【摘 要】
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植物是陆地生态系统的初级生产者，人类饮食中摄入的重金属大部分来自于植物。在裂殖酵母中，植物螯合肽(PCs)和谷胱甘肽(GSH)已被证实是参与重金属去毒化的主要化合物，但是它们在
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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植物是陆地生态系统的初级生产者，人类饮食中摄入的重金属大部分来自于植物。在裂殖酵母中，植物螯合肽(PCs)和谷胱甘肽(GSH)已被证实是参与重金属去毒化的主要化合物，但是它们在植物中的相对贡献如何，目前尚未有定论。 本研究通过在拟南芥(A.thaliana)中过表达裂殖酵母(S.pombe)PCs-Cd复合物的液泡转运蛋白基因SpHMT1，发现SpHMT1能增强植物对镉、砷、铜、锌等重金属的抗性和积累。SpHMT1在拟南芥中发挥功能要求PCs底物的存在。SpHMT1的功能受到GSH和PCs生物合成抑制剂BSO的抑制，并且它在缺乏PCs的突变体cad1-3中的过表达也不能增强植物对Cd2+的抗性和积累。SpHMT1的过表达能显著增加Co1-0液泡中Cd2+的积累，但并未在cad1-3中起类似作用。进一步研究重金属的亚细胞分布发现在cad1-3原生质体中只有35％左右的镉积累于液泡；而在野生型Co1-0的原生质体中，几乎100％的镉积累于液泡。此外，SpHMT1延迟了Cd2+从根向茎的长途转运，暗示其增强了液泡对镉的滞留能力，并可能用于降低地上部分重金属的积累。利用Adh(乙醇脱氢酶)启动子在拟南芥根部定向表达SpHMT1显著降低了茎叶部尤其是种子中镉、砷和铜等有毒重金属的积累。这些实验结果揭示：1)SpHMT1在拟南芥中的功能依赖于PCs；2)PCs在拟南芥镉向液泡的转运过程中起主要作用，而SpHMT1的异位表达能增进这一过程；3)利用SpHMT1的定向表达，可增强植物对重金属的抗性并能有效降低镉等有毒重金属向可食用部位的迁移，对粮食安全具有重要的现实意义。
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