藻类与高等植物中植物螯合肽(PCs)的研究进展

植物螯合肽(PCs)是重金属螯合肽,对高等植物、真菌、微藻中有毒重金属的解毒起着重要作用。介绍了PCs生物合成和功能的最新研究进展。     

植物螯合肽合成酶的催化机制研究进展

植物螯合肽合成酶(phytochelatin synthase,PCS)可在重金属离子激活下,以谷胱甘肽(GSH)及其巯醇盐为双底物催化合成植物螯合肽(phytochelatins,PCs),从而解除生物体内重金属的毒性。远源同源蛋白分析揭示了PCS属于木瓜蛋白酶超家族,其催化机制类似于Cys蛋白酶。     

重金属植物螯合肽(PC)的研究进展

综述了近年来植物螯合肽(PC)研究的一些最新进展,主要对PC的结构、在植物体内的合成及PC在植物体内的功能和作用进行了阐述,并展望了其今后的发展前景。     

丛枝菌根真菌对镉胁迫小麦幼苗解毒效应的研究

以小麦(Triticum aestivum L.)为材料,采用土培试验,研究了接种丛枝菌根真菌对镉(Cd)胁迫小麦幼苗超氧阴离子产生速率、球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)、根内Cd含量、植物螯合肽(PC)含量及植物螯合肽合成酶(PCS)活性的影响。结果表明,Cd胁迫未接种丛枝菌根真菌造成小麦叶片超氧阴离子产生速率、PC含量、PCS活性及根内Cd含量显著增加,且随着胁迫质量分数的增加而极显著上升;胁迫质量分数下接种丛枝菌根真菌较未接种相比,小麦叶片内超氧阴离子产生速率、PC含量和PCS活性降低,根际土壤GRSP及根内Cd含量则极显著升高。本研究表明,接种丛枝菌根真菌可通过土壤GRSP鳌合作用将部分Cd固定在土壤中,同时增加根系中Cd的含量,缓解Cd胁迫对叶片造成的氧化伤害,解除Cd的部分毒性。     

转SrPCS2烟草的获得及Cd抗性评价

由已克隆得到的长喙田菁(Sesbania rostrata)植物螯合肽合成酶SrPCS2编码177个氨基酸,以pHAN-NIBAL及pART27为基础,构建了CaMV35S启动子驱动的SrPCS2基因植物表达载体pAM23,采用电击转化方法将pAM23导入根癌农杆菌EHA105,并用该菌株对烟草进行了转化,Northern-blot分析结果表明得到了转录该基因的烟草,但转录该基因的烟草没有提高对Cd的抗性。     

矿业废弃地迷迭香植物对重金属的积累及污染应激研究

通过分析重金属复合污染下欧洲地中海沿岸原产植物迷迭香体内非蛋白巯基化合物(植物螯合肽、谷胱甘肽、半胱氨酸等)和5种重金属含量的变化,初步探讨迷迭香中生物标志物的金属胁迫.结果表明,重金属污染下迷迭香中非蛋白巯基含量最高为叶部,茎、根部含量低于叶部15 ～ 50倍.污染区叶部巯基含量明显高于对照区(P＜0.05);植物体内重金属铅、锌含量较高,其次为砷和镉,铜只在部分根部有检出.特定重金属与植物非蛋白巯基化合物之间存在正比关系,迷迭香对重金属具有积累能力和抗性.     

重金属超富集植物筛选研究进展

综述超富集植物富集重金属的机制、重金属超富集植物筛选研究现状以及螯合诱导技术和基因技术在重金属超富集植物筛选中的应用,针对重金属污染植物修复技术和重金属超富集植物筛选研究中存在的问题,提出了今后应加强的研究工作。     

重金属超富集植物筛选研究进展

综述超富集植物富集重金属的机制、重金属超富集植物筛选研究现状以及螯合诱导技术和基因技术在重金属超富集植物筛选中的应用,针对重金属污染植物修复技术和重金属超富集植物筛选研究中存在的问题,提出了今后应加强的研究工作。     

烟草植物螯合肽合成酶PCS1基因的电子克隆和序列分析

为了研究烟草中重金属镉的代谢转运基因,以马铃薯的植物螯合肽合成酶phytochelatin synthases 1(PCS1)基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:AJ548472.1)为信息探针,通过电子克隆的方法从烟草栽培品种中克隆到1个植物螯合肽合成酶基因(NtPCS1),并对其进行了序列分析。序列分析结果:NtPCS1包含完整的开放读码框,编码531个氨基酸,含有2个保守域Phytochelatin_C和Phytochelatin;通过同源比对和进化分析发现,NtPCS1氨基酸序列与番茄PCS1的序列一致性达到85%,与已报道的树烟草NgPCS相比,在N端多出30个氨基酸。以上结果表明NtPCS1是栽培烟草中新发现的金属镉代谢转运基因。     

硫化氢在番茄耐受镉胁迫过程中的作用

[目的]研究硫化氢(H_2S)在番茄耐受镉胁迫中的作用。[方法]采用5.0 mmol/L的镉溶液配合H_2S和H_2S生成抑制剂来处理番茄幼苗,研究H_2S在番茄幼苗耐受镉胁迫的过程中对MDA、植物螯合肽编码基因、金属转运蛋白编码基因以及H_2S生成基因表达的影响。[结果]镉胁迫促进番茄幼苗根尖细胞的死亡,镉浓度越高,其对番茄幼苗的氧化损伤越大;外源施加H_2S会减轻镉胁迫所产生的氧化胁迫;同镉处理组相比,在同时施加H_2S的处理组中,植物螯合肽编码基因、金属转运蛋白编码基因以及H_2S生成基因的表达上调。[结论]H_2S可能通过提高植物螯合肽、金属转运蛋白以及H_2S生成酶的表达来减轻重金属对番茄幼苗的损害。     

植物中脱落酸对非生物胁迫的耐受性研究进展

非生物胁迫是一种广泛存在的环境胁迫形式,会严重降低作物产量。植物激素脱落酸(ABA)在应对重金属、干旱、热、高盐、低温和辐射等胁迫的耐受过程中起着重要作用。对ABA信号转导、ABA生物合成途径以及应激耐受转录因子相关的各种应激调节的研究进展进行了综述。     

硒缓解植物重金属胁迫和累积的机制

硒(Se)在提高植物抗逆性、缓解重金属胁迫以及降低植物对重金属吸收方面有着重要的作用。本文综述了Se参与缓解植物重金属胁迫和累积的机制,Se能够缓解重金属的胁迫,主要是因为在植物体内由Se转化而来的相关产物的生理生化作用产生的综合效果。Se是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的必需组分,GSH-Px利用谷胱甘肽(GSH)将有毒的过氧化物还原成无毒的物质,清除由重金属引起的自由基。Se可以激活植物螯合肽(PC)合成酶及增加PC合成的前体,使植物产生更多的PC,形成更多的重金属-PC配合物。Se还可以与重金属形成大分子的复合物,降低重金属的毒害。Se能够与多种重金属元素产生拮抗效应,降低植物对重金属的吸收。     

番茄植物络合素合酶基因全长cDNA的克隆及其表达特点

为从分子水平上揭示PCS基因在番茄重金属螯合解毒过程中的作用机制,该研究以番茄(Lycopersi-con esculentum Mill.)品种苏红2003幼苗cDNA为模板,根据NCBI上登录的其他植物的植物络合素合酶基因保守区设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术,克隆番茄植物络合素合酶基因cDNA全长,进一步利用半定量RT-PCR,探讨不同重金属处理后该基因在番茄不同器官中的表达情况。结果显示:番茄植物络合素合酶基因(LePCS1)的cDNA序列长度为1 878 bp,5′非编码区长113 bp,3′非编码区长256 bp。推导该基因编码503个氨基酸组成的蛋白,其相对分子质量为55 600,等电点6.66。NCBI蛋白质比对结果显示:LePCS1由2个典型的植物络合素亚家族结构域组成,并具有19个可与金属离子结合的半胱氨酸(Cys)残基位点,其中包括4个相邻的Cys-Cys元件(90~91位、350~351位、368~369位和416~417位氨基酸)和11个单一Cys残基(56位、109位、113位、138位、144位、231位、332位、393位、396位、424位和489位氨基酸)。进化...     

无公害蔬菜生产中重金属含量的控制技术

综述农田土壤重金属污染的现状、修复和调控的重要性及对无公害生产的影响,提出用农艺调控和植物修复技术来治理和修复重金属污染的土壤,其中农艺调控措施主要包括施加化学改良剂、增施有机肥、离子间的拮抗作用、改变耕作制度、改变蔬菜布局和品种以及合理施用化肥,降低重金属从土壤向蔬菜中的迁移等,利用超累积植物吸收并去除土壤中重金属的植物提取技术是最有前景的植物修复技术。     

东南景天Sedum alfredii修复重金属污染土壤的研究进展

植物修复是净化重金属污染土壤最有潜力的原位修复技术之一,因地制宜地选择植物修复材料是大田植物修复成功实施的关键。国内外已发现的众多重金属超积累植物具有不同的生理特性,其中东南景天Sedum alfredii可忍耐和富集镉(Cd)和锌(Zn)等多种重金属,并且具有生长迅速的特点,是研究植物修复技术的模式植物之一。综述了东南景天对重金属的耐性、吸收、转运及解毒机制,阐明东南景天研究过程中存在的问题,并对其研究前景和方向作了简要分析,为重金属污染土壤植物修复工作的深入开展提供参考。参56     

重金属协同选择环境细菌抗生素抗性及其机制研究进展

抗生素的长期滥用,引起环境细菌耐药性不断增强,加速了抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)在环境中的传播扩散。在重金属污染的环境中,细菌不仅具备重金属抗性,并且具备多种抗生素抗性,抗生素抗性基因的污染水平也随之升高。在介绍重金属与抗生素抗性最新研究进展的基础上,阐述了环境细菌的抗生素抗性、重金属抗性及其相关抗性机制,并着重论述重金属和抗生素协同选择环境细菌耐药性及其机制。     

植物ABC转运蛋白功能研究进展

植物ABC转运蛋白家族通过转运各种底物而参与植物一系列生命活动,其拥有众多家族成员,分类众多、结构复杂、功能多样。本文详细梳理了植物ABC转运蛋白的结构、分类及功能后发现,植物类转运蛋白共有8大亚族(ABCA～ABCG和ABCI),其中ABCG属于功能最多的一类亚族,主要参与代谢产物和激素转运、器官形成和物质合成,在重金属/逆境胁迫、以及次级代谢产物分泌等方面发挥着重要作用;ABCB主要参与生长素及重金属转运,刺激细胞生长,加强非生物胁迫的耐受能力;ABCC除参与次生代谢产物的转运外,还具有重金属解毒功能;ABCA类很可能与动植物的脂质代谢关系密切。对于目前功能未知的其他亚族建议开展蛋白互作研究,注重实践应用及多学科联合,更加准确具体解析其功能。全面深入研究植物ABC转运蛋白家族将为其他类转运蛋白的研究提供借鉴方法,同时为植物源/库的高效调控提供基础理论。     

硅缓解植物重金属胁迫的主要机理

重金属能在土壤中积累,造成土壤污染。硅能有效减轻植物和土壤中的重金属毒性。从6个方面来概述了硅缓解植物受到重金属胁迫时的主要机理,包括:硅与重金属在不同植物结构中的复合和共沉淀;对植物生长结构的改变;通过刺激抗氧化酶的活性来增强植物的抗氧化防御能力;改变重金属在植物体内的分布;通过改变土壤p H值来降低金属的生物利用度;对金属转运蛋白基因的调节,以期为缓解重金属污染研究提供参考。