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草坪草對重金屬的耐受機制研究取得進展

作者:宋檢 時間:2022-12-12 來源:互聯(lián)網(wǎng)

鉛(Pb)污染主要來自采礦、礦石冶煉、燃煤等,由于其不可生物降解,在空氣、土壤和水資源中廣泛傳播,造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。對于生命體而言,鉛(Pb)是非必需的元素,且具有很強的毒性。鉛污染的土壤會影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全,進而危害人類健康并導(dǎo)致嚴(yán)重的社會問題。植物體內(nèi)的鉛可以抑制發(fā)芽、生長發(fā)育和細(xì)胞酶活性,阻斷光合作用及DNA合成。為防止鉛中毒,植物建立了多重的防御機制,例如將重金屬限制在細(xì)胞壁(CW)并發(fā)展全面的抗氧化系統(tǒng)。

高羊茅,作為冷季型草坪草的當(dāng)家草種,對鉛表現(xiàn)出較強的耐受性,但是關(guān)于其對重金屬的耐受機制尚不明了。中國科學(xué)院武漢植物園草坪草與牧草分子育種學(xué)科組與中南民族大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授孫杰課題組合作,揭示高羊茅根系結(jié)構(gòu)重構(gòu)在高羊茅耐受Pb2+毒性中起重要作用。**,降低根比表面積有助于高羊茅根系與重金屬的接觸。其次,在Pb2+脅迫下,高羊茅細(xì)胞壁成分進行了重構(gòu)。主要體現(xiàn)在,在果膠、半纖維素1(HC1)和半纖維素2(HC2)中合成了大量的糖醛酸,有助于提高高羊茅根系中的羧基含量,并在細(xì)胞壁中固定更多的Pb2+。此外,H2O2處理過的高羊茅其根系結(jié)構(gòu)和組分變化趨勢與Pb2+處理下的高羊茅根系結(jié)構(gòu)和組分一致,說明ROS在Pb2+脅迫誘導(dǎo)的根系結(jié)構(gòu)和組分的重構(gòu)中起重要的作用。從外源H2O2處理過的高羊茅根中依次提取果膠、HC1和HC2。結(jié)果顯示,外源H2O2處理下的果膠和HC2的羧基含量及其對Pb2+的吸附能力顯著提升。即H2O2可以調(diào)節(jié)果膠和HC2酯化程度,大量低酯化的果膠和HC2提供更多的羧基,提供更多的Pb2+結(jié)合位點,進而將更多的Pb2+限制在根部,這有利于增強高羊茅對Pb2+的耐受性。

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