植物的铜稳态研究综述

微量元素在植物生长发育过程中是必不可少的,因此研究植物内各种微量元素的稳态具有重要意义。铜在光合作用、呼吸作用、乙烯感应、活性氧清除和细胞壁重塑中发挥重要作用。铜的运输是由一组进化上高度保守的转运蛋白和金属伴侣共同完成的。由于根中转运蛋白的调控和高铜含量土壤非常稀缺,使得植物组织中的铜含量一般不会过高。然而,铜的利用率低会降低植物的生产能力。由于某些功能保守的基因的控制,植物会响应铜缺乏的外界环境。植物主要通过Ctr/COPT铜转运家族转运蛋白家族从细胞外吸收铜,之后由铜伴侣蛋白及P型ATP酶将铜运输到各细胞器中。铜在木质部的运输及铜从衰老叶片到嫩叶与生殖组织中进行的再分配都须要烟酰胺发挥作用。此外,铜的再分配过程须要黄色条纹状(yellow stripe-like,简称YSL)转运体及铜伴侣蛋白CCH的参与,其中CCH蛋白存在于植物的韧皮部。当铜供给不足时,植物中增加铜吸收的系统会被激活,并且使铜能更有效地被利用。一些参与铜调控的小分子RNA会下调某些不重要的铜蛋白的表达量。低铜条件下,主要的铜应答转录因子SPL7既可以激活参与铜吸收的基因的表达,又可以上调某些Cu-microRNAs的表达量。这种调节允许光合自养生物生长所需的最重要的含铜蛋白质(如质体蓝素)在一定的铜浓度范围内保持活性,这更有利于植物的生长。植物中铜过量会造成活性氧的快速积累,活性氧会破坏核酸、氧化蛋白并导致脂质过氧化,从而影响细胞的诸多功能,对细胞产生毒害。细胞内铜过量时会上调金属硫蛋白(metallothionein,简称MT)的表达以减少细胞质中游离铜离子的含量。主要阐述植物中铜稳态的作用及其研究进展,以及植物对铜的吸收与再分配过程,同时对铜在细胞内的传递及细胞内铜稳态的调控进行简单概述。并对大部分重要的含铜蛋白的研究进行简要描述。由于高等植物中铜蛋白的研究报道还较少,因此对植物中铜稳态的研究概述可以加强研究者对含铜蛋白质生物学功能的了解,同时也可以为进一步阐明植物吸收利用铜的分子机制提供依据。     

植物铜稳态相关miRNAs的研究进展

铜(Cu)是植物生长发育所必需的微量元素,参与光合作用、呼吸作用及木质素合成等多个生物学过程。铜离子具有氧化还原特性,低铜或者过量铜都会对植物造成伤害,因此植物在长期进化过程中产生了一套完整的铜稳态调控体系,其中miRNA在此体系中扮演着重要的角色。介绍了mi R397、mi R398、mi R408、mi R857、mi R1444等5种Cu-miRNAs,它们的靶基因编码了植物细胞中非常重要的4大类含铜蛋白——漆酶、超氧化物歧化酶、质体蓝素和多酚氧化酶。在铜胁迫条件下,miRNA通过调控靶基因的表达优化铜离子的分配,既保证了铜的正常供应,又避免了铜毒害。     

真核细胞内的铜转运及平衡机制研究进展

以果蝇为例,阐述了铜在动物体内的摄入、分配、排泄以及转录水平调控过程。果蝇细胞对铜的摄取主要通过金属反应转录因子MTF调节转运蛋白Ctr与金属硫蛋白mt之间的表达调控铜离子的摄取。进入胞浆内的铜主要通过ATX1、CCS和Cox17这3种铜伴侣蛋白经3条不同途径进行转运和调节。金属硫蛋白与P型ATP7酶在铜的排泄中起重要作用。     

铜离子在不同生物中转运的研究进展

分别从铜离子在细菌、酵母、拟南芥、单子叶植物中的转运等方面简述了铜离子在不同生物中转运的研究进展,以供参考。     

怎样科学使用波尔多液

波尔多液是重要的保护性杀菌剂,可防治果树和蔬菜的很多病害。波尔多液的有效成分是碱式硫酸铜,喷布在植物表面以后,能形成一层水溶性很低的薄膜。它受到植物分泌物、空气中的CO2及病菌孢子萌发时分泌出来的有机酸等的作用,逐渐游离出铜离子,铜离子进入病菌体内,使细胞中原生质     

6种植物对铜污染土壤的修复作用

为了筛选出对铜离子污染土壤具有较好修复效果的植物,选取长岭-威远一带非常规油气开发区域的黑麦草、玉米草、苏丹草、狼尾草、紫花苜蓿、白三叶草6种植物作为研究对象,测定这6种植物在不同含量铜离子条件下的发芽率,并开展其在不同铜离子含量土壤条件下的生长性试验,计算土壤中铜离子的去除率。结果表明,黑麦草、玉米草、苏丹草和狼尾草对铜离子的耐受性高于紫花苜蓿和白三叶草;玉米草、狼尾草、苏丹草中的铜离子主要富集在根系,在土壤中铜离子含量为100 mg/kg时,3种植物根系中铜离子含量分别达到了57.25、52.70、47.50 mg/kg;黑麦草中的铜离子主要富集在叶、茎,在土壤中铜离子含量为100 mg/kg时,黑麦草叶、茎中铜离子含量分别达到了23.29、12.12 mg/kg,根中铜离子含量仅仅1.24 mg/kg。当土壤中铜离子含量为25 mg/kg时,黑麦草与苏丹草的铜离子去除率均达到了60%以上,高于狼尾草和玉米草;而当土壤中铜离子含量为50 mg/kg时,苏丹草和玉米草的铜离子去除率均达到了55%以上,高于黑麦草与狼尾草。因此,在长岭-威远一带非常规油气开发区域,在土壤中铜离子含量较高(大于50 mg/kg)时,可选用玉米草作为修复植物;在土壤中铜离子含量低于25 mg/kg时,可选用黑麦草与苏丹草作为修复植物。     

波尔多液药害解救法

波尔多液是用硫酸铜、石灰加水配制而成的一种保护性杀菌剂,使用不当,容易发生药害.一方面因波尔多液中的铜离子破坏细胞蛋白质或酶,导致细胞死亡;另一方面由其中的石灰引起,使植物细胞中的脂类物质或植物表面角质层受到破坏.     

谷子HSP90基因家族鉴定及干旱胁迫下表达分析

热激蛋白90(heat shock proteins 90,HSP90)是广泛存在于植物中的一种高度保守的细胞伴侣蛋白家族,参与调节和维持各种蛋白质的构象,在植物的生物和非生物胁迫应激反应中起着重要作用.为探讨谷子HSP90基因家族(SiHSP90s)在干旱胁迫下的潜在抗旱功能,对SiHSP90s进行鉴定,并分析其在干...     

植物Cu,Zn-SOD分子调控机理研究进展

铜/锌超氧化物歧化酶(Cu,Zn-SOD)能清除植物体内有害的活性氧(ROS),参与植株遭受逆境胁迫时的应激反应等过程。铜分子伴侣(CCS)可以传递铜离子到Cu,Zn-SOD当中,并将其激活生成有活性的酶分子,依赖CCS协助是Cu,Zn-SOD主要的激活途径。植物在铜缺乏的环境下会诱导启动子结合蛋白(SPL7)和小RNA398(miR398)的表达,miR398通过降解编码Cu,Zn-SOD的mRNA抑制Cu,Zn-SOD的生成,从而调控植物体内铜平衡。本文主要对植物Cu,Zn-SOD激活和调控途径进行综述。     

重金属铜对植物毒害机理的研究现状及展望

铜是植物正常生长发育所必需的微量营养元素,随着铜用途的扩大及用量的增加,含铜污染物的排放量逐渐增多,导致植物中铜含量超标,已严重影响到人类健康和生态系统稳定.文章综述了国内外关于铜对植物生长、细胞膜系统、抗氧化物酶系统、光合作用、矿质营养吸收和运输等生理响应等方面的研究进展,指出目前关于铜对植物毒害的研究主要集中在植物的耐铜阈值、毒害生理机理和植物对铜的解毒效应等方面,并提出今后应从拓宽植物研究种类、铜胁迫差异蛋白和基因表达鉴定及维持细胞内稳态的重金属转运体的鉴定等方面进行深入研究,为揭示铜对植物的毒害机理提供依据.     

农田杂草对铜污染土壤修复的研究

铜既是植物生长所必需的微量元素,也是土壤重金属污染的1个主要污染源。对农田杂草对铜污染土壤修复的研究进展进行了综述,以寻找更多的铜超积累植物种类,推动铜污染土壤的工程化治理。     

根际与非根际土壤铜化学行为的研究进展

铜是动植物必需的微量元素,但过量的铜会严重影响动植物的生长。近年来,随着工农业的发展,土壤的铜污染加重并成为重要的土壤环境问题之一。铜污染研究已扩展到根际微域。根际是受植物根系及其生长活动显著影响的土壤微区,其特殊的化学、物理和生物性质对重金属的形态变化和迁移性影响巨大。对近年来铜在根际pH、Eh、根系分泌物、根际有机物和微生物变化影响下的化学行为研究进展进行了综述,今后需进一步深化单个或者多个根际环境因子（pH、Eh、根系分泌物、根际有机物等）对铜形态变化影响的研究,为评估其在土壤环境中赋存释放风险、阐述铜污染土壤化学和生物修复机制提供指导。     

铜离子对水培青菜幼苗生长的影响

用溶液培养的方法研究了铜离子对青菜幼苗生长的影响及铜在植物体内的分布和积累情况。结果表明:3μmol/LCu2+即显著抑制根系的伸长,10μmol/LCu2+抑制青菜地上部生长,与对照相比,10μmol/LCu2+处理并不能显著降低根系生物量;5μmol/LCu2+处理,叶绿体色素的含量显著降低,10μmol/LCu2+使叶绿体色素的含量减少为对照的60%;青菜根系铜含量远大于地上部,且随着铜离子处理浓度的升高,根系和地上部的铜含量显著增加。     

植物冷激蛋白的研究概况

在植物体内合成的特定低温应激蛋白中,多数已经被鉴定。近年来,研究的焦点主要集中在几种特殊类型的冷激蛋白,其中,植物抗冻蛋白保护细胞免受冰晶破坏,分子伴侣和脱水蛋白在冷胁迫期间保护细胞大分子不受损伤,线粒体内解偶联蛋白的氧化和磷酸化过程,可以使植物保持高于0℃一段时间,为随后适应低于0℃的环境做充分的准备。     

铜铁铅单一及复合污染对铜草幼苗生长的影响

采用种子萌发实验方法 ,研究了不同浓度铜、铁、铅单一及复合污染对铜草幼苗生长的影响。结果表明 ,铜铁铅3种金属对铜草种子萌发率的影响不同 ,铜草种子对铜的耐性最高。铜草幼苗对铜和铁的耐性较高 ,能较好地适应在受铜铁污染的土壤中生长。在铜铁浓度一定的情况下 ,铅的加入能极大的影响铜草幼苗的生长     

铜铁铅单—及复合污染对铜草幼苗生长的影响

采用种子萌发实验方法，研究了不同浓度铜、铁、铅单一及复合污染对铜草幼苗生长的影响。结果表明，铜铁铅3种金属对铜草种子萌发率的影响不同，铜草种子对铜的耐性最高。铜草幼苗对铜和铁的耐性较高，能较好地适应在受铜铁污染的土壤中生长。在铜铁浓度一定的情况下，铅的加入能极大的影响铜草幼苗的生长。     

Exogenous Nitric Oxide Involved in Subcellular Distribution and Chemical Forms of Cu2+ Under Copper Stress in Tomato Seedlings

Nitric oxide (NO), a bioactive signaling molecule, serves as an antioxidant and anti-stress agent under abiotic stress. A hydroponics experiment was conducted to investigate the effects of sodium nitroprusside (SNP), a NO donor, on tomato seedlings exposed to 50 μmol L^?1 CuCl₂. The results show that copper is primarily stored in the soluble cell sap fraction in the roots, especially after treatment with Cu+SNP treatment, which accounted for 66.2% of the total copper content. The copper concentration gradually decreased from the roots to the leaves. In the leaves, exogenous NO induces the storage of excess copper in the cell walls. Copper stress decreases the proportion of copper integrated with pectates and proteins, but exogenous NO remarkably reverses this trend. The alleviating effect of NO is blocked by hemoglobin. Thus, exogenous NO is likely involved in the regulation of the subcellular copper concentrations and its chemical forms under copper stress. Although exogenous NO inhibited the absorption and transport of excess copper to some extent, the copper accumulation in tomato seedlings significantly increased under copper stress. The use of exogenous NO to enhance copper tolerance in some plants is a promising method for copper remediation.     

桂林市菜地土壤和蔬菜铜含量及其健康风险

在桂林地区蔬菜和菜地土壤铜含量进行大规模调查基础上,评价其污染程度,并用THQ评估经食用蔬菜摄入铜的健康风险。结果显示,桂林地区菜地土壤铜含量范围、中值、算术均值和几何均值分别为11.69～348.8mg·kg-1和27.41、34.62、29.43mg·kg-1,与桂林市土壤背景值相比,桂林市菜地土壤铜没有明显的积累;桂林地区蔬菜铜含量范围和平均值分别为0.032～3.530mg·kg-1和0.324mg·kg-1,与其他城市蔬菜铜含量相比,桂林地区蔬菜铜含量处于较低水平,通过蔬菜摄入铜的健康风险小。蔬菜对铜的富集能力以辣椒最高,因而其抗污染能力较差,白菜、包菜和萝卜对铜的富集能力最低。