作者:楊紅霞,陳俊良,劉崴
單位:國家地質實驗測試中心
文章綜述了近年來鎘對植物的毒害及植物解毒機制的相關研究成果。主要從植物生長、光合作用、植物酶活性、植物細胞分裂等方面闡述鎘的毒害機制,并從植物對鎘的吸收和轉運、耐受機制、影響因素等方面討論植物的解毒機制。
前? 言
鎘(Cd)是一種生物毒性很強的重金屬,是植物生長、發育的非必需元素,當植物體中Cd 積累到一定程度時,就會表現出各種毒害癥狀,如葉片枯黃、莖稈縮短、側根減少、葉綠素含量降低、抗氧化酶活性降低、細胞膜通透性發生改變,導致細胞損傷,從而對植物的生長產生抑制作用。當Cd?達到一定的濃度時,不僅影響植物的正常生長,而且影響植物的生理活動,主要表現為影響植物的光合作用、植物酶活性、植物細胞分裂及膜活性、呼吸作用、蒸騰作用等。通常植株表現為發育緩慢、植株矮小、葉片失綠等癥狀。某些植物對鎘產生超累積作用,在重金屬鎘脅迫下,有一系列的耐性和解毒機制。目前研究表明,植物的耐Cd?機制主要包括螯合作用、區隔化作用、抗氧化作用、排外作用、固定鈍化作用、應激作用。
本文著重討論了鎘對植物產生的毒害及植物對鎘吸收和耐性機制的研究進展,從而為植物抗鎘性機制、防治鎘污染提供理論依據,其超積累的生理生化機制對于Cd?污染環境的植物修復研究具有重要意義。
結論與展望
重金屬鎘作為污染物,在環境中廣泛存在,其毒性大、半衰期長,已成為影響植物生長的重要限制因子。鎘對植物的危害不僅表現在對植物生理生化方面的影響,而且使其產量及品質降低,使其通過食物鏈進入人體,對人們的健康造成威脅。因此,研究鎘對植物的危害及植物對鎘的耐性機制顯得尤為重要。
鑒于目前的技術手段及研究進展,還需要進一步探討重金屬在植物體內的遷移轉化及累積機制,特別是對于重金屬的形態轉化、轉運蛋白的基因、區隔化的分子機制、植物耐鎘的關鍵因子、植物的耐鎘機制、調控機制、重金屬之間的相互作用、抗氧化酶的調控機制等的研究,這對更好地挑選耐鎘植物及超富集植物具有重要意義。因此,有必要借助基因工程、分子生物學、生物信息學、植物生理學等技術手段,加強植物對重金屬鎘脅迫的響應及其分子機制研究;同時,對重金屬含量低的作物進行篩選,克隆超累積植物耐性基因,在非超累積植物中進行應用。最后對于植物耐性的脅迫信號及激素信號的研究也亟待解決。因重金屬鎘對植物的毒害是多方面的,植物對鎘的耐性機制也受多種影響因素的調控,還需進一步深入研究和探索。