植物螯合肽的转运与功能研究进展

植物螯合肽（phytochelatins,PCs）是由植物螯合肽合酶催化谷胱甘肽合成的一类生物小分子,结构式为（γ-Glu-Cys）n-Gly（n=2-11）,在真菌和高等植物耐受重金属胁迫机制中具有重要作用。近年来,人们在Pc介导重金属脱毒害的分子机理研究上取得了重要进展,发JLSpHMT1和SpABC2是PC在裂殖酵母中介导重金属液泡区室化的主要转运蛋白,鉴定了拟南芥液泡膜PC转运蛋AtABCC1和AtABCC2。此外,PCs也可能在超积累植物细胞内对重金属脱毒害具有重要功能。     

植物螯合肽及其在抗重金属胁迫中的作用

植物螯合肽(PCs)广泛存在于植物体中,与植物抗重金属胁迫关系密切。植物螯合肽及其复合物是一类富含半胱氨酸的低分子量化合物。现有研究证明,PCS由谷胱甘肽(GSH)为底物的酶促反应合成,其合成受相关基因的调控,从模式植物拟南芥的突变体中已分离到与PCS合成有关的几个基因。植物螯合肽首先与重金属离子结合形成低分子量(LMW)复合物,以此形态经由细胞质进入液泡后,再与一个分子的植物螯合肽结合,形成对植物组织毒性较小的高分子量(HMW)复合物,从而达到缓解重金属对植物的危害作用。就植物螯合肽及其复合物的结构、生物合成、基因调控及重金属解毒机理等进行了综述,并对今后的研究方向提出了一些看法。     

植物螯合肽合成酶的研究进展

植物螯合肽（phytochelatins,PCs）在植物解除重金属的毒性方面具有重要作用,其结构为（γ-Glu—Cys）n-Gly（n=2—11）,它不是基因的编码产物,而是在植物螯合肽合成酶（phytochelatin synthase,PCS）的催化下以谷胱甘肽（glutathione,GSH）为底物合成的。PCS能够被金属离子激活,高度保守的N-端是催化结构域,而其C-端则是多变的。本文就PCS的结构,功能与催化机制以及PCS的最新研究进行了介绍。     

植物的硫同化及其相关酶活性在镉胁迫下的调节

植物对土壤中硫的利用包括根系对硫酸盐的吸收、转运、同化、分配等过程,也是由一系列酶和蛋白质参与和调节的代谢过程。近年来的研究表明,在植物体内,硫同化与植物对镉等重金属元素的胁迫反应机制有着密切关系。镉胁迫能调节植物对硫酸盐的吸收、转运、同化,以及半胱氨酸、谷胱甘肽（glutathione,GSH）和植物螯合肽（Dhytochelatins,pc）的合成。植物在镉胁迫下通过多种调节机制,增强对硫酸盐的吸收和还原,迅速合成半胱氨酸和谷胱甘肽等代谢物,从而合成足够的PC,以满足植物生理的需要。     

伴矿景天植物螯合肽合酶基因的克隆及功能分析

重金属超积累植物由于长期生长在高浓度的重金属环境中,使得经由植物螯合肽（phytochelatins, PCs）解毒途径来应对重金属毒害代价高昂。我们从Zn/Cd超积累植物伴矿景天（Sedum plumbizincicola）中克隆了植物螯合肽合酶（phytochelatin synthase, PCS）基因SepPCS。该基因在裂殖酵母和拟南芥中表达后都具有PCS活性,而且能够互补它们的PCs缺失突变体的Cd敏感表型。SepPCS在伴矿景天中的表达受到高浓度Cd处理的诱导。与其近亲非超积累生态型东南景天（S. alfredii）相比,虽然伴矿景天地上部PCs与Cd的摩尔比远低于东南景天,但是在高浓度Cd处理时PCs含量以及PCs与Cd的摩尔比急剧增加。我们推测在伴矿景天应对Cd毒害的过程中, PCs起到一定的作用,并且在高浓度Cd胁迫时地上部PCs依赖的解毒作用有所加强。     

植物络合素和植物络合素合酶的研究

植物络合素（Phytochelatins,PCs)是由于重金属离子诱导而在植物体内合成的一类小分子多肽,其结构式为（γ-Glu-Cys)n-Gly,(n=2-11);PCs能够螯合重金属,从而起到对对重金属解毒的作用,PCs并非基因的直接产物,而是由植物络合素合酶（phytochelatin syn-thase,PCS),以GSH为底物催化合成的;植物络合素合酶基因的表达是组成型的,重金属离子能够活化PCS,诱导PCs的合成。1989年,人们首次报道得到了部分纯化的PCS,10年后,3个研究小组分别于1999年同时克隆和鉴定了编码PCS的基因,这些结果不仅对于研究PCs的合成途径和模型的建立及植物抗重金属机制的探讨有重要意义,而且在利用基因工程改良植物抗重金属能力和净化环境污染方面有应用前景。     

金属硫蛋白和植物螯合肽在植物重金属耐性中的作用

植物螯合肽和金属硫蛋白广泛存在于植物界中,它们对植物耐重金属特别重要,能够与重金属形成复合物,以缓解重金属对植物的危害。本文就这两种金属螯合蛋白的结构、生物合成和基因调控,以及在植物体内缓解重金属毒害的作用方面作了简要介绍。     

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作.本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合.的修复方法,着重介绍了重金属超富'集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs)的合成.生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点.     

植物螯合肽及其在重金属耐性中的作用

综述植物螯合肽的生物合成及其在重金属耐性中的作用．有毒重金属在土壤中的积累不仅影响作物的生长和产量形成,而且严重威胁农产品的安全性．植物对重金属的耐性和积累在种间和基因型之间存在着很大的差异,在重金属胁迫条件下植物螯合肽(PC)的合成是植物对胁迫的一种适应性反应,耐性基因型合成较多的PC谷胱苷肽是合成PC的前体,PC可与重金属螯合,并进一步转运至液泡贮存,使细胞质的重金属浓度降低,从而达到解毒效果．重金属诱导植物合成PC的遗传机理和生化途径有赖于分子生物学的深入研究,cD-敏感型拟南芥突变体Cad1-1(缺失GSH)和Cad2-1(缺失PC合成诱导酶)的分离及相关研究,佐证了PC在Cd-解毒中起关键作用．对PC在重金属污染土壤或水体的植物修复和农作物安全生产中的意义进行了讨论．     

高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究

由于重金属污染日益严重, 重金属在土壤_植物系统中的行为引起了人们的高度重视。高等植物对重金 属的耐性与积累性, 已经成为污染生态学研究的热点。近年来, 由于分子生态学等学科的发展, 有关植物对重金属的解毒和耐性机理、重金属离子富集机制的研究取得了较大进展。高等植物对重金属的耐性和积累在种间和基因型之间存在很大差异。根系是重金 属等土壤污染物进入植物的门户。根系分泌物改变重金属的生物有效性和毒性, 并在植物吸收重金属的过程中发挥重要作用。土壤中的大部分重金属离子都是通过金属转运蛋白进入根细胞, 并在植物体内进一步转运至液泡贮存。在重金属胁迫条件下植物螯合肽 (PC) 的合成是植物对胁迫的一种适应性反应。耐性基因型合成较多的PC, 谷胱甘肽 (GSH) 是合成PC的前体, 重金属与PC螯合并转移至液泡中贮存, 从而达到解毒效果。金属硫蛋白 (MTs) 与PC一样, 可以与重金属离子螯合, 从而降低重金属离子的毒性。该文从分子水平上论述了根系分泌物、金属转运蛋白、MTs、PC、GSH在重金属耐性及超积累性中的作用, 评述了近 10年来这方面的研究进展, 并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点。