0
关键词：
蜈蚣草,抗氧化系统,砷污染,砷富集,砷解毒
发表时间：
2013-11-26 09:12:33
摘 要 砷超富集植物——蜈蚣草体内可以富集高浓度的砷且不表现出受害症状，暗示蜈蚣草细胞具有较强的砷解毒机制. 为探讨抗氧化系统在蜈蚣草砷解毒机制中的作用，测定了0、0.5、1和2 mmol/L的砷酸盐[As(V)]、亚砷酸盐[As(III)]和二甲基胂酸盐（DMA）处理下蜈蚣草愈伤组织的丙二醛（Malonyldiadehyde，MDA）含量、非酶类抗氧化物质含量和酶类抗氧化物质的活性. 结果表明，0.5 mmol/L As(V)和DMA就可以诱导氧化胁迫的产生，浓度越高胁迫程度也越严重. 而1 mol/L的As(III)仍未使蜈蚣草愈伤组织产生氧化胁迫. 在As(III)处理下，酸溶性巯基含量增加，叶绿素和类胡萝卜素含量不变，过氧化氢酶（Catalase，CAT）和过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性增加. 在As(V)处理下，酸溶性巯基含量减少，叶绿素和类胡萝卜素含量略有上升；CAT和POD活性先增加后减少. 在DMA处理下，酸溶性巯基含量减少，叶绿素含量降低而类胡萝卜素含量增加，CAT和POD活性先增加后减少. 与As(V)和DMA相比，As(III)处理下高酸溶性巯基含量、高氧化酶活性和低MDA含量暗示As(III)对蜈蚣草的毒性可能比As(V)和DMA要小. 这些结果表明，酸溶性巯基和酶类抗氧化物质（CAT和POD）在蜈蚣草细胞砷解毒机制中发挥着重要作用. 图4 参22
随着现代社会的发展及工业活动的增加，砷污染日趋严重[1]，砷污染的治理也日益引起人们关注. 传统的砷污染治理技术由于工程量大，费用昂贵，对大规模、中强度的污染无能为力，目前亟需研发治理砷污染的新技术. 植物修复是一种利用植物对污染物的超富集能力来清除或减低污染的新型环境生物技术[2~3]，其首要条件是超富集植物的筛选. 2001年，Nature上首次报道了第一种能够大量富集砷的植物——凤尾蕨属蜈蚣草（Pteris vittata L.）[4]，这为从根本上解决土
壤和水体中的砷污染提供了一条重要途径. 但砷污染修复的长远发展依赖于在细胞、分子和生化水平上砷超富集机制的阐明，特别是不同化学态砷（包括无机砷、有机砷、三价砷和五价砷）的吸收、代谢和解毒机制的阐明，并利用生物技术手段研发新型超富集工程植物. 近年来的研究发现，蜈蚣草孢子体、配子体和愈伤组织都可以富集高浓度的砷且不表现出受害症状[4~7]，暗示蜈蚣草细胞具有特殊的砷解毒机制，因而砷解毒机制研究也成为蜈蚣草超富集机制研究中的热点[8~12].
壤和水体中的砷污染提供了一条重要途径. 但砷污染修复的长远发展依赖于在细胞、分子和生化水平上砷超富集机制的阐明，特别是不同化学态砷（包括无机砷、有机砷、三价砷和五价砷）的吸收、代谢和解毒机制的阐明，并利用生物技术手段研发新型超富集工程植物. 近年来的研究发现，蜈蚣草孢子体、配子体和愈伤组织都可以富集高浓度的砷且不表现出受害症状[4~7]，暗示蜈蚣草细胞具有特殊的砷解毒机制，因而砷解毒机制研究也成为蜈蚣草超富集机制研究中的热点[8~12].
土壤中的砷主要以砷酸盐[As(V)]的形式进入蜈蚣草体内，随后大部分会很快被还原为亚砷酸盐[As(III)] [13]. 在动物体内，As(III)经甲基化转化为毒性较弱的一甲基胂酸（Methylarsenic acid，MMA）和二甲基胂酸（Dimethylarsenicacid，DMA），通过总砷毒性的降低来达到对砷的解毒[14]. 蜈蚣草体内砷的存在形式以无机砷[As(III)和As(V)]为主，但还存在少量有机胂（MMA、DMA）[15~16]. As(III)、As(V)、DMA和MMA都可以诱导植物组织活性氧（Active oxygen species，AOS）的产生，进而产生次生氧化胁迫[17]. 在植物体中存在着能够清除AOS的系统，即抗氧化系统，该系统可保持AOS之间的平衡从而维持细胞的正常生理功能. 抗氧化系统主要包括酶类和非酶类抗氧化系统，其中酶类抗氧化系统主要包括超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（Catalase，CAT）、过氧化物酶(Peroxidase，POD) 和抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase，APX）等，非酶类抗氧化系统主要包括谷胱甘肽、抗坏血酸和色素等[18]. 作为一种砷超富集植物，蜈蚣草的孢子体、配子体和愈伤组织都可以富集高浓度的砷，其体内的As(III)、As(V)、DMA和MMA是否会对蜈蚣草细胞产生氧化胁迫，以及蜈蚣草细胞的抗氧化系统是如何抵抗或清除氧化胁迫的，目前并不清楚. 本研究利用我们前期建立的蜈蚣草愈伤组织系统[7]，通过测定蜈蚣草愈伤组织的抗氧化系统在As(III)、As(V) 和DMA处理下的反应来探讨蜈蚣草抗氧化系统在其砷解毒机制中的作用，以期为培育新型工程植物提供理论依据.
罗欣发布的其他共享资料
-
-
关键词： 柑桔溃疡病菌,单链抗体,可溶性表达,抗原结合活性 发表时间： 2013-11-26 09:10:03
-
关键词： 抗除草剂转基因作物,SYBR GreenI荧光染料,实时荧光定量PCR,溶解曲线,检测 发表时间： 2013-11-26 09:08:06
-
关键词： PVA–SA,固定,香菇废弃物,热力学 发表时间： 2013-11-26 09:06:44
-
关键词： 聚乙二醇（PEG）,干旱胁迫,木蓝,种子,萌发 发表时间： 2013-11-26 09:05:10
-
关键词： 九寨沟,鸟类,群落结构,物种多样性 发表时间： 2013-11-26 09:02:50