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为了研究重金属对秋茄和木榄的生理影响,在实验条件下,用五个级别(T0、T1、T2、T3和T4)的复合重金属(镉、铅和汞)污水处理秋茄和木榄幼苗30d。结果表明,随着复合重金属胁迫浓度的增加,秋茄和木榄叶片吸收重金属量增加。重金属在秋茄和木榄叶片的积累使两种植物叶片叶绿素含量明显减少。同时,在更高的重金属胁迫下,两种植物叶片的脯氨酸、酸溶性巯基和植物络合素的含量显著高于对照。在重金属处理下,抗坏血酸、谷胱甘肽、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶显现相似的趋势:先增加,然后减少。在最高浓度复合重金属胁迫下,秋茄和木榄的抗坏血酸含量和谷胱甘肽还原酶活性显著减少。秋茄叶、茎和根的谷胱甘肽过氧化物酶活性在最高重金属处理浓度达到最大,Im木榄茎和根的谷胱甘肽过氧化物酶活性在较低的重金属处理浓度降到对照水平。
为了研究秋茄(KcMT2)、木榄(BgMT2)和白骨壤(AmMT2)金属硫蛋白在Cd、Zn、Cu或Pb处理下的表达特性,三种红树植物幼苗暴露于不同浓度的ZnSO4、Pb(NO3)2、CuSO4或CdCl2。利用实时定量PCR方法对KcMT2、BgMT2和AmMT2的表达特性进行了研究,结果表明:KcMT2、BgMT2和AmMT2的表达量受到Zn、Cu、Pb和Cd的调节,但它们调节模式是不同的。在有些实验条件下,KcMT2、BgMT2和AmMT2的表达量与对照相比明显增高,表明秋茄KcMT2、木榄BgMT2和白骨壤AmMT2的表达与逆境存在着一定的应答关系。
利用大肠杆菌表达体系,采用基因重组技术,将KcMT2、BgMT2和AmMT2基因插入原核表达载体pGEX-4T-1中,然后转入E.coli BL21中进行体外GST融合表达,该载体含有一个谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因,便于融合蛋白表达后的纯化。将重组质粒转入E.coli BL21中进行体外表达,SDS-PAGE分析表明,经IPTG诱导后成功地表达了GST-KcMT2、GST-BgMT2和GST-AmMT2融合蛋白。转化TKcMT2、BgMT2和AmMT2的大肠杆菌BL21与对照相比,增加了对重金属耐受性。和GST相比,GST-KcMT2、GST-BgMT2和GST-AmMT2络合的Zn、Pb、Cu和Cd离子的量显著增加。
奉研究结果为进一步了解红树植物金属硫蛋白的表达调控机理、结构和功能具有重要的科学参考价值。