendens and Silene vulgaris and assessment of copper phytoavailability in contaminated soils[J].Environmental Pollution,2004,128(3):307-315
[2]Weng G Y,Wu L H,Wang Z Q,Christie P.Copper uptake by four Elsholtzia ecotypes supplied with varying levels of copper in solution culture[J].Environment International,2005,31(6):880-884
[3]Kim B E,Nevitt T,Thiele D J.Mechanisms for copper acquisition,distribution and regulation[J].Nature Chemical Biology,2008,4(3):176-185
[4]Burkhead JL ,Reynolds KA, Abdel-Ghany SE, Cohu CM,Pilon M. Copper homeostasis[J]. New Phytol,2009,182: 799-816
[5]Tanyolac D, Ekmekci Y, Unalan S.Changes in photochemical and antioxidant enzyme activities in maize (Zea mays L.) leaves exposed to excess copper[J]. Chemosphere,2007, 67: 89-98
[6] Andre C M,Larondelle Y,Evers D.Dietary antioxidants and oxidative stress from a human and plant perspective:a review[J].Current Nutrition andFood Science,2010,6(1):2-12
[7]钱猛,海州香薷(Elsholtzia haichowensis) 的耐铜机理及其在植物修复中的应用[D].南京,南京农业大学,2005 铜胁迫下海州香薷的抗氧化响应研究文献综述和参考文献(4):http://www.youerw.com/wenxian/lunwen_21903.html