全 文 ：摘 要：采用受污染菜园土进行盆栽试验，研究对 Cd累积特性不同的苋菜品种（Amaranth mangostanus L.）对金属的吸收差异。白骨
小圆叶油苋菜及正泰小圆叶苋菜地上部分 Cd含量分别为（0.116±0.007）mg·kg-1和（0.146±0.002）mg·kg-1，台湾白苋菜及红柳叶苋
菜地上部分 Cd含量分别为（0.210±0.005）mg·kg-1和（0.349±0.026）mg·kg-1，相比而言前两者属 Cd低累积品种，后两者属 Cd高累积
品种。由于红柳叶苋菜与白骨小圆叶油苋菜 Cd含量差异最大，可通过测定两者根系 IRT1及 HMA4基因表达量，以研究高/低 Cd
累积特性苋菜品种对金属吸收的差异及其与相关转运蛋白的关系。结果显示，苋菜根系共质体 Cd与 Fe、Pb的吸收呈极显著正相关
（P<0.01）。红柳叶苋菜根系原生质体 Fe、Cd及 Pb含量显著高于白骨小圆叶油苋菜，同时其根系 IRT1表达量高于白骨小圆叶油苋
菜，表明苋菜根系 IRT1基因的较高表达有助于根系从土壤吸收 Fe外，可能有助于 Cd与 Pb的累积。苋菜地上部分 Cd与 Zn、Fe的
吸收呈显著正相关（P<0.05），与 Pb、Mn、Ca的吸收呈极显著正相关。红柳叶苋菜地上部分 Ca、Fe、Mn、Cd、Pb的含量显著高于白骨
小圆叶油苋菜，同时其根系 HMA4基因表达量高于白骨小圆叶油苋菜，表明苋菜 HMA4基因的较高表达可能有利于苋菜将根系吸
收的 Cd等金属转运至茎叶。
关键词：苋菜；镉累积；IRT1；HMA4；品种差异
中图分类号：X503.23 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2015）06-1041-06 doi:10.11654/jaes.2015.06.004
高/低 Cd累积苋菜品种金属累积特性
与关键转运基因表达的关系
陈艳芳 1，2，李取生 1，2*，何宝燕 1，2，梅秀芹 1，2，雷永康 1，2，徐智敏 1，2，周丽珍 1，2
（1．暨南大学环境学院，广州 510632；2．水土环境毒害性污染物防治与生物修复广东省高校重点实验室，广州 510632）
Metal Accumulation and Expressions of Root Two Key Transporter Genes, HMA4 and IRT1, of High/Low
Cd-Accumulating Amaranth Cultivars
CHEN Yan-fang1,2, LI Qu-sheng1,2*, HE Bao-yan1,2, MEI Xiu-qin1,2, LEI Yong-kang1,2, XU Zhi-min1,2, ZHOU Li-zhen1,2
（1.School of Environment, Jinan University, Guangzhou 510632, China; 2.Key Laboratory of Water/Soil Toxic Pollutants Control and Bioreme－
diation, Department of Education of Guangdong Province, Guangzhou 510632, China）
Abstract：Metal accumulation in plants may be controlled by their transporter gene expressions. Here a pot experiment was conducted to in－
vestigate the differences of metal uptake by edible amaranth cultivars in relation to the expressions of two key transporter genes, HMA4 and
IRT1, in roots using garden soil polluted with heavy metals. The expressions of genes IRT1 and HMA4 in root were determined by semi-
quantitative PCR method. Cultivars Baiguxiaoyuanye and Zhengtaixiaoyuanye accumulated（0.116±0.007）mg·kg-1 and（0.146±0.002）mg·
kg-1（fresh weight）Cd in shoot, but Taiwanbai and Hongliuye contained（0.210±0.005）mg·kg-1 and（0.349±0.026）mg·kg-1（fresh weight）
Cd in shoot, respectively. Therefore, the later two are high-Cd accumulating cultivars. Cadmium accumulation in root protoplasts was posi－
tively correlated with Fe and Pb（P<0.01）. Concentrations of Cd, Fe and Pb in and the expressions of gene IRT1 in root protoplasts of high-Cd
accumulating cultivar Hongliuye were significantly higher than those in low-Cd accumulating cultivar Baiguxiaoyuanye. This implied that
higher expression of gene IRT1 in root might contribute to Fe uptake by root, as well as Cd and Pb uptake. Cadmium accumulation in shoot
was significantly positively correlated with Zn and Fe（P<0.05）and extremely significantly with Pb, Ca and Mn（P<0.01）. Concentrations of
Cd, Ca, Fe, Mn and Pb in shoot of high-Cd accumulating cultivar Hongliuye and its expression of gene HMA4 were significantly higher than
those in low-Cd accumulating cultivar Baiguxiaoyuanye. This suggests that the higher expression of gene HMA4 in root may facilitate Cd
and other metals transport from roots to shoots.
Keywords：edible amaranth; Cd accumulation; IRT1; HMA4; cultivar difference
收稿日期：2014－12－06
基金项目：国家自然科学基金项目（41371321）；中央高校基本科研基金（21612103）
作者简介：陈艳芳（1988—），女，广东河源人，硕士研究生，主要研究方向为环境修复技术与应用。E-mail：316830402@qq.com
*通信作者：李取生 E-mail：liqusheng@21cn.com
2015，34（6）:1041-1046 2015年 6月农 业 环 境 科 学 学 报
Journal of Agro-Environment Science
农业环境科学学报 第 34卷第 6期
人口总量不断扩增，采矿、制造业等工业的迅猛
发展，化肥、农药等的大量使用，持续的污水灌溉，导
致土壤重金属污染问题日益突出。目前我国受 Cd、
Pb、Cr等重金属污染的耕地面积约 2.0×106 hm2，占耕
地面积近 20%，致使农产品年产量下降 1000万 t [1]。
土壤中的重金属通过“土壤-植物-人体”或是通过
“土壤-水体-人体”间接地被人类吸收[2]。Cd具有极
强的生物毒性，因其与许多金属离子具有相似性，在
生物生命活动中可能会替代许多酶的活性中心或与
蛋白质的巯基结合，扰乱细胞的生理生化过程，进而
影响正常的生理代谢[3]。因此，寻找具有重金属高累
积特性的植物品种及筛选适合食用的蔬菜品种，对
解决土壤污染问题及食品安全问题有重要意义。
研究表明，植物对金属的吸收并没有严格的选择
性。植物对某些必需金属吸收的同时，其他非必需金
属也随之被吸收，如 Cd、Pb[4]。植物对金属的吸收与许
多转运蛋白有关，如 HMA、ZIP、ABC等。P1b-ATPase
属于金属阳离子输出蛋白，它通过水解 ATP获得能
量跨膜运送阳离子，因其除了能转运 Zn、Cu等植物
必需金属，同时也能转运 Cd、Pb等重金属，故 P1b-
ATPase 又被称为重金属转运 ATP 酶（Heavy Metal
Transporting ATPase），即 HMA[5-8]。拟南芥中存在 8个
HMA，其中 HMA1-4是阳离子转运载体，它与 Cu、
Cd、Pb等阳离子的转运有关；HMA4在多种植物的根
系都有表达，且在重金属的吸收、转运及分布方面起
到关键作用。研究发现，AtHMA4主要在根茎叶的维
管束组织中表达[9-11]，并参与 Zn和 Cd在拟南芥中的
长距离运输[12-13]。ZIP蛋白家族与必需金属吸收过程
有关[14]，在拟南芥、番茄、大豆、大麦和水稻等植物中
都有发现。IRT1是该家族中主要的 Fe载体，HvIRT1
定位于细胞膜，并且能够运输 Cd、Zn和 Fe。此外，
HvIRT1在大麦的根部表达起着吸收和转运 Mn的作
用[15]。拟南芥生长在 Fe缺乏的环境中时，作为胁迫响
应机制之一，IRT1 能大量表达在表皮细胞 [16]。将
AhIRT1异位表达于西红柿，在 Fe缺乏及 Fe过量的
情况下，Fe的吸收量都明显大大增加[17]。在禾本科植
物中 OsIRT1也是根系吸收金属关键的转运体，直接
参与根系对 Fe的吸收[18]。
目前植物吸收金属的机理尚不清楚，通过研究植
物中金属相关转运蛋白基因的表达量与植物累积金
属特性关系的研究尚较少。本研究选用南方地区广泛
种植的蔬菜品种苋菜（Amaranthus mangostanus L.），
研究不同苋菜对各金属的吸收累积特性，另外通过开
展苋菜金属转运蛋白基因表达量与相关金属累积特
性的研究，探讨苋菜累积金属的机理。对评价种植在
重金属污染土壤中的健康风险及探究植物对重金属
吸收机理有参考意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
植物：选用广州市场上常见的苋菜（Amaranth
mangostanus L.）品种，白骨小圆叶油苋菜（BG）、正泰
小圆叶苋菜（ZT）、台湾白苋菜（TB）、红柳叶苋菜
（HLY）。苋菜种子来自广州蔬菜研究基地及种子批发
商。根据本研究结果选择重金属吸收特性差异更大的
两个品种 HLY及 BG进行金属转运蛋白分析。
土壤：广州市郊区污染菜园土。其理化性质：pH
为 6.38，阳离子交换量为 20.86 cmol·kg-1，总 Cd、Pb、
Zn、Ca、Fe、Mn含量分别为 2.28 mg·kg-1、22.65 mg·kg-1、
316.5 mg·kg-1、39.2 g·kg-1、31.4 g·kg-1、621.5 mg·kg-1，
总有机碳含量为 35.4 g·kg-1，速效磷含量为 94.03 mg·
kg-1，速效氮含量为 128.87 mg·kg-1。
1.2 盆栽试验
试验用 4个品种苋菜各设 3个重复，每盆用鲜土
3 kg，并控制每盆植株数 5棵。盆栽试验于 2014年 5
月下旬至 8月上旬进行，生长天数为 65 d。种子用多
菌灵进行灭菌处理，种植于供试土壤中，期间进行常
规管理，不施肥及使用农药，保证自然光照及充足水
分，种植期间植物正常生长。完成种植后，收集苋菜的
根和地上部。
1.3 样品处理
1.3.1 植物样品处理及金属含量测定
苋菜用去离子水清洗干净，按地上及地下部分剪
开。取 1 cm长根尖鲜样，液氮迅速冷冻后置于-70℃
冰箱中保存，用于基因分析；地上部分植物包括茎和
叶，60℃烘干至恒重后用于各金属指标的测定。
称取 2 g根系鲜样，每品种设 3个重复。用 30 mL
的 10 mmol·L-1（NH4）2EDTA溶液浸泡并超声以提取
根细胞质外体金属[19]。经（NH4）2EDTA溶液提取的根
系烘干至恒重后，用研钵磨成粉末状，混合 10 mL浓
硝酸，用微波消解仪（CEM corporation，MARS5）消解，
消解条件：5 min升温至 120 ℃保持恒温 2 min，5 min
升温至 160℃恒温 3 min，最后 7 min升温至 180 ℃恒
温 5 min。消解溶液用低速滤纸过滤至溶液澄清，定容
至 50 mL备用。
地上部分烘干恒重后称量总质量，以计算其含水
1042
第 32卷第 1期2015年 6月
表 2 苋菜地上部分金属含量相关系数（n=12，r=0.580，下同）
Table 2 Correlation coefficients between metals in roots of
amaranth（n=12，r=0.580. The same below）
注：*和 **分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。下同。
Note：* and ** indicate significance at 0.05 and 0.01 levels，respec－
tively. The same below.
Cd Ca Fe Pb Mn
Ca 0.747**
Fe 0.669* 0.667*
Pb 0.894** 0.936** 0.583*
Mn 0.749** 0.990** 0.672* 0.921**
Zn 0.660* 0.330 -0.043* 0.598* 0.330
注：不同小写字母表示品种间同一金属含量差异显著（P<0.05），下同。
Note：Different lowercase letters within the same metal indicate significant difference（P<0.05）between different varieties. The same below.
表 1 两种苋菜地上部分金属含量
Table 1 Metal content in shoots of amaranth
品种 Cultivar Cd/mg·kg-1 Pb/mg·kg-1 Zn/mg·kg-1 Fe/mg·kg-1 Mn/mg·kg-1 Ca/g·kg-1
BG 0.116±0.007b 0.116±0.005b 13.7±0.4b 43.3±0.2b 1.46±0.00b 1.88±0.04b
HLY 0.349±0.026a 0.251±0.004a 22.3±1.1a 48.7±1.5a 1.86±0.00a 2.29±0.06a
率。将地上部分干样磨成粉末状，称取 0.3 g干样，混合
10 mL浓硝酸，用微波消解仪消解，每品种设 3个重
复。上述样品消解后皆采用原子吸收分光光度计（日
本岛津公司，AA-7000）测定 Cd、Pb的含量。采用电感
耦合等离子体发射光谱仪（美国 PE 公司，OPTIMA
2000DV）测定 Ca、Mn、Zn、Fe含量。采用植物标准样
品（GSV-1国家标准参比物质）进行质量控制。
1.3.2 根系目的基因的测定
总 RNA提取按照 TRIZOL（康为世纪）试剂提供
的方法。凝胶电泳检验 RNA 的完整性，仪器选用
Bio-Rad（Universal Hood II）凝胶成像仪。cDNA反转
录按照 HiFi-MMLV cDNA 第一链合成试剂盒（康为
世纪）提供的方法。半定量 PCR引物：根据苋菜 IRT1
基因（NCBI GenBank：GU363501.2） 设计为 IRT1F
（GGCATTGCTGCTGGAATTA）和 IRT1R（TTTCCGC－
CAAGGATTATGAG）。根据拟南芥、芥菜、Noccaea
caerulescens等已知的 HMA4基因全长序列，设计兼
并引物 HMA4F（GTTGTGTTAGTCAGTGCTTG）和
HMA4R（GTGTCAAGATAATCAGCACT）。上述引物均
为 5′~3′，皆用 Oligo7评价。引物由上海生工生物工程
有限公司合成。
半定量 PCR 采用上海生工的 Taq PCR Master
Mix。反应条件根据说明书步骤确定。以 β-actin基因
作为内参对照，每个样品 PCR重复 3次，凝胶电泳后
选取 1张对比图。
1.4 数据处理
数据处理采用 Microsoft Excel 2010和 IBM SPSS
Statistics 21软件。种间差异性分析采用单因素 LSD
检验方差分析，相关性分析采用 Pearson，双侧检验。
植株内各金属浓度均换算成鲜重计。
2 结果与分析
2.1 苋菜地上部分金属累积品种差异
图 1为 4个品种苋菜地上部分 Cd含量，可以看
出 HLY地上部分的 Cd含量最高，而 BG品种地上部
分含量最低。因此选择 HLY和 BG进行（与金属吸收
有关）关键基因表达量的研究。
由表 1可知，对比两品种茎叶部分的金属含量，
HLY 品种地上部分的 Cd、Pb、Zn、Fe、Mn 和 Ca 均显
著高于 BG品种，表明 HLY品种从根系转运金属的
能力比 BG品种强。金属之间的相互作用关系复杂，
伴随着必需元素的吸收，非必需元素也同时进入植物
体内，或是某一元素的大量存在抑制另一种元素的吸
收。表 2为 4个品种的地上部分金属相关性分析。苋
菜地上部分 Cd与 Pb、Ca及 Mn的吸收呈极显著正相
关，与 Zn和 Fe的吸收呈显著正相关；Pb与 Cd、Ca、Mn
呈极显著正相关。
图 1 苋菜地上部分 Cd含量
Figure 1 Cadmium content in aboveground biomass of amaranth
图中不同小写字母表示不同品种间差异显著（P<0.05）
Different lowercase letters indicate significant difference（P<0.05）
between different cultivars
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
苋菜品种
Cd
含
量
/m
g·
kg
-1
TB
a
b
c
d
HLYZTBG
陈艳芳，等：高/低 Cd累积苋菜品种金属累积特性与关键转运基因表达的关系 1043
农业环境科学学报 第 34卷第 6期
图 4 苋菜根系 HMA4基因表达
Figure 4 Expression of HMA4 in amaranth roots
HMA4
HLY BG
β-actin
图 2 根组织 RNA提取电泳结果
Figure 2 Electrophoretogram of RNA in amaranth roots
表 3 苋菜根系细胞原生质体金属含量
Table 3 Content of metals in root protoplast of amaranth
表 4 苋菜根系细胞原生质体金属含量的相关系数
Table 4 Correlation coefficients between metals in
root protoplast of amaranth
品种 Cultivar Cd/mg·kg-1 Pb/mg·kg-1 Zn/mg·kg-1 Fe/mg·kg-1 Mn/mg·kg-1 Ca/g·kg-1
BG 0.048 1±0.001 8b 0.057 0±0.001 0b 15.6±0.14b 57.8±3.4b 1.18±0.00b 0.898±0.000b
HLY 0.086 4±0.004 5a 0.251±0.011a 14.0±0.68a 244±18a 3.18±0.02a 1.12±0.04a
2.2 苋菜根系原生质体金属吸收品种差异
（NH4）2EDTA 溶液提取的是根细胞质外体的金
属，而余下的是根细胞原生质体内的金属。许多金属
转运蛋白位于细胞膜并在金属的吸收转运过程起重
要作用。从表 3可知，HLY 品种根细胞原生质体的
Cd、Pb、Mg、Fe、Mn、Ca 等金属的含量皆高于 BG，且
Pb含量的差异表现最为突出，表明 HLY根系吸收金
属的能力比 BG强。表 4的 4个品种根系原生质体金
属吸收相关性分析中，苋菜根系细胞原生质体金属
Cd与 Mn的吸收呈显著正相关，与 Fe、Pb的吸收呈
极显著相关；Fe、Mn与 Pb的吸收也呈现极显著正相
关。这表明在必需金属 Fe、Ca等吸收的同时，其他非
必需金属 Cd、Pb等也随之进入根系。
2.3苋菜根系 HMA4基因及 IRT1基因的表达量对比
图 2为苋菜根系 RNA提取电泳图，图中条带分
别为 HLY 品种根系 RNA（左）及 BG 品种根系 RNA
（右），两品种的 3条荧光条带 28s、18s及 5s均清晰，
表明提取的 RNA完整性良好。
IRT1蛋白影响植物根系对土壤中 Fe的吸收，而
IRT1基因的表达量影响 IRT1蛋白的合成。图 3显示，
HLY品种的 IRT1基因条带亮度大于 BG品种，表明
HLY品种根系 IRT1基因的表达量大于 BG品种。表
3中，HLY根系原生质体 Fe吸收量大于 BG品种，表
明 IRT1基因的较高表达可能有利于苋菜根系对 Fe
的吸收，与此同时也可能促进了根系对其他重金属
（Cd、Pb、Ca、Mn等）的吸收。
图 4显示，两品种 HMA4基因条带亮度存在差
异，HLY品种亮度高于 BG品种，表明 HLY 根细胞
HMA4基因表达量大于 BG品种。由于 HMA4在植物
根系中起到将多种金属分配转运的作用，结合表1所
列 HLY 品种地上部分 Cd、Ca 等多种金属含量皆高
于BG品种，表明 HMA4基因的较高表达可能更有利
于多种金属向地上部分转移。
3 讨论
随着苋菜地上部分 Cd的含量增加，地上部分的
Zn、Ca、Pb等含量相应增加（表 2），表明苋菜 Cd高累
积品种对其他金属的累积能力较 Cd低累积品种强。
Cd Ca Fe Pb Mn
Ca 0.218
Fe 0.733** 0.588*
Pb 0.804** 0.419 0.977**
Mn 0.637* 0.805** 0.933** 0.845**
Zn -0.159 0.773* -0.026 -0.208 0.301
HLY BG
图 3 苋菜根系 IRT1基因表达
Figure 3 Expression of IRT1 in amaranth roots
HLY BG
IRT1
β-actin
1044
第 32卷第 1期2015年 6月
此外，随着地下部分原生质体 Cd 含量的增加，Fe、
Pb、Mn的含量也增加，表明苋菜 Cd高累积品种的根
系对土壤中其他金属的吸收能力比低累积品种强。笔
者推测，苋菜品种间的金属累积特性差异与某些通道
蛋白有关。金属通道蛋白基因的表达量，能够在很大
程度上影响该金属转运蛋白的量，从而影响植物对金
属的吸收。因此，本文测定 IRT1与 HMA4两个金属
转运蛋白的基因表达量，并研究其与苋菜金属吸收累
积的关系。
IRT1是铁转运蛋白之一，主要在根系表皮细胞
质膜中表达，其功能是将铁和其他金属从根外转运至
表皮细胞内[20]。本研究中，HLY根系原生质体 Fe含量
高于 BG，同时 IRT1基因表达量 HLY苋菜高于 BG
苋菜，苋菜根系对 Fe的吸收与根系的 IRT1表达量呈
正相关。此外，苋菜根系原生质体 Cd、Pb与 Fe的吸
收呈极显著正相关（表 4）。这一现象可能与苋菜 IRT1
有关。研究发现，拟南芥中，IRT1突变体不仅无法从
土壤中摄取 Fe，其他阳离子的累积也受到了影响[21]，
而当 IRT1基因超表达时，将导致基础的 IRT1蛋白
增加，使多种金属过量吸收[22]。Korshunova等[23]证明当
IRT1在酵母菌中表达后，酵母菌能转运 Mn，而且
Cd、Fe和 Zn皆能抑制 Mn的转运，说明 Cd等金属能
够占用 IRT1蛋白的通道。因此，苋菜 IRT1可能并非
是对 Fe绝对专一的转运蛋白，它在影响根系 Fe吸收
的同时也影响了其他一些金属的吸收。IRT1基因在
Cd高累积品种 HLY中的较高表达，促进了HLY根系
对 Fe、Cd及 Pb的吸收。
HMA4在多种植物中均有发现，并在根系大量表
达。拟南芥的 AtHMA4 位于细胞质膜，并表达在根
维管束组织，在 AtHMA4超表达情况下，Cd和 Zn从
根转运到茎的量都有所增加 [13]；将 AtHM44 异位表
达于西红柿中，使得西红柿叶子质外体的 Zn过量[24]。
本实验结果表明，HLY 地上部分的 Zn 和 Cd 比 BG
高，且 HLY的 HMA4基因表达量高于 BG。这可能与
苋菜 HMA4有关。有研究发现，Zn/Cd超富集植物遏
蓝菜能将大量重金属从根部转运至地上部分的叶表
皮细胞中储存[25]，其中 TcHMA4起到从根部转运重金
属及微量元素至木质部导管中的重要作用[7]。因此笔
者推测，在 Zn和 Cd从苋菜根系转运至茎叶的过程
中，HMA4基因起到十分重要的作用。HMA4的长距
离运输金属的功能，是植物通过转移金属的位置来降
低局部区域金属浓度，以起到保护细胞生物活性作用
的反应机制。本实验中，除了 Cd的量在两品种中有
显著差异外，Pb 也呈现一致的趋势。有研究表明，
HMA4 存在多个金属结构域（Metal binding domain，
MBD），它们起到与重金属结合的作用 [8，26]。其中，
AtHMA4 中 C 端基团是 Zn 和 Cd 的高敏螯合剂，每
个 C端可以与 10个 Zn离子结合[27]。HMA4基因蛋白
除了转运 Zn外，还涉及 Cd、Pb、Co等金属。将遏蓝菜
TcHMA4基因转至酵母中，其基因表达的菌株对 Cd
和Pb 离子输出能力分别提高了 70%和 50%，说明
HMA4赋予了植物对 Cd与 Pb的超富集特性[25，28]。笔者
推测，苋菜 HMA4转运 Zn和 Cd的同时也促进了一部
分的 Pb。这也许是 Cd高累积品种 HLY地上部分 Pb
累积量高于 Cd低累积品种 BG的原因之一。
4 结论
4个苋菜品种中，红柳叶苋菜地上部分 Cd含量
远高于地上部分 Cd含量低的白骨小圆叶油苋菜。苋
菜地上部分 Cd 与 Pb、Ca、Mn 的吸收呈极显著正相
关，与 Zn、Fe的吸收呈显著正相关。同时，红柳叶苋菜
根系 HMA4表达量高于白骨小圆叶油苋菜。苋菜地
下部分 Cd与 Fe、Pb的吸收呈极显著正相关。红柳叶
苋菜根系原生质体 Cd含量高于白骨小圆叶油苋菜，
而且红柳叶苋菜根系 IRT1基因表达量也高于白骨小
圆叶油苋菜。
参考文献：
[1]程旺大,姚海根,吴 伟,等．土壤-水稻体系中的重金属污染及其
控制[J]．中国农业科技导报, 2005, 7（4）：51-54.
CHENG Wang-da, YAO Hai-gen, WU Wei, et al. Heavy metal pollu－
tion and its countermeasures in soil-rice system[J]. Review of China
Agricultural Science and Technology, 2005, 7（4）：51-54.
[2] Zhuang P, Zou B, Li N Y, et al. Heavy metal contamination in soils and
food crops around Dabaoshan mine in Guangdong, China：Implication
for human health[J]. Environmental Geochemistry and Health, 2009, 31
（6）：707-715.
[3] Chen Y X, He Y F, Yang Y, et al. Effect of cadmium on nodulation and
N2-fixation of soybean in contaminated soils[J]. Chemosphere, 2003, 50
（6）：781-787.
[4] Prasad M N, Hagenmeyer J. Heavy metal stress in plants [M]. Berlin,
Heidelberg, New York：Springer-Verlag, 1999.
[5]张玉秀,柴团耀.植物重金属调节基因的分离和功能[M].北京：中国
农业出版社, 2006.
ZHANG Yu-xiu, CHAI Tuan-yao. Isolation and function of heavy metal
responsive gene in plant[M]. Beijing：China Agriculture Press, 2006.
[6] Palmgren M G, Harper J F. Pumping with plant P -type ATPases [J].
Journal of Experimental Botany, 1999, 50（Suppl）：883-893.
[7] Axelsen K B, Palmgren M G. Inventory of the superfamily of P-type ion
陈艳芳，等：高/低 Cd累积苋菜品种金属累积特性与关键转运基因表达的关系 1045
农业环境科学学报 第 34卷第 6期
pumps in Arabidopsis[J]. Plant Physiol, 2001, 126（2）：696-706.
[8] Argüello J M, Eren E, González-Guerrero M. The structure and function
of heavy metal transport P-1B-ATPases[J]. Biometals, 2007, 20（3/4）：
233-248.
[9] Hussein D, Haydon M J, Wang Y, et al. P -type ATPase heavy metal
transporters with roles in essential zinc homeostasis in Arabidopsis [J].
Plant Cell, 2004, 16（5）：1327-1339.
[10] Eren E, Kennedy D C, Maroney M J. A novel regulatory metal binding
domain is present in the C terminus of Arabidopsis Zn2+-ATPase HMA2
[J]. Journal of Biological Chemistry, 2006, 281（45）：33881-33891.
[11] Eren E, Argüello J M. Arabidopsis HMA2, a divalent heavy metal -
transporting PIB-type ATPase, is involved in cytoplasmic Zn2+ home－
ostasis[J]. Plant Physiology, 2004, 136（3）：3712-3723.
[12] Hussain D, Haydon M J, Wang Y, et al. P-type ATPases heavy metal
transporters with roles in essential zinc homeostasis in Arabidopsis [J].
Plant Cell, 2004, 16（5）：1327-1339.
[13] Verret F, Gravot A, Auroy P, et al. Over expression of AtHMA4 en－
hances root-to-shoot translocation of zinc and cadmium and plant met－
al tolerance[J]. Febs Letters, 2004, 576（3）：306-312.
[14]金 枫,王 翠,林海建,等.植物重金属转运蛋白研究进展[J].应
用生态学报, 2010, 21（7）：1875-1882.
JIN Feng, WANG Cui, LIN Hai-jian, et al. Heavy metal-transport pro－
teins in plants：A review [J ] . Chinese Journal of Applied Ecology ,
2010, 21（7）：1875-1882.
[15] Pedas P, Ytting C K, Fuglsang A T, et al. Manganese efficiency in bar－
ley：Identification and characterization of the metal ion transporter
HvIRT1[J]. Plant Physiol, 2008, 148（1）：455-466.
[16] Palmer C M, Guerinot M L. Facing the challenges of Cu, Fe and Zn
homeostasis in plants[J]. Nature Chemical Biology, 2009, 5（5）：333-
340
[17] Xiong H C, Guo X T, Kobayashi, et al. Expression of peanut Iron Reg－
ulated Transporter 1 in tobacco and rice plants confers improved iron
nutrition[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2014, 80：83-89.
[18]Walker E, Connolly E. Time to pump iron：Iron-deficiency-signaling
mechanisms of higher plants [J ] . Current Opinion in Plant Biology ,
2008, 11（5）：530-535.
[19] Feng M H, Shan X Q, Zhang S Z, et al. A comparison of the rhizo －
sphere-based method with DTPA, ECTA, CaCl2, and NaNO3 extraction
methods for prediction of bioavailability of metals in soil to barley [J].
Environmental Pollution, 2005, 137（2）：231-240
[20]Vert G, Grotz N, Dedaldechamp F, et al. IRT1, an Arabidopsis trans－
porter essential for iron uptake from the soil and for plant growth [J].
The Plant Cell, 2002, 14（6）：1223-1233
[21] Barberon M, Dubeaux G, Kolb C, et al. Polarization of Iron-Regulated
Transporter 1（IRT1） to the plant-soil interface plays crucial role in
metal homeostasis[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences
of the United States of America , 2014, 111（22）：8293-8298.
[22] Barberon M, Zelazny E, Robert S, et al. Monoubiquitin-dependent en－
docytosis of the Iron-Regulated Transporter 1（IRT1）transporter con－
trols iron uptake in plants[J]. Proceedings of the National Academy of
Sciences of the United States of America, 2011, 108（32）：E450-E458.
[23] Korshunova Y O, Edie D, Clark W G, et al. The IRT1 protein from Ara－
bidopsis thaliana is a metal transporter with a broad substrate range[J].
Plant molecular biology, 1999, 40（1）：37-44.
[24] Siemianowski O, Barabasz A, Weremczuk A, et al. Development of Zn-
related necrosis in tobacco is enhanced by expressing AtHMA4 and de－
pends on the apoplastic Zn levels [J ] . Plant Cell and Environment ,
2013, 36（6）：1093-1104.
[25] Papoyan A, Kochian L V. Identification of Thlaspi caerulescen genes
that may be involved in heavy metal hyperaccumulation and tolerance：
Characterization of a novel heavy metal transporting ATPase[J]. Plant
Physiology, 2004, 136（3）：3814-3823.
[26] Solioz M, Vulpe C. CPx-type ATPases：A class of P-type ATPases that
pump heavy metals[J]. Trends in Biochemical Sciences, 1996, 21（7）：
237-241.
[27] Baekgaard L, Mikkelsen M D, Sorensen D M, et al. A combined zinc/
cadmium sensor and zinc/cadmium export regulator in a heavy metal
pump[J]. Journal of Biological Chemistry , 2010, 285（41）：32143-
32152.
[28] Hanikenne M, Talke I N, Haydon M J. Evolution of metal hyperaccu－
mulation required cis-regulatory changes and triplication of HMA4[J].
Nature, 2008, 453（7193）：391-396.
1046