鋅在植物體內的生理功能和吸收轉運

張瑩

摘要：植物生長所必需微量元素——鋅，在轉錄因子中起結構離子作用，而且是300多種酶的輔助因子。鋅多數儲存在金屬蛋白中，并且在植物體內轉移也是通過金屬蛋白完成。曾有研究表明在擬南芥模式植物中有2300多種蛋白質是與鋅有關的（Broadley et al. 2007）。鋅離子能和植物體內多種有機配離子結合成穩定配合物，并對信號轉導、DNA和RNA代謝、基因表達和細胞凋亡起重要作用。

關鍵詞：鋅；鋅富集；生長代謝；細胞膜穩定；植物激素

中圖分類號：F59 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7517（2018）09-0106-02

鋅是植物微量營養元素，鋅能影響植物的光合作用，通過阻礙光合作用中CO2的水合作用并最終影響植物對的生長發育，并且直接參與植物的生長代謝；還與膜的完整性、生殖器官的發育、合成蛋白質、成熟葉片中的礦質元素含量以及植物的抗逆性有關。但是另一方面，鋅又會造成環境污染，當鋅在土壤中的含量超過200mg/kg時，就會對土壤造成嚴重污染。如果土壤中的鋅超標則會影響植物對鐵的吸收，情況嚴重時會導致植物鋅中毒植，從而使植物生長受到障礙，甚至死亡。Lipman和Sommer于1926（Sommer and Lipman 1926）年首次證實鋅是植物必需的營養元素。鋅對植物的作用真正被人們發現與研究要追溯到20世紀60年代，當植物體內一系列含鋅的酶類被發現和研究時才產生的。

1 鋅在植物體內的生理功能

1.1 鋅與植物細胞膜穩定的關系

鋅對植物膜穩定性的維持方面有重要作用，缺鋅會導致植物原生質膜透性明顯增加。1988年Cakmak和Marschner兩位科學家發現了活性氧自由基在植物體內的累積可能是由于鋅干擾了NADPH氧化而控制的，并且通過CuZn-SOD酶消除過多氧負離子。鋅還可能與多肽鏈中的組氨酸形成四面體復合物或者與膜組分中的巰基和磷脂相結合，從而避免膜上蛋白和脂類遭氧化破壞（Marschner 1991）。

1.2 鋅與蛋白質代謝的關系

缺鋅降低植物體內蛋白質含量但幾乎不會影響其成分組成。在高等植物體內，Vodkin（1989）發現，鋅通過提高特定基因轉錄所必需的鋅指蛋白的組分來表現其在基因表達水平上的作用；或干擾DNA合成；或改變染色質結構。鋅參與維持DNA結合域的蛋白質構型（Hanas 1983）。在鋅與核酸、蛋白質代謝上的關系不難得出由于分生組織部位的核酸和蛋白質代謝強烈，因此在植物分生組織中鋅的需求較高。

1.3 鋅與碳水化合物代謝的關系

（1）鋅對植物光合作用的影響

在鋅缺乏的條件下，植物的光合作用會下降50%-70%，但也要根據不同種類的植物和不同程度的缺鋅狀況而定而有所不同。此外，葉綠體的結構受到破壞導致葉綠素含量的下降也與光合作用受阻有關。褚天鐸等研究發現植物在缺鋅條件下是，其葉肉細胞內葉綠體數量會顯著減少。

（2）鋅對蔗糖和淀粉在形成與運輸中的影響

鋅缺乏會使植物體內蔗糖含量降低，其原因是植物體內醛縮酶的活性會由于鋅的缺乏而極大降低，從而抑制了果糖-l，6-二磷酸的轉化（徐曉燕 1999）。與此同時，鋅缺乏使植物中淀粉、淀粉粒數以及淀粉合成酶活性下降也會對淀粉代謝帶來重要影響。（徐曉燕 1999）。

1.4 鋅與生長素代謝的關系

植物在缺鋅條件下最典型的癥狀是小葉病和生長受阻，而這兩種病癥都與生長素代謝有關，然而，影響生長素代謝的主要原因是鋅的缺乏。首先，鋅是植物激素IAA（吲哚乙酸）的重要組成原料，鋅缺乏會導致植物吲哚乙酸含量降低，從而使得植物矮小。

2 鋅在植物中的吸收及轉運

鋅通過植物的根系從土壤溶液中的吸收從而進入植物體內。其過程剛開始速度較快，首先鋅與根細胞壁結合，之后會被其他非標記的鋅離子或二價陽離子交換，對生理代謝活動雖然影響不大，但確占組織積累鋅的很大一部分。后期過程則較緩慢。

根系吸收的鋅很快運輸到地上部分，鋅則大部分積累在葉、莖和枝中，而并非根部。鋅在構樹及楓楊中主要儲存在樹干中，法國冬青、金葉女貞及二球懸鈴木中的鋅則是主要儲存在葉片中。將鋅的營養液供應給小麥植株，在剛開始的2小時，由于根系對鋅的吸收，鋅在根中儲存較多，經過4小時觀察之后，由于鋅的運輸和轉移，使根中鋅的含量顯著降低。有研究表明，在正擴張的水稻葉片中有大量65Zn積累，而蒸騰量最大的已擴張葉片中鋅的含量很少。該研究還表明植物莖節處鋅的積累較多，一般認為鋅在韌皮部中再轉移較弱。

參考文獻：

[1] 徐曉燕，楊肖娥，楊玉愛.鋅在植物中的形態及生理作用機理研究進展[J].廣東微量元素科學，1999，11（6）：1-6.

[2] 張貴常，吳兆明.鋅對番茄葉綠體亞顯微結構的影響與光強度的關系[J].實驗生物學報， 1984，17（4）：491-495.

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