蜈蚣草植酸酶特性和抗氧化系統(tǒng)對砷脅迫的響應研究.pdf

1、砷是環(huán)境中優(yōu)先控制的致癌污染物之一。蜈蚣草是世界首例被公認的砷超積累植物，能夠大量吸收污染土壤中的砷。近年來，利用蜈蚣草修復土壤砷污染的技術廣泛應用于環(huán)境修復領域，然而，有關砷超積累植物砷超積累和解砷毒機理還缺乏系統(tǒng)了解。本項目研究比較了砷脅迫條件下，以普通蕨類植物小葉井口邊草(Pterisnervosa.)和禾本科植物玉米(ZeamaysL.)為對照植物，研究了美國佛羅里達州的蜈蚣草(PterisvittataL.(Chinesebr

2、akefern))和湖北省宜昌市的蜈蚣草PterisvittataL.(Chinesebrakefern)抗氧化系統(tǒng)對砷脅迫的響應，以及植酸酶的酶學性質、同工酶的變化差異。主要研究結果如下： 1.砷超積累植物蜈蚣草具有很強的累積砷的能力。本實驗條件下，砷處理10天后美國蜈蚣草和宜昌蜈蚣草砷濃度分別達678.408mg/kg和786.044mg/kg，比小葉井口邊草(114.715mg/kg)和玉米(89.116mg/kg)的最

3、高砷濃度高5.91-8.82倍。可以認為，2種蜈蚣草都屬于砷的超積累植物基因型。 2.在砷脅迫條件下，砷超積累植物擁有更強的抗砷脅迫能力。砷處理提高4種供試植物體內SOD酶的活性，但以砷超積累植物蜈蚣草的酶活性增加最高，達41.61％，最低值則是玉米，只有11.87％；另外，砷脅迫下，蜈蚣草的CAT、AsA-POD和POD酶活性分別比對照增加100.18％、133.33％和224.51％。4種植物以玉米MDA含量增幅最大，達1

4、26.31％，其次是蜈蚣草，增加38.06％，小葉井口邊草MDA含量沒有出現明顯變化。此外，2種蜈蚣草GSH含量與對照相提高75.88％，而小葉井口邊草和玉米GSH含量并沒有出現顯著增加。 3.供試4種植物植酸酶都是酸性磷酸酶。植酸酶最適pH值5.0，最適溫度40℃。值得注意的是蜈蚣草植酸酶在40℃-700C時，仍然保持100％的酶活性，在80℃時，酶活性仍有73.22％，結果說明，蜈蚣草植酸酶具有較高的熱穩(wěn)定性。據我們所知，

5、這是首次在植物中發(fā)現高穩(wěn)定性的植酸酶。2種蜈蚣草植酸鈉最適底物濃度為1mmol/L，而小葉井口邊草和玉米植酸鈉最適底物濃度為2mmol/L，表明蜈蚣草對底物的親和性較高。 4.在離體情況下，添加重金屬Pb、Cd、As(Ⅲ)、As(V)都顯著抑制植酸酶活性，抑制百分比為41.20％-96.10％，其中以As(V)抑制最強，As(Ⅲ)最弱。不同植物來源的植酸酶對重金屬抑制的反應有明顯差別，其中玉米的抑制作用最明顯，植酸酶分別降低9