全 文 ：收稿日期:2007-08-17　　　接受日期:2007-11-22
基金项目:国家自然科学基金(40701074);教育部长江学者与创新团队发展计划(IRT0536);中国博士后科学基金(2005038285)资助。
作者简介:李廷强(1976—),男 ,四川德阳人 ,博士 ,副教授 ,主要从事植物营养与污染环境生物修复研究。
Tel:0571-86971907 , E-mail:litq@zju.edu.cn.
锌在超积累植物东南景天叶片
细胞水平的吸收积累特征
李廷强 , 杨肖娥 , 卢玲丽 , 孟凡花
(教育部污染环境修复与生态健康重点实验室 ,浙江大学环境与资源学院 ,浙江杭州 310029)
摘要:利用同位素示踪技术研究锌在两种生态型东南景天叶片及叶片原生质体的吸收积累特征。结果表明 ,锌在
东南景天叶片及叶片原生质体中的积累过程分为开始的快速吸收和随后的缓慢吸收两个阶段 , 超积累生态型东南
景天吸收的65Zn 明显高于非超积累生态型。两种生态型东南景天叶片及叶片原生质体吸收锌的浓度动力学均为
平滑的非饱和曲线 ,可分为饱和部分和直线部分 , 其中饱和部分可以用 Michaelis-Menten 方程拟合。两种生态型东
南景天的米氏常数(Km)差异不显著 ,而超积累生态型的最大吸收速率(Vmax)显著高于非超积累生态型。代谢抑制
剂(CCCP)处理显著抑制了超积累生态型东南景天叶片原生质体对锌的吸收。研究表明 ,在超积累生态型东南景天
叶片细胞膜上存在锌载体调控体系 ,能够促进锌跨叶细胞膜运输并储藏到液泡中 , 降低对细胞的毒害 , 是东南景天
超积累锌的重要机制之一。
关键词:东南景天;原生质体;吸收;锌
中图分类号:Q946.91;X173 　　　文献标识码:A　　　文章编号:1008-505X(2008)04-0706-07
Uptake kinetics of zinc in hyper-accumulating species of
Sedum alfredii Hance at the leaf cellular level
LI Ting-qiang , YANG Xiao-e , LU Ling-li , MENG Fan-hua
(MOE Key Laboratory of Environmental Remediation and Ecosystem Health , College of Environmental and Resource Sciences ,
Zhejiang University , Hangzhou 310029 , China)
Abstract:Vacuolar compartmentalization in leaves could play a major role in hyper-accumulation of heavy metals.How-
ever , little is known about the physiology of intracellular zinc(Zn)sequestration in plants.Radiotracer techniques were
employed to characterize 65Zn uptake kinetics in leaf sections and leaf protoplasts of hyper-accumulating ecotype (HE)
and non-hyper-accumulating ecotype(NHE)species of Sedum alfredii Hance.The time-dependent kinetics of 65Zn up-
take in leaf of S .alfredii Hance consisted of two stages with an initial rapid stage followed by a longer but slower stage.
Zn accumulation in leaf sections and leaf protoplasts of the HE was much higher than that of the NHE.Concentration-de-
pendent kinetics of 65Zn uptake in leaf sections and leaf protoplasts of S.alfredii Hance yielded non-saturating kinetic
curves that could be divided into linear and saturable components.This saturable component could be characterized by
Michaelis-Menten equation , and there were no significant differences in the calculated Km between the two ecotypes ,
whereas Vmax values for HEwere much higher than for NHE.Carbonyl cyanidem-chlorophenylhydr-azone(CCCP)treat-
ment strongly inhibited 65Zn transport into protoplasts , especially in HE , indicating that we were measuring primarily true
transmembrane Zn that was transported into S .alfredii Hance.These findings indicate that there was a carrier-mediated
system in plasma membrane which could effectively move cytoplasmic Zn into the vacuole , and this carrier-mediated sys-
tem play a role in the dramatic Zn hyper-accumulation expressed in Sedum alfredii Hance.
Key words:Sedum alfredii Hance;protoplasts;uptake;zinc
植物营养与肥料学报 2008 , 14(4):706-712
Plant Nutrition and Fertilizer Science
　　锌是植物必须的微量元素 ,但土壤锌过多也会
对作物造成严重危害[ 1] 。利用超积累植物进行植物
提取被认为是一种费用低廉 、环境友好的治理重金
属污染土壤的全新技术[ 2-4] 。但是 ,对植物超积累
重金属的生理及分子机理认识的不足限制了该技术
的应用和改良[ 5-6] 。超积累植物最大的特点在于能
够将吸收的重金属转运到植物地上部(叶片)并区隔
在细胞质外体中 ,如液泡 ,细胞壁和细胞间隙等。在
超积累植物 Thlaspi caerulescens 中 ,Zn 、Cd主要富集
在叶片表皮细胞中 ,且大部分以可溶态 Zn 、Cd 分布
在液泡中[ 7-10] 。在超积累植物 Arabidopsis halleri 叶
片中 , Zn 主要与和苹果酸结合存在于叶肉细胞
中[ 11-13] 。Kǜpper 等[ 14] 研究发现 ,Ni 主要分布在超
积累植物Alyssum bertolonii叶片表皮细胞的液泡中 ,
而Berkheya coddii则主要分布在叶片上表皮细胞中 。
从已有的研究可以看出 ,叶片在植物超积累重金属
中具有重要作用 ,参与了重金属的吸收和贮存 。然
而 ,有关超积累植物叶片对重金属吸收转运特征的
研究并不多 。Lasat等[ 15]采用同位素示踪技术研究
发现 ,高浓度 Zn条件下 Thlaspi caerulescens 叶片对
Zn的吸收能力远大于非超积累植物 Thlaspi arvense ,
同时发现 Thlaspi caerulescens 叶片原生质体对 Zn 的
吸收受 Zn 浓度的调控 , 表明 Thlaspi caerulescens 对
Zn的超积累作用与叶片对 Zn的吸收和转运密切相
关。在此基础上 , Kochian 等[ 16] 推测 , 在 Thlaspi
caerulescens 叶片质膜上可能存在 Zn的转运体系 ,参
与锌的跨膜运输及在液泡中的贮存。迄今 ,有关叶
片液泡膜和质膜转运体系的研究在谷类作物上有很
多 ,而在超积累植物重金属吸收和转运中的作用研
究很少[ 9 ,17] 。
东南景天(Sedum alfredii Hance)是我国首次发
现的锌超积累植物 ,它不仅具有很强的超积累锌的
能力 ,同时具有生物量大 ,生长快 ,容易繁殖及多年
生等特点 ,因此是用于超积累机制研究和植物修复
实践的理想材料[ 18-19] 。目前对东南景天锌超积累
机理的研究主要围绕根系锌的吸收转运 、区隔化特
征等方面 ,有关叶片对锌的吸收及转运特征的研究
不多[ 20-22] 。本试验通过对东南景天叶片原生质体
的提取分离 ,研究其对锌的吸收动力学特征 ,探讨叶
片转运体系在东南景天锌吸收和转运中的作用 ,为
揭示东南景天锌超积累的生理及分子机制提供科学
依据 。
1　材料与方法
1.1　植物培养
植物材料为两种生态型东南景天(S.alfredii
Hance),一种取自浙江省衢州市的一个古老铅锌矿 ,
前期研究表明其具有超积累锌的特性[ 18] ,称为超积
累生态型(Hyper-accumulating ecotype , HE);另一种
取自浙江省杭州市郊茶园地 ,称为非超积累生态型
(Non-hyper-accumulating ecotype ,NHE)。
两种生态型东南景天 ,用自来水冲洗干净 ,剪成
2～ 3 cm 大小均匀一致的枝条 ,用营养液预培养。
营养液组成为:Ca(NO3)2 ·4H2O 2.00 mmol/L、
KH2PO4 0.10 mmol/L 、MgSO4 ·7H2O 0.50 mmol/L、
KCl 0.10 mmol/L 、K2SO4 0.70 mmol/L 、H3BO3 10.00
μmol/L、MnSO4·H2O 0.50 μmol/L、 ZnSO4·7H2O 1.0
μmol/L 、 CuSO4·5H2O 0.20 μmol/L 、(NH4)6 Mo7O24
0.01 μmol/L、Fe-EDTA 100μmol/L。每天用 pH 计测
定营养液 pH值 ,并用 0.1 mol/L NaOH 或 0.1 mol/L
HCl调节营养液 pH至 5.5 ,保持24 h连续通气 ,每 4
d更换一次营养液。试验在人工气候室控制条件下
进行 ,光照和黑暗时间分别为 14 h 和 10 h ,昼夜温
度分别为26℃和 20℃,湿度分别为 70%和85%。植
物预培养28 d后进行下面的试验。
1.2　试验内容
1.2.1　叶片65Zn 吸收积累特征　叶片65Zn吸收试
验参考 Lasat等[ 15]的方法进行。分别将两种生态型
东南景天的叶片用少许石英砂轻轻研磨 ,使其容易
在放射吸收液中渗透 ,之后用去离子水冲洗粘附在
叶片表面的石英砂 ,将叶片剪成 10～ 20 mm2 大小。
将叶片浸入 100 mL连续通气的吸收液中 ,吸收液锌
浓度为 100μmol/L 65ZnCl2(45 kBq/L),吸收液组成:
2 mmol/L Mes-Tris 缓冲液(pH 6.0), 0.5 mmol/L
CaCl2 。在不同的时间段0 、2 、4 、8 、12 、16 、24 h将吸收
液用 100 mL 解吸液替换。解吸液组成:5 mmol/L
CaCl2、 5 mmol/L Mes-Tris(pH 6.0)、 100 μmol/L Zn-
Cl2 。在解吸液中解吸 15 min后收获叶片 ,冲洗吸干
称重 ,测定65Zn放射强度 ,每处理重复 4次。
1.2.2　叶片吸收　65Zn的浓度动力学　将剪成 10
～20 mm2 大小叶片浸入连续通气的 100 mL吸收液
中 ,吸收液锌浓度为 0 、5 、10 、25 、50 、100 、250 、500
μmol/L 65ZnCl2(45 kBq/L)。吸收液组成:2 mmol/L
Mes-Tris 缓冲液(pH 6.0)、 0.5 mmol/L CaCl2。在吸
收 12 h后将吸收液用100mL解吸液替换 ,解吸液组
7074 期　　　 李廷强 ,等:锌在超积累植物东南景天叶片细胞水平的吸收积累特征
成为 5 mmol/L CaCl2 、 5 mmol/L Mes-Tris(pH 6.0)、
100 μmol/L ZnCl2 。在解吸液中解吸 15 min后收获叶
片 ,冲洗吸干称重 ,测定65Zn 放射强度 ,每处理重复
4次 。
1.2.3　叶片原生质体的分离　5 g 新鲜的叶片用石
英砂轻轻研磨 ,去离子水冲洗粘附在叶片表面的石
英砂 ,用刀片切成小块。将叶片碎片悬浮于 30 mL
细胞壁去除液中 ,细胞壁去除液组成为 600 mmol/L
甘露醇 、pH 5.5 的 3 mmol/L Mes-Tris 、2 mmol/L
CaCl2 、1 mmol/L DTT 、0.7 mmol/L KH2PO4 、0.1%(w/
v)BSA 、1%(w/v)纤维素酶 、0.1%(w/v)果胶酶 。在
黑暗中25℃间歇震荡培养 1～ 2 h ,将剩余悬浮物用
0.15 mm尼龙网过滤 ,原生质体在 2 ℃、60× g 离心
5 min ,去上清液 ,原生质体重新在 20mL 原生质体悬
浮液[ 600 mmol/L 甘露醇 、pH 5.5的 3 mmol/L Mes-
Tris、2 mmol/L CaCl2 、1 mmol/L DTT 、0.7 mmol/L
KH2PO4 、0.1%(w/v)BSA] 中悬浮 ,再在 2 ℃、60×g
离心 5 min ,反复3次。最后将原生质体悬浮在1 mL
预吸收溶液中(500 mmol/L 甘露醇 、50 mmol/L Suc 、
pH5.5 的 3 mmol/L Mes-Tris 、0.05 mmol/L CaCl2 、1
mmol/L DTT 、0.7 mmol/L KH2PO4)。用血球计数板
统计原生质体产量 。用 36μmol/L 荧光素双醋酸酯
(FDA)染色(用0.5%丙酮溶解 FDA),培养 10 min后
用荧光发生器测定活性原生质体比例分别为 80%
(HE)和 78%(NHE),试验前用预吸收溶液将两种
生态型东南景天叶片活性原生质体数量调整为 5×
106/mL。
1.2.4　叶片原生质体对65Zn吸收的时间动力学　
取900μL 原生质加到 1.5 mL 的离心管中 ,离心管加
有100μL 1mmol/L 65ZnCl2(25 kBq/mL)预吸收液 ,最
后65Zn2+浓度为 100 μmol/L。在吸收 0 、2 、4 、6 、8 、12 、
20 、30 、60min后将 100μL原生质体取出置于1.5mL
离心管 ,离心管为不连续梯度的 10%HClO4(50 μL)
(离心管顶部)和 400μL硅胶油(ρ=1.06 、25 ℃)(离
心管底部)。离心管立刻高速离心 1 min 使原生质
体穿过硅胶油层(model 5417 ,Eppendorf)。离心后将
离心管放入液氮 ,切下固定的原生质体放入计数瓶 ,
测定放射强度。每处理重复 4次 。
1.2.5　叶片原生质体对65Zn吸收的浓度动力学　
取900μL 原生质加到 1.5 mL 的离心管中 ,离心管分
别加有 100 μL 含 0 、0.05 、0.1 、0.25 、0.5 、1 、2.5 、5
mmol/L 65ZnCl2(25 kBq/mL)的预吸收液 ,最后65Zn2+
浓度为 0 、5 、10 、25 、50 、100 、250 、500μmol/L。在吸收
12 min后将 100μL原生质体取出置于 1.5 mL 离心
管中 ,离心管为不连续梯度的 10%HClO4(50 μL)
(离心管顶部)和 400 μL硅胶油(ρ=1.06 、25℃)(离
心管底部)。离心管立刻高速离心 1 min 使原生质
体穿过硅胶油层(model 5417 ,Eppendorf)。离心后将
离心管放入液氮 ,切下固定的原生质体放入计数瓶 ,
测定放射强度。每处理重复 4次。
1.2.6　代谢抑制剂对叶片原生质体65Zn 吸收的影
响　取900μL 原生质加到1.5mL的离心管中 ,离心
管加有 100μL含 1mmol/L 65ZnCl2(25 kBq/L)的预吸
收液 ,最后65Zn2+浓度为100μmol/L。分别在0 、1 、2 、
4 、6 、8 、12 、16 min 将 100 μL 原生质体取出置于 1.5
mL离心管中 ,离心 、测定放射强度 。同时在吸收实
验前30 min 将10μmol/L CCCP(Carbonyl cyanidem -
chlorophenylhydr-azone , 氰氯苯腙)加入原生质体中 ,
按 1.2.4 方法进行吸收动力学研究 ,每处理重复 4
次 。
试验数据采用 SPSS11.0进行统计分析 。
2　结果与分析
2.1　锌在叶片部分的积累
当吸收液中65Zn2+浓度为 100μmol/L 时 ,Zn在
东南景天叶片中的积累过程在开始 2 h是一个快速
的阶段 ,随后相对缓慢 , 到 24 h 含量变化很小(图
1)。推测开始的快速阶段可能是 Zn 从叶边缘或切
口部分进入叶片 。在 0～ 8 h内 ,Zn在两种生态型东
南景天叶片的积累没有明显差异 ,随着吸收时间的
延长 ,超积累生态型东南景天叶片积累的65Zn2+明
显高于非超积累生态型 ,经过 24 h 的吸收 ,超积累
生态型东南景天叶片65Zn2+含量比非超积累生态型
高 40.8%。
图1　锌在东南景天叶片内积累的动力学
Fig.1　Time course of 65Zn accumulation in leaf sections of
two ecotypes of S.alfredii Hance
708 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 14 卷
2.2　叶片吸收锌的浓度动力学
根据时间动力学试验结果 ,选择 8 h为浓度动
力学吸收时间。结果(图 2)表明 ,随着溶液中 Zn浓
度的提高 ,东南景天叶片对 Zn 的吸收速率不断增
大。两种生态型东南景天叶片对 Zn的吸收浓度动
力学曲线可划分为饱和部分和直线部分 ,其中饱和
部分(0～ 50 μmol/L)可用 Michaelis-Menten方程拟合
(表 1)。超积累生态型和非超积累生态型东南景天
的米氏常数Km分别为 17.46和 13.85 μmol/L ,差异
不显著(P <0.05),而超积累生态型东南景天叶片
锌最大吸收速率 Vmax为非超积累生态型的 2倍。
图 2　东南景天叶片吸收锌的浓度动力学
Fig.2　Concentration-dependent kinetics of 65Zn accumulation in
leaf sections of two ecotypes of S.alfredii Hance
表 1　两生态型东南景天叶片吸收锌的动力学参数
Table 1　Kinetic parameters of 65Zn absorption by leaf
sections of two ecotypes of S.alfredii Hance
生态类型
Ecotype
Km
(μmol/L)
Vmax
(μmol/ g , FW·h)
R2
(n=7)
HE 17.46 0.79 0.9356＊＊
NHE 13.85 0.34 0.6918＊
注:＊＊和＊分别表示在 P <0.01和 P <0.05水平上显著。
Note:＊＊ and ＊mean signifi cant at P<0.01 and P <0.05, respectively.
2.3　锌在叶片原生质体的积累
和叶片 Zn 吸收相似 , Zn在东南景天叶片原生
质体的积累过程也分为两个阶段 ,在开始0～ 12 min
是一个快速阶段 ,而 10～ 60 min阶段积累量变化很
小(图 3)。推测开始的快速阶段代表Zn2+的吸收并
与质膜表面带负电荷基团的快速结合 ,而缓慢阶段
为跨质膜运输过程。值得注意的是 ,超积累生态型
东南景天叶片原生质体吸收的65Zn2+明显高于非超
积累生态型 ,经过 60 min 的处理 ,超积累生态型东
南景天叶片原生质体吸收的65Zn2+是非超积累生态
型的2.2倍。
图 3　锌在东南景天叶片原生质体积累的动力学
Fig.3　Time course of 65Zn accumulation in mesophyll
protoplasts of two ecotypes of S.alfredii Hance
2.4　叶片原生质体吸收锌浓度动力学
根据时间动力学试验结果 ,选择 12 min 进行浓
度动力学研究。图 4表明 ,两种生态型东南景天叶
片原生质体对Zn的吸收浓度动力学为非饱和曲线 ,
可以划分为饱和部分和直线部分 ,其中饱和部分(0
～ 100μmol/L)可以用Michaelis-Menten方程拟合 。超
积累生态型和非超积累生态型东南景天的米氏常数
Km分别为 44.03 μmol/L 和 49.96 μmol/L ,差异不显
著(P <0.05), 而超积累生态型的最大吸收速率
Vmax为非超积累生态型的 4倍(表 2)。
图 4　东南景天叶片原生质体吸收锌的浓度动力学
Fig.4　Concentration-dependent kinetics of 65Zn accumulation
in mesophyll protoplasts of two ecotypes of S.alfredii Hance
2.5　代谢抑制剂对叶片原生质体锌吸收的影响
将原生质体用代谢抑制剂CCCP (10μmol/L)处
7094 期　　　 李廷强 ,等:锌在超积累植物东南景天叶片细胞水平的吸收积累特征
理后 , 65Zn2+的吸收受到明显抑制(图 5)。和对照相
比 , CCCP 处理 16 min后 , 两种生态型65Zn2+的吸收
分别降低了 71.7%和 56.6%,超积累生态型受到的
抑制更明显 。值得注意的是 , 在 100 μmol/L 条件
下 ,超积累生态型叶片原生质体积累的65Zn2+明显
高于非超积累生态型 ,而 CCCP 处理后两种生态型
叶片原生质体对 Zn的吸收没有差异。
表 2　两生态型东南景天叶片原生质体吸收锌的动力学参数
Table 2　Kinetic parameters of Zn absorption by mesophyll
protoplasts of two ecotypes of S.alfredii Hance
生态型
Ecotype
Km
(μmol/ L)
Vmax
[ pmols/(106
protoplasts·min)]
R2
(n=7)
HE 44.03 1.79 0.9241＊＊
NHE 49.96 0.42 0.7459＊＊
注:＊＊和＊分别表示在 P <0.01和 P <0.05水平上显著。
Note:＊＊ and ＊mean signifi cant at P<0.01 and P <0.05, respectively.
图 5　CCCP 对东南景天叶片原生质体锌吸收的影响
Fig.5　Effect of CCCP on 65Zn accumulation in mesophyll
protoplasts of two ecotypes of S.alfredii Hance
3　讨论
叶片在植物超积累重金属中具有重要作用 ,参
与了重金属的吸收和贮存 ,而这一过程又受重金属
跨叶细胞膜运输和跨液泡膜运输等过程调控[ 23-24] 。
目前对超积累植物叶片 Zn吸收转运特征的研究主
要集中在模式植物 Thlaspi caerulescens上 ,对其他超
积累植物叶片液泡膜和质膜转运体系的研究不多 。
利用放射性同位素65Zn示踪技术 ,发现东南景天吸
收的 Zn主要贮存在叶片部分 ,在 500 μmol/L Zn 条
件下 ,有 54%的 Zn贮存在细胞壁 ,而 40%的 Zn 贮
存在液泡部分[ 21] 。我们推测 ,东南景天叶片对 Zn
的吸收转运存在特殊性 ,Zn在叶片的促进吸收是东
南景天超积累Zn的一个重要机制。本试验中 ,两种
生态型东南景天叶片对 Zn的吸收浓度动力学为非
饱和曲线 ,从方程的决定系数看 ,超积累生态型叶片
对 Zn 的吸收曲线饱和部分更适合用 Michaelis-
Menten方程拟合。超积累生态型和非超积累生态型
东南景天的米氏常数分别为 17.46μmol/L 和 13.85
μmol/L ,而超积累生态型东南景天叶片最大吸收速
率 Vmax为非超积累生态型的 2倍(表 1)。这表明在
东南景天叶片Zn的跨膜转运受载体调控 ,而两种生
态型的调控载体对 Zn的亲和力没有显著差异。值
得注意的是 ,不管在低 Zn浓度(50 μmol/L)还是高
Zn浓度(1000μmol/L)下 ,超积累生态型东南景天叶
片积累的65Zn2+明显高于非超积累生态型 ,表明东
南景天叶片 Zn调控载体不受锌浓度的影响 ,不管是
低 Zn还是高 Zn条件下 ,叶片Zn调控载体的数量变
化不大。而 Lasat 等[ 15] 研究发现 ,在低 Zn 浓度下
(10和 100 μmol/L),超积累植物 Thlaspi caerulescens
和非超积累植物 Thlaspi arvense 的叶片对 Zn的吸收
没有差异 ,而当介质中 Zn浓度为 1 mmol/L 时 ,显著
促进了前者叶片对 Zn 的吸收。这表明在 Thlaspi
caerulescens中 ,叶片Zn调控载体的数量受到Zn浓度
的影响;在高 Zn条件下 ,诱导了调控载体的合成 ,
促进了 Zn的吸收 。
为了避免表皮和细胞壁的影响 ,我们提取了东
南景天的叶片原生质体 ,进一步研究离体叶细胞原
生质体对锌的吸收转运特点。Cosio 等[ 25]研究了 Zn
在 Thlaspi caerulescens 和 Arabidopsis halleri 叶片原生
质体的吸收时间动力学特征 ,发现开始 5 min是快
速的直线吸收阶段 ,而 30 min后是平缓的吸收过
程 。推测开始的快速阶段代表 Zn离子的吸收并与
质膜表面带负电荷基团的快速结合 ,而缓慢阶段为
跨质膜运输过程。在本试验中 ,Zn 在东南景天叶片
原生质体的积累时间动力学过程也分为两个阶段 ,
65
Zn
2+在开始 10 min内的吸收是快速的直线性的 ,
而随后的 50 min是一个缓慢的直线阶段(图 3)。同
时可以看出 ,在 12 min的时候 ,两种生态型叶片原
生质体对 Zn的吸收差异明显 ,因此我们选择了 12
min的吸收时间研究叶片原生质体 Zn 吸收的浓度
动力学 ,这一相对较短的吸收时间也保证了叶片原
生质体的生理活性[ 9] 。从试验结果看 ,与叶片部分
吸收相似 ,两种生态型东南景天叶片原生质体吸收
Zn的浓度动力学也为平滑的非饱和曲线 ,该曲线可
以划分为饱和部分和直线部分 ,而饱和部分可以用
710 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 14 卷
Michaelis-Menten方程拟合(图 4),表明东南景天叶
片原生质体对 Zn的吸收受载体系统调控[ 26] 。这一
结果和 Cosio 等[ 25] 研究相似 , 他们发现 Thlaspi
caerulescens和 Arabidopsis halleri 叶片原生质体对 Zn
的吸收都受载体系统调控。值得提出的是 , Thlaspi
caerulescens和Arabidopsis halleri的动力学参数(Km 和
Vmax)均没有显著差异 ,因此 Cosio 等认为质膜和液
泡膜转运体系的不同并不是二者 Zn吸收积累差异
的唯一因子 ,推测在跨质膜运输前还有其他调控机
制。而对于东南景天 ,两种生态型东南景天的米氏
常数(Km)差异不显著 ,而超积累生态型的最大吸收
速率(Vmax)为非超积累生态型的 4倍 (表 2)。表明
两种生态型的调控载体对 Zn的亲和力相近 ,但在超
积累生态型东南景天叶肉细胞质膜单位面积内的载
体数量比非超积累生态型多 ,这可能是其对 Zn的转
运能力显著高于非超积累生态型的主要原因[ 26] 。
CCCP是一种代谢抑制剂 ,CCCP 处理能够显著地降
低植物细胞的跨膜电势 ,抑制二价离子的吸收 。从
已有的研究结果看 ,CCCP 不会与Zn发生络合反应 ,
因而不会对 Zn的吸收产生干扰[ 27] 。本研究结果看
出 ,CCCP处理抑制了叶片原生质体对Zn的吸收 ,其
中对超积累生态型的抑制更明显(图 5),表明在原
生质体吸收试验中 ,测定的 Zn2+主要是跨膜运输部
分 ,进一步证明东南景天叶片原生质体对Zn的吸收
受质膜载体系统调控 。
综上所述 ,在超积累生态型东南景天叶片细胞
膜上存在一个不同的转运体系 ,能够促进Zn跨叶细
胞膜运输并储藏到液泡中 ,降低对细胞的毒害 ,这也
是东南景天超积累锌的一个重要机制 。但 Zn 以何
种形态 、方式跨叶细胞质膜和液泡膜运输 ,其在液泡
中储藏形态等方面 ,尚待进一步研究。
参 考 文 献:
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712 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 14 卷