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Effects of environmental factors on Cd biotoxicity and phytochelatins production in Triticum aestivum

环境因子对小麦体内镉的生物毒性和植物络合素合成的影响



全 文 :环境因子对小麦体内镉的生物毒性和植物
络合素合成的影响 3
孙 琴 袁信芳 王晓蓉 3 3
(南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室 ,南京 210093)
【摘要】 采用水培方式 ,研究了不同环境因子对小麦体内 Cd 的生物毒性与植物络合素 ( PCs) 合成的影
响.结果表明 ,Cd 胁迫对小麦产生明显的毒害效应 ,并显著诱导根合成 PCs ;p H、Ca 和 S 对小麦体内 Cd 的
吸收和生物毒性具有不同程度的影响 ,根中 PCs 的诱导量与 Cd 的生物毒性变化表现一致 ;供磷减轻了 Cd
胁迫的生物毒性 ,根中 PCs 的诱导量也显著降低 ;镁对 Cd 胁迫的生物毒性影响甚微 ,根中 PCs 的诱导量和
Cd 的吸收量均未见明显变化. 本实验结果证明 Cd 对 PCs 的诱导能力与植物体内 Cd 的毒性之间存在一定
的相关关系 ,可将 PCs 作为 Cd 胁迫的生物标记物.
关键词  环境因子  植物络合素  镉生物毒性  小麦
文章编号  1001 - 9332 (2005) 07 - 1360 - 06  中图分类号  X171. 5  文献标识码  A
Effects of environmental factors on Cd biotoxicity and phytochelatins production in Triticum aestivum. SUN
Qin , YUAN Xinfang ,WAN G Xiaorong ( S tate Key L aboratory of Pollution Cont rol and Resources Reuse , School
of Envi ronment , N anjing U niversity , N anjing 210093 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,16 (7) :1360~
1365.
In this paper ,a solution culture experiment was conducted to study the effects of environmental factors on Cd
biotoxicity and phytochelatins ( PCs) production in wheat . The results showed that Cd stress had significant in2
hibitory effects on wheat growth and PCs overproduction. The Cd biotoxicity and Cd uptake by wheat were af2
fected in varying degrees by soil p H ,Ca and S ,and the levels of PCs production in root were consistent with the
changes of Cd biotoxicity. Furthermore , the Cd biotoxicity was decreased with increasing P supply ,coinciding
with the decrease of PCs level in root . Mg had no obvious effect on both Cd biotoxicity and PCs level in root . The
present results further confirmed that the induced PCs production level by Cd was related to Cd biotoxicity in
plant ,suggesting that PCs could be a promising biomarker for estimating Cd phytotoxicity.
Key words  Environmental conditions , Phytochelatins , Cd biotoxicity , Triticum aestivum .3 国家自然科学基金重点资助项目 (20237010)和江苏省高等院校研
究生创新基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2004 - 06 - 24 收稿 ,2004 - 11 - 245 接受.
1  引   言
自 1968 年在日本发现“痛痛病”之后 ,有关 Cd
污染及其生物毒性问题已得到全世界的关注. 据不
完全统计 ,我国 Cd 污染的农田已超过 20 ×104
hm2 ,每年生产 Cd 含量超标农产品 1416 ×108
kg[14 ] ,受 Cd 污染的农产品通过食物链危害人类和
动物 ,因而环境中 Cd 污染已引起各国政府和科学
研究者的极大关注. 对土壤重金属污染的研究 ,主要
集中在土壤重金属污染的环境质量评价及重金属的
生物有效性方面[24 ,25 ] . 至今 ,尚未研究出一种理想
的评价土壤重金属污染的指标. 因此寻求一种与 Cd
的生物毒害高度相关的敏感指标 ,用于预测并控制
环境中的 Cd 污染 ,是目前面临的一项重要课题.
自 1985 年 Grill 发现一组镉结合多肽 ,并命名
为植物络合素 ( Phytochelatins , PCs) 以来 , PCs 的生
理功能已受到国际上众多学者的广泛关注 ,而目前
国内这方面的研究报道仍少见. PCs 是重金属胁迫
诱导下细胞质液中产生的一类巯基螯合多肽 ,广泛
存在于植物界、藻类、真菌和部分动物体内. Ni、Cd、
Zn、Ag、Sn、Te、W、Au、Hg、Pb、As、Se 等[18 ]多种金属
能够诱导胞内 PCs 的产生 ,其中 Cd 是最强的体内
诱导因子 ,且发挥诱导作用的是细胞质中游离的金
属离子[1 ] . 研究表明 ,PCs 的诱导量与金属浓度及暴
露时间有关[3~5 ,18 ] . 因此 ,国外学者提出 PCs 作为
重金属毒害效应标志物的观点. 如 Rauser[18 ]提出胞
内 PCs 含量作为环境中重金属污染的定量指标 ,
Keltjens 等 [12 ,13 ]则将 PCs 的激增作为植物遭受重金
属胁迫的早期警告标志. 但也有研究者认为 ,PCs 并
不能标记重金属的污染程度 ,如 Katja 等[11 ]研究表
明 ,一些天然湖泊中一些浮游植物细胞内 PCs 与
应 用 生 态 学 报  2005 年 7 月  第 16 卷  第 7 期                                
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2005 ,16 (7)∶1360~1365
Cd、Cu、Mn、Zn 等重金属浓度并不存在明确的关系.
因此 ,PCs 能否作为生物标记物指示环境中重金属
污染依然值得深入研究和探索.
本文采用水培方式 ,研究了 Cd 胁迫下不同环
境因子对小麦生长发育和 Cd 吸收的影响 ,并在此
基础上进一步分析了胞内 PCs 的合成水平 ,试图揭
示 PCs 的合成与 Cd 毒性的内在联系 ,以期从细胞
水平上反映 Cd 的毒性 ,为早期诊断环境中 Cd 污染
提供参考依据.
2  材料与方法
211  幼苗培养
选择均匀、饱满一致的小麦 ( Triticum aestivum ) 种子 ,
扬麦 10 号品系 ,用 75 %酒精消毒 10 min ,然后用蒸馏水清
洗数次 ,再用蒸馏水浸种 24 h ,将种子放入铺有消毒纱布的
白瓷盘 ,置于 25 ±1 ℃恒温培养箱中 ,保持纱布湿润. 2 d 后
小麦长出小芽及根 ,转移至尼龙网上 ,先用蒸馏水培养 2 d ,
再用 1/ 2Hoagland 和 Arnon 营养液培养 2 d 后作为供试材料
备用. 该实验在植物生长室内进行.
212  设计及处理
将长短一致的小麦幼苗转移至 Hoagland 和 Arnon 完全
营养液中培养 ,3d 后进行 Cd (20μmol·L - 1 ) 和不同水平的
p H、钙、磷、硫和镁组合处理 ,在 Cd 暴露的基础上分别设置 :
①p H 5 个水平分别为 4、5、6、7 和 8 ; ②钙为 0 ( T0) 、1 ( T1) 、5
( T2)和 15 ( T3 ) mmol·L - 1 4 个水平 ; ③磷为 0 ( T0 ) 、011
( T1) 、1 ( T2 ) 和 3 ( T3 ) mmol·L - 1 4 个水平 ; ④硫为 0 ( T0 ) 、
014( T1) 、2 ( T2 ) 和 6 ( T3 ) mmol·L - 1 4 个水平 ; ⑤镁为 0
( T0) 、014 ( T1) 、2 ( T2)和 6 ( T3) mmol·L - 1 4 水平. 另加一个
对照 (CK) ,每处理重复 3 次. 其中 Cd 以 CdCl2·215H2O ,P 以
KH2 PO4 ,Ca 以 Ca (NO3) 2·4H2O ,Mg 以 MgCl2·6H2O 和 S 以
Na2 SO4 水溶液形式加入 ,均为分析纯. 与此同时 ,钙处理时
加入 NaNO3 平衡营养液中氮素 ;磷处理时加入 KCl 来补充营
养液中钾素 ;硫和镁处理时分别采用 MgCl2·6H2O 和 Na2SO4
来补充营养液中镁和硫元素.幼苗培养、预培养和处理期间均
保持 24 h 通气 ,处理期间每 2 天更换一次营养液.对于不同水
平的 pH处理 ,每天用 011 mol·L - 1 NaOH或 011 mol·L - 1 HCl
调节营养液 pH至相应的设置水平 ;对于钙、磷、硫和镁处理 ,
每天调节 pH至 610. 在培养至第 8 天时 ,采集一定量的叶片
新鲜组织 ,测定丙二醛含量. 第 9 天收获植株. 收获时先反复
用自来水冲洗根系 ,再用冷却的 10 mmol·L - 1 CaCl2 溶液交换
10 min ,去除根表和自由空间中吸附的 Cd ,最后用去离子水冲
洗干净 ,再用吸水纸将植株根表水吸干 ,记录主根系长度 ,及
叶片、茎和根系鲜重.将新鲜样品分成叶片、茎和根三部分. 分
别称取一定的鲜样组织用液氮迅速固定 ,放在 - 50 ℃冰柜中
储存 ,以作非蛋白质态巯基总量和谷胱甘肽分析. 另外 ,分别
称取叶片、茎和根鲜样组织 1 g ,然后在 70 ℃烘箱中烘干 ,供
分析 1 g鲜样组织中 Cd 的含量.
213  测定方法
21311 叶片丙二醛含量 ( MDA) 的测定  参照何冰等的方
法[9 ] .
21312 非蛋白质态巯基总量 ( TNP2SH) 的测定  TNP2SH 测
定液的制备 :将液氮固定的鲜样组织放于研钵中 ,加入 2 ml
5 %SSA (含 613 mmol·L - 1DTPA) (p H < 1) 和少量石英砂 ,
冰浴上充分研磨 ,低温离心 (4 ℃,10 000 g) ,上清液冷藏用
于 TNP2SH 的测定. TNP2SH 的测定采用分光光度法 ,参照
文献报道[3 ,7 ,8 ,12 ,19 ] .
21313 谷胱甘肽 ( GSH)的测定  GSH 测定液的制备 :将液氮
固定的鲜样组织放于研钵中 ,加入一定量的 011 mol·L - 1磷
酸钠缓冲液 (含 01005 mol·L - 1 EDTA) (p H = 810) 和 25 %
HPO3 ,并加少量石英砂 ,冰浴上充分研磨 ,低温离心 (4 ℃,
18 000 g) ,上清液冷藏用于 GSH 的测定. GSH 的测定采用
荧光分光光度法 ,参照 Gupta 等[6 ]和 Hissin 等 [10 ]的方法.
21314 植物 Cd 含量的测定  植株 Cd 含量采用 HNO32HClO4
湿灰化消解后 ,采用原子吸收法测定 Cd 含量.
21315 统计学分析  采用 SPSS 统计分析软件包 (windows
1010)对实验数据进行单因素方差分析 ,并采用 LSD (最小显
著差数法)进行平均数多重比较.
3  结果与分析
311  Cd 胁迫下环境因子对小麦生长发育的影响
由图 1 可看出 ,与对照 (CK) 相比 ,20μmol·L - 1
Cd 对小麦产生明显的毒害效应 ,表现为根伸长的抑
制和地上部及根系鲜重显著 ( P < 0105) 降低. p H 对
Cd 的毒害有显著 ( P < 0105)影响 ,p H 为 7~8 时 Cd
的毒性小 ,小麦根长和地上部及根系的鲜重增加 ,并
在 p H 8 条件下达显著水平 ( P < 0105) ,而 p H 为 4
~6 时 Cd 毒性较大 ;缺钙抑制 Cd 胁迫的小麦生长 ,
增钙小麦根长和地上部及根系鲜重均明显增加 ,与
缺钙相比达极显著水平 ( P < 0101) ,说明缺钙加剧
了 Cd 的毒性 ,适当增钙可缓解 Cd 的毒性 ;缺磷也
明显抑制 Cd 胁迫的小麦生长 ,但不如缺钙强烈 ,增
磷促进小麦的生长 ,且高磷 (3 mmol·L - 1) 效果显著
( P < 0105) ,说明增磷降低了 Cd 的生物有效性. 试
验还观察到 ,高浓度硫 (6 mmol·L - 1)下小麦鲜重和
根长有明显增加 ;而镁对 Cd 胁迫的小麦生长没有
显著影响 ( P > 0105) . 结果表明 ,不同的 p H 值和无
机营养环境对 Cd 的生物毒性产生了不同程度的影
响.
312  Cd 胁迫下不同环境因子对小麦叶片 MDA 含
量的影响
MDA 是膜脂过氧化的产物之一 ,其浓度高低用
于表示脂质过氧化和膜系统伤害程度 ,是一种重要
的逆境生理指标 . 从表1可看出 ,与对照相比 ,加入
16317 期         孙  琴等 :环境因子对小麦体内镉的生物毒性和植物络合素合成的影响            
图 1  Cd 胁迫下不同 p H 和无机营养环境对小麦鲜重和根长的影响
Fig. 1 Effects of p H and inorganic environmental conditions on the fresh
weights and root length of wheat exposed to Cd.
T0 ,T1 , T2 , T3 代表不同的水平处理 ,详见材料与方法 ,下同 T0 , T1 ,
T2 and T3 seen in materials and methods. The same below. Ⅰ1 地上部
Shoot ; Ⅱ1 根 Root ; Ⅲ1 根长 Root length.
Cd 后小麦叶片 MDA 含量增加 ,达极显著水平 ( P <
0101) . 在 Cd 胁迫下 ,与缺钙相比 ,增钙可显著 ( P <
0105) 降低 MDA 含量 ,而增镁对 MDA 含量没有显
著影响 ( P > 0105) ;p H 值和磷、硫浓度增加 MDA 含
量略呈上升趋势 ,但在高 p H、高磷和高硫条件下 ,
MDA 含量均明显低于低 p H 和未添加组及低浓度
供应水平 ,并达显著水平 ( P < 0105) . MDA 含量的
变化进一步验证了改变 p H 和不同无机营养环境对
Cd 的生物毒性有一定影响 ,其影响程度与 p H 值及
其供应浓度有关.
表 1  Cd胁迫下不同 pH和无机营养环境对小麦叶片丙二醛含量的
影响
Table 1 Effects of pH and inorganic environmental conditions on the
MDA contents in leaves of wheat exposed to Cd
p H 丙二醛MDA
(nmol·
L - 1FW)
处理
Treatment
丙二醛 MDA(nmol·g - 1FW)
Ca P S Mg
4 4109b T0 7136a 5126b 4126b 5191a
5 5106a T1 4189bc 7110a 4150ab 5129a
6 5118a T2 5118b 5118bc 5118a 5118a
7 4185a T3 4137c 4139c 3192b 5184a
8 3163b
注 :对照处理 (CK)小麦叶片 MDA 含量为 1197 nmol·g - 1FW ;同一列
中不同小写字母表示不同处理间达 5 %显著水平 MDA content in
wheat leaves is 1197 nmol·g - 1FW(CK) . Different small letters in same
column indicate significant at 5 % level.
313  Cd 胁迫下不同环境因子对小麦体内 Cd 含量
的影响
有研究表明 ,植物根系对 Cd 吸收的多少主要
取决于 Cd 的供应量 ,溶液中各种离子养分浓度、
H +以及离子间的相互作用[23 ] . 从图 2 可看出 ,低
p H(5~6) 有利于 Cd 的吸收 ,而 p H 呈碱性时抑制
Cd的吸收 ,并在 p H 8 条件下达显著水平 ( P <
0105) ;一定范围内增钙小麦体内 Cd 含量显著 ( P <
0105)提高 ,随 Ca 水平的提高表现出降低趋势 ,说明
Ca 对 Cd 的吸收抑制作用与 Ca 的供应浓度有关 ;一
定范围内增 P 促进 Cd 的吸收 ,高 P 表现为抑制作
用[22 ] ,本实验得到类似的结果 ;增 S 小麦体内 Cd 含
量显著 ( P < 0105) 增加 ,高 S 表现出降低作用 ;而
Mg 对小麦体内 Cd 含量未有显著影响 ( P > 0105) .
结果表明 ,不同水平的 p H、Ca、P、S 和 Mg 对营养液
中 Cd 的生物可利用性产生不同程度的影响 ,其中
以 p H、Ca、P 和 S 的影响较大 ,而 Mg 的作用较弱.
314  Cd 胁迫下小麦体内 PCs 诱导量和 GSH 含量
的变化
由图 3 可看出 ,Cd 胁迫下小麦根中的非蛋白质
态巯基化合物 ( TNP2SH) 大部分为 PCs2SH ,约占
90 % ,这与 Grill 等[5 ]的研究结果相当一致. 因此 ,最
初有人直接利用 TNP2SH 含量来衡量 PCs 的诱导
水平[20 ] ,但 GSH 属于非蛋白质态巯基化合物范畴 ,
后来国际上普遍采用差减法计算 PCs 的诱导
量[3 ,7 ,8 ,12 ,19 ] .
Cd 胁迫诱导小麦根合成大量的 PCs ,与对照
(CK)相比达极显著水平 ( P < 0101) ,而叶片合成的
PCs 远低于根 (图 3) . 不同水平的 p H、Ca、P 和 S 对
2631                    应  用  生  态  学  报                   16 卷
Cd 胁迫下小麦根中 PCs 的诱导量产生了不同程度
的影响 ,而对叶片中 PCs 未有显著影响 ( P > 0105) .
在低 p H(4~6)范围内 ,小麦根中 PCs 的诱导量明显
增加 ,但随 p H( > 6) 的增加而降低 ,在 p H 8 条件下
达极显著水平 ( P < 0101) ,与根中 Cd 含量变化趋势
一致 ,两者呈显著正相关 (相关系数 r2 为 018592) ;
图 2  Cd 胁迫下不同 p H 和无机营养环境对小麦体内 Cd 含量的影

Fig. 2 Effects of p H and inorganic environmental conditions on the Cd
contents of wheat exposed to Cd.
Ⅰ1 叶片 Leaf ; Ⅱ1 茎 Stem ; Ⅲ1 根系 Root ; Ⅳ1 未检出 Not detection.
一定范围内增 Ca 小麦根中 PCs 的诱导量明显增
加 ,随 Ca 水平的提高表现出降低作用 ,与根中 Cd
含量变化保持一致趋势 (相关系数 r2 为 019474) ;
与缺 P 相比 ,增 P 降低小麦中 PCs 的诱导量 ,达极
显著水平 ( P < 0101) ,并随 P 水平的增加而降低 ;与
缺 S 相比 ,增硫提高小麦根中 PCs 的诱导量 ,达极
显著水平 ( P < 0101) ,高硫表现出抑制作用 ,与根中
Cd 的含量变化表现类似的趋势 (相关系数 r2 为
图 3  Cd 胁迫下不同 p H 和无机营养环境对小麦根系 (A)和叶片 (B)
内 PCs 诱导量和 GSH 含量的影响
Fig. 3 Effects of p H and inorganic environmental conditions on the con2
centrations of PCs2SH and GSH in roots (A) and leaves (B) of wheat
exposed to Cd.
36317 期         孙  琴等 :环境因子对小麦体内镉的生物毒性和植物络合素合成的影响            
018512) ;Mg 对小麦根中 PCs 的诱导量未有显著影
响 ( P > 0105) .
Cd 胁迫同时刺激小麦根和叶片中 GSH 水平的
增加 ,且根系 > 叶片 ,不同处理组合下其变化幅度低
于 PCs ,主要原因可能是由 GSH 的双重角色造成
的 ,一方面是细胞内一种强的抗氧化剂 ;另一方面是
PCs 合成的底物[16 ,18 ,26 ] .
4  讨   论
从 1985 年发现 PCs 以来 ,许多研究者认为 PCs
的合成是高等植物对重金属胁迫的一种响应机制 ,
可能具有双重作用 :其一是植物在逆境下的适应表
现 ,对植物体内的重金属起解毒作用[16 ,18 ,26 ] ,作为
鉴定植物相对抗性的指标 ;其二是细胞结构和功能
遭受伤害的反应 ,作为生物标记物指示重金属的毒
害程度[1 ,12 ,13 ,17 ,21 ] . 从本实验结果看 ,Cd 胁迫对小
麦产生明显的毒害效应 ,伴随根中 PCs 的大量合
成 ,可以认为 PCs 的响应是植物遭受 Cd 毒害的一
种生理反应.
从本实验结果看 ,不同环境因子对小麦体内 Cd
的生物毒性和 PCs 的合成均有不同程度的影响 ,且
两者之间存在一定相关关系. p H 值对 Cd 的生物可
利用性产生明显影响 ,这与以往的水培试验结果基
本一致[28 ] . 另发现在 Cd 污染的酸性土壤上 ,植物能
吸收和积累较高量的 Cd[15 ] . 在水培条件下由于不
存在离子交换作用的土壤颗粒 ,介质 p H 有可能通
过 Cd 离子的活度来影响其对植物的有效性. 在通
常情况下 ,介质 H + 浓度增加 ,Cd 在溶液中的活度
增大 ,从而影响植物根系对 Cd 的吸收 ,同时发现小
麦根中 PCs 的诱导量与金属的吸收量和生物毒性
的变化存在一致的正相关性. Ca 对于植物细胞壁和
细胞膜的稳定 ,体内酶的调控 ,阴阳离子的平衡具有
重要作用 ,已有试验表明 ,Ca 对减轻 Cd 毒害有重要
的意义. Zhou 等[29 ]在水培条件下发现 ,随营养液中
Ca 浓度增加 , 玉米幼苗 Cd 含量下降. Anderson
等[2 ]认为 ,Ca 可以与 Cd 竞争植物根系上吸收位点.
本实验结果也表明 ,缺 Ca 加重小麦受 Cd 胁迫的毒
害 ,增 Ca 可看到对 Cd 胁迫的毒害有显著的缓解作
用 ,在高 Ca 下显著降低小麦体内 Cd 含量. 在缺 Ca
条件下小麦体内 Cd 含量显著降低 ,推测其原因可
能是缺 Ca 严重干扰了细胞正常的生理代谢过程 ,导
致阴阳离子吸收的失衡 ,从而影响 Cd 的吸收. 我们
观察到在不同供 Ca 水平下小麦根中 PCs 诱导量与
Cd 吸收量的变化保持异常好的一致趋势. 另有研究
认为 ,营养元素 Mg 与 Cd 之间也可能存在相互拮抗
的关系. 本研究发现 Mg 对 Cd 胁迫的生物毒性和根
中 PCs 的诱导量均没有显著影响 ,这与 Pawlik2
Skowrońska 等[17 ]的研究结果相似. 增 P 减缓 Cd 胁
迫的毒性 ,同时伴随小麦根系内 PCs 的诱导量显著
降低 ,说明适当供 P 尽管促进小麦对 Cd 的吸收 ,但
其体内 Cd 的生物可利用性低. 供磷条件下小麦根
中 PCs 诱导量的下降 ,主要原因可能是 P2Cd 交互
作用所致 ,即 P 和 Cd 易产生磷酸盐络合物沉淀于
细胞壁或液泡中[27 ] ,减少细胞质中有效 Cd 离子的
数量 ,进而导致细胞质中 PCs 诱导量的降低 ,间接
表明 PCs 的诱导量与植物体内 Cd 的实际胁迫水平
存在密切的内在联系. S 对小麦体内 Cd 的吸收和
PCs合成的影响与 Cd 对生物体内 S 代谢有高的亲
和力有关[23 ] . Cd 最初作用于 A TP2硫酸化酶和腺苷
酰硫磺基转移酶 ,激活 S 的还原过程 ,合成 Cys 和
PCs 合成的底物 ,最后形成 PCs[23 ] . 因此 , S 的供应
状况势必影响 Cd 的吸收和 PCs 的合成.
PCs的合成是在细胞质中完成的 ,金属离子经
细胞壁和细胞膜 ,进入细胞质激活 PCS ( PCs 合成
酶) ,在胞质中以 GSH 或 PCn 为底物酶促合成 PCn
(或 PCn + 1)化合物[16 ,18 ,26 ] ,其合成水平的高低依赖
于生物体内自由金属离子的数量 ,即金属的实际胁
迫水平. 而金属毒性主要表现为进入细胞内并显示
毒害效应的那一部分金属[21 ] . 本试验以小麦为试验
材料研究结果表明 ,在不同环境因子影响下 ,Cd 对
PCs 的诱导能力与小麦体内 Cd 的毒性变化存在一
定相关关系. 类似的结果也出现在玉米[12 ,13 ] 、S ilene
v ul garis [4 ,19 ,21 ]和藻类[17 ]等多种生物体内. 可见 ,细
胞水平上 PCs 的诱导程度与 Cd 积累量相比可以客
观反映 Cd 的生物毒性 ,可以作为 Cd 胁迫的生物标
记物 ,因此 ,应加强该领域的研究.
参考文献
1  Ahner BA ,Price NM ,Morel FMM , et al . 1994. Phytochelatin pro2
duction by marine phytoplankton at low free metal ion concentra2
tion :Laboratory studies and field data from Massachusetts Bay.
Proc Natl Acad Sci USA ,91 :8433~8436
2  Anderson A ,Nilsson KO. 1974. Influence of lime and soil p H on Cd
availability to plants. A m Biol ,3 :198
3  De Knecht JA , Koevoets PLM ,Verkleij JAC , et al . 1992. Evidence
against a role for phytochelatins in naturally selected increased cad2
mium tolerance in Silene v ulgaris (Moench) Garcke. New Phytol ,
122 :681~688
4  De Knecht JA ,Van Baren N , Ten Bookum WM , et al . 1995. Syn2
thesis and degradation of phytochelatins in cadmium2sensitive and
cadmium2tolerant Silene v ulgaris . Plant Sci ,106 :9~18
5  Grill E ,Winnacker EL ,Zenk MH. 1985. Phytochelatins : The prin2
cipal heavy metal complexing peptides of higher plants. Science ,
4631                    应  用  生  态  学  报                   16 卷
230 :674~676
6  Gupta M , Tripathi RD , Rai UN , et al . 1998. Role of glutathione
and phytochelatin in Hydrilla verticillata (l. f . ) Royle and V al2
lisneria spi ralisi L . under mercury stress. Chemosphere , 37 ( 4 ) :
785~800
7  Hartley2Whitaker J ,Ainsworth G ,Meharg AA. 2001. Copper2 and
arsenate2induced oxidative stress in Holcus lanat us L . clones with
differential sensitivity. Plant Cell Envi ron ,24 :713~722
8 Hartley2Whitaker J , Woods C , Meharg AA. 2002. Is differential
phytochelatin production related to decreased arsenate influx in ar2
senate tolerant Holcus lanat us ? New Phytol ,155 :219~225
9  He B(何 冰) , Ye H2B (叶海波) , Yang X2E(杨肖娥) . 2003. Ef2
fects of Pb on chlorophyll contents and antioxidant enzyme activity
in leaf for Pb2accumulating and non2accumulating ecotypes of Se2
dum alf redii ( Hance) . J A gro2Envi ron Sci (农业环境科学学报) ,
22 (3) :274~278 (in Chinese)
10  Hissin PJ ,Hilf R. 1976. A fluorometric method for the direct deter2
mination of oxidized and reduced glutathione in tissues. A nal
Biochem ,74 :214~226
11  Katja K ,Ahner B , Xue HB , et al . 1998. Metals and phytochelatin
content in phytoplankton from freshwater lakes with different metal
concentrations. Envi ron Toxicol Chem ,17 :2444~2452
12  Keltjens WG ,Beusichem ML . 1998. Phytochelatins as biomarker
for heavy metal stress in maize ( Zea mays L . ) and wheat
( Triticum aestiv um L . ) : Combined effects of copper and cadmi2
um. Plant Soil ,203 :119~126
13  Keltjens WG ,Beusichem ML . 1998. Phytochelatins as biomarkers
for heavy metal toxicity in maize :Single metal effects of copper and
cadmium. J Plant N ut r ,21 (4) :635~648
14  Li K2Q (李坤权) ,Liu J2G(刘建国) ,Lu X2L (陆小龙) , et al .
2003. Uptake and distribution of cadmium in difference rice culti2
vars. J A gro2Envi ron Sci (农业环境科学学报) ,22 (5) :529~532
(in Chinese)
15  Li MM ,Chaney RL ,Schneiter AA , et al . 1996. Effect of field lime2
stone applications on cadmium content of sunflower leaves and ker2
nels. Plant Soil ,180 :297~302
16  Lou L2Q (娄来清) ,Shen Z2G(沈振国) . 2001. The role of metal2
lothioneins and phytocheltins in heavy metal tolerance of plants. J
Biol (生物学杂志) ,18 (3) :1~4 (in Chinese)
17  Pawlik2Skowrońska B. 2002. Correlations between toxic Pb effects
and production of Pb2induced thiol peptides in the microalga S ti2
chococcus bacillaris . Envi ron Poll ,119 :119~127
18  Rauser WE. 1995. Phytochelatins and related peptides. Plant Phys2
iol ,109 :1141~1149
19  Schat H , Kalff MMA. 1992. Are phytochelatins involved in differ2
ential metal tolerance or do they merely reflect metal2imposed
strain ? Plant Physiol ,99 :1475~1480
20  Scheller HV , Huang B , Hatch E , et al . 1987. Phytochelatins syn2
thesis and glutathione levels in response to heavy metals in tomato
cells. Plant Physiol ,85 :1031~1035
21 Sneller FEC , Noordover ECM , Ten Bookum WM , et al . 1999.
Quantitative relationship between phytochelatin accumulation and
growth inhibition during prolonged exposure to cadmium in Silene
v ulgaris . Ecotoxicology ,8 (3) :167~175
22  Sterrett SB ,Chaney RL , Gilford CH , et al . 1996. Influence of fer2
tilizer and sewage sludge compost on yield and heavy metal accumu2
lation by lettuce grown in urban soils. Envi ron Geochem Health ,
18 :135~142
23 Toppi LS , Gabbrielli R. 1999. Response to cadmium in higher
plants. Envi ron Ex p Bot ,41 :105~130
24  Wang J , Evangelou BP ,Nielsen MT. 1991. Computer2simulated e2
valuation of possible mechanisms for quenching heavy metal ion ac2
tivity in plant vacuoles 1. Cadmium. Plant Physiol ,97 :1154~1160
25  Wang H2K(王宏康) . 1991. Advances of metal pollution study in
soils. Envi ron Chem (环境化学) ,10 (5) :35~42 (in Chinese)
26  Wu F2B (邬飞波) ,Zhang G2P (张国平) . 2003. Phytochelatin and
its function in heavy metal tolerance of higher plants. Chin J A ppl
Ecol (应用生态学报) ,14 (4) :632~636 (in Chinese)
27  Yang Z2M (杨志敏) , Zheng S2J (郑绍健) , Hu A2T (胡蔼堂) .
1999. Advances on the study of interactions of phosphorus with zinc
and cadmium in plants. Plant N ut r Fert Sci (植物营养与肥料学
报) ,5 (4) :366~376 (in Chinese)
28  Yang Z2M (杨志敏) , Zheng S2J (郑绍健) , Hu A2T (胡蔼堂) .
1999. Effects of different levels of P supply and p H on the content
of cadmium in corn and wheat plants. J Nanjing A gric U niv (南京
农业大学学报) ,22 (1) :46~50 (in Chinese)
29  Zhou W ,Lin B. 1998. Alleviation of Cd toxicity by Ca for maize
( Zea mays L . ) and its mechanism. In : Cao Z2H. International
Symposium on Soil ,Human and Environment Interactions. Beijing :
China Science and Technology Press. 267~271
作者简介  孙  琴 ,女 ,1976 年生 ,博士研究生. 主要从事重
金属污染与生物可利用性研究 ,发表论文 8 篇. E2mail : sun2
qinhf @sohu. com
56317 期         孙  琴等 :环境因子对小麦体内镉的生物毒性和植物络合素合成的影响