金属硫蛋白EiMT2对凤眼莲(Eichhornia crassipes)富集Cd、Zn的调控机理研究

【摘要】凤眼莲(Eichhorniacrassipes)因其去污能力强、生态适应性宽、生长速度快、可以富集多种重金属等特点被广泛用作污染水体的生物修复中的先锋植物。目前研究多集中在凤眼莲对有毒金属的生物修复效率上,很少有报道阐明该植物在吸收重金属中的分子机理。本课题通过水培法研究了不同浓度的Cd、Zn单一胁迫下,凤眼莲干重、重金属富集量等生理状况指标。利用非损伤微测技术(NMT)研究了重金属胁迫下K、O2、H2O2的流动速率情况,直观了解不同重金属胁迫下活性氧的动态运转情况。通过测定O2、H2O2等活性氧含量,及其对应的抗氧化酶(SOD、CAT、APX)的活性,以确定不同浓度的重金属胁迫与凤眼莲抗氧化酶系统的关系。运用SDS-PAGE银染凝胶电泳等方法研究了水溶性蛋白在解除和耐受重金属毒害中所起到的作用及受到的影响,同时借助QPCR方法进一步确定凤眼莲金属硫蛋白EiMT2的表达情况。主要研究结果如下：1、凤眼莲对于Cd的耐受能力远比Zn小。Cd、Zn在该植物中的富集闽值分别是1mg·L-1,和30mg·L-1,且主要富集于根部,随着重金属胁迫量的增加有向地上部分转移的趋势。2、Cd、Zn胁迫下,凤眼莲各部位的O2、H2O2流速都是先降低后升高。其中02是内流；H202在根、叶中是外排,在茎中的流向却是先内流再外排,其流向的转折点可以成为提示植物富集重金属阈值的信号。凤眼莲中SOD、CAT和APX的活性表达部位不同,但变化趋势基本相同,即低浓度促进,高浓度抑制酶活性。此外,K离子通道可能直接参与了调控重金属在该植物中的超积累过程。3、重金属暴露会诱导分子量小于43kDa的小分子水溶性蛋白质的表达。类似于酶活性变化,低浓度重金属会促进植株体内蛋白表达,超过耐受阈值之后则会产生抑制。4、在不同浓度重金属处理下凤眼莲根、茎、叶中EiMT2相对表达量变化很大。Cd诱导植株EiMT2相对表达量约为Zn诱导表达的10倍。无论是Cd还是Zn胁迫下都是根中的相对表达量最大,茎和叶中较少。根中EiMT2表达量分别在1mg·L-1Cd处理和401mg·L-1Zn处理下达到最大。EiMT2除了参与了活性氧的去除外,在重金属尤其是Cd的超积累调控中起到重要作用,而Zn的超积累过程则可能涉及其他生物分子的直接参与。
【作者】邵婷；
【导师】朱端卫；万小琼；
【作者基本信息】华中农业大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】凤眼莲(Eichhorniacrassipes)；重金属；活性氧；抗氧化酶；凤眼莲金属硫蛋白(EiMT2)；

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