木本植物光反應對重金屬脅迫響應機制的研究進展

【摘要】：日益嚴重的土壤重金屬污染已影響到了人類健康與環境安全，在土壤的修復治理中，經濟實用、綠色生態的植物修復技術備受關注，而木本植物因其生物量大、生命周期長，在重金屬污染土壤的生態修復中具有巨大的應用潛力，成為植物修復研究的熱點之一。光合作用是生物圈能量之源，而光反應是光合作用的引擎，對重金屬脅迫的反應十分敏感，然而，木本植物光反應過程對重金屬脅迫響應的復雜性，使得人們對光反應過程在重金屬脅迫下的響應機制還不清楚。因此，本文首先基于光合作用的視角分析總結了木本植物對重金屬脅迫的耐受性，表明苦楝、秋華柳、銀芽柳、女貞、桑樹等是耐性強的樹種，櫸樹、欒樹、香樟、楊樹、白樺、檫木等是耐性較強的樹種；然后，探究了重金屬對植物葉片光合色素、PSⅡ與PSⅠ反應中心活性、及光合電子載體的影響，發現了重金屬脅迫下光反應過程的位點損傷響應規律，主要是重金屬離子取代了光合機構組成中的基本元素及重金屬產生的活性氧干擾了光合電子傳輸機制；之后探討了光反應過程下光系統中非光化學猝滅、環式電子流及水水循環等調節機制對光合機構的保護作用。最后，展望了重金屬脅迫下植物光合作用未來研究方向：從細胞和分子水平上確定光合損傷的關鍵基因或位點；采用建模方式模擬脅迫下光合機構的運轉機制。