Nocito Fabio Francesco, Espen Luca, Crema Barbara, Cocucci Maurizio, Sacchi Gian Attilio
Dipartimento di Produzione Vegetale, Università degli Studi di Milano, I-20133 Milan, Italy.
New Phytol. 2008;179(3):700-711. doi: 10.1111/j.1469-8137.2008.02509.x. Epub 2008 Jun 5.
镉(Cd)胁迫会增加细胞对硫、还原当量和碳骨架的代谢需求,以维持用于镉解毒的植物螯合素生物合成。在这种情况下,可以预期根组织中潜在酸化的回补代谢会被诱导。基于这些原因,研究了镉积累对玉米(Zea mays)根中回补代谢、糖酵解和细胞pH控制机制的影响。该研究使用生理学、生物化学和(31)P-核磁共振(NMR)方法,比较了从在添加或不添加10 microM CdCl₂的营养液中生长24小时的植物上切下的根尖段。镉暴露导致根细胞的胞质和液泡pH显著降低,同时通过回补代谢导致苹果酸生物合成的碳通量增加,这从暗CO₂固定、代谢物水平以及沿糖酵解的酶活性和线粒体交替呼吸能力的变化中可以看出。这种情况伴随着根中净H⁺外流的减少,这可能与质膜通透性的变化有关。得出的结论是,由镉解毒过程引发的回补代谢可能导致H⁺产生和消耗的失衡,进而导致细胞酸中毒。