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植物吸收、转运和积累镉的机理研究进展
植物吸收、转运和积累镉的机理研究进展
镉（Cd）是一种广泛存在于土壤中的有毒金属，由于其毒性较强，长期的Cd暴露会对植物和人体的健康造成重大的影响。因此，人们对于植物对于环境中Cd的响应和拒绝机制一直感兴趣，以便能够减少Cd对环境和健康的危害。本文将从植物吸收、转运和积累Cd的机理方面进行综述讨论。
一、植物对于Cd的吸收
Cd可以通过根系进入植物体内，因此，植物对于土壤中Cd的吸收存在以下机制：
1.鞘状根吸收机制
鞘状根是一种具有特殊管道结构的植物根部，在根部末端形成一个孔隙，从而将土壤液体通过管道直接引导到根系中。由于鞘状根在根部末端形成屏障，是土壤液体通过，因此，可以减少其他离子对Cd的竞争，使得植物更容易吸收Cd。
2.电荷吸附机制
植物细胞壁具有负电性，而Cd是一个带有正电荷的离子，因此，Cd可以通过静电吸附机制对于植物细胞壁上的负离子进行吸附。
3.顺势传递机制
植物根细胞膜上的离子通道和载体可以将Cd转移到细胞内，而顺势传递则是通过植物细胞膜的热运动，将Cd离子送入细胞内。
二、植物对于Cd的转运
Cd进入植物细胞后，需要通过植物内部的转运过程来进行分配和分泌。下面介绍几个比较重要的Cd转运机制。
1.起点共运输
起点共运输机制指的是在从根向叶方向运输Cd的过程中，其他草酸类物质会被和Cd一起转移。此机制被广泛的认为是Cd在植物体内向上运动的主要途径。
2.载体介导转运
植物细胞膜上有多种离子通道和载体，其中某些载体可以选择性地转移Cd。例如ZNT/FIE家族载体可以将Cd转移至液泡，而PC液泡转运蛋白则可以将液泡中的Cd通过排泄转移至叶片。
3.链霉菌素合成途径参与的转运
链霉菌素是植物细胞中重要的代谢物质之一，同时在植物对于Cd耐受性中也起着至关重要的作用。研究发现链霉菌素合成途径参与了植物转移Cd的过程，其中包含MPCS、PCS和GSH等重要成分。
三、植物对Cd的积累
植物在吸收和转运Cd之后，需要通过一定机制将其积累并稳定在植物体内。下面通过几个机制进行介绍。
1.基因调控机制
植物体内针对Cd所引发的应答机制在基因水平上受到一定的调控。例如，根据先前研究，AT-HMA5是一个Cd转运蛋白，可以将Cd转移到液泡，而HMA3则可以将Cd从叶中转移到根中。
2.细胞液泡途径
植物体内的细胞液泡对于Cd的积累非常重要，植物细胞膜和液泡膜上的Na+/H+交换系统，以及液泡内的PC和植物羧酸等有机物质都可以通过调节细胞液泡途径来进行Cd的积累。
3.呼吸代谢途径
植物体内还存在一种重要的Cd积累机制是通过光合作用和呼吸代谢途径，其中光合作用会将光能转化为化学能，同时产生大量的氧气和生物质，如C和N等，而呼吸代谢过程中则会增加植物对于Cd的代谢活性。
结论
本文对于植物对于环境中Cd的响应和拒绝机制进行了综述。通过对吸收、转运和积累Cd的机制进行讨论，我们可以发现，Cd的吸收和积累机制非常复杂，由多个机制共同作用来完成，我们在进行完整考察环境土壤中Cd浓度时，需要注意其中多个机制对于Cd的影响，这样才能够更加准确的掌握植物对于Cd的响应和拒绝机制。