植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展

遗　传HEREDIT AS (Beijing )28(3):375～382,2006

专论与综述

收稿日期:20050907;修回日期:20051116

基金项目:山东省自然科学基金资助项目(编号:Z2002D06)[Supported by Natural Science Foundation of Shandong Province (No.Z2002D06)]

作者简介:全先庆(1968—

),男,副教授,博士研究生。研究方向:植物耐逆基因工程通讯作者:毕玉平(1961—

),男,研究员,博士生导师。研究方向:植物遗传发育。Tel :0531283179842;E 2mail :yuping 2bi @ 植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展

全先庆1～3,张洪涛1,2,单　雷2,毕玉平1,2

(1.山东师范大学生命科学学院,济南250014;2.山东省农业科学院高新技术研究中心

山东省生物与畜禽品种改良生物技术重点实验室,济南250100;3.山东临沂师范学院生命科学学院,临沂276000)

摘　要:金属硫蛋白是一类分子量较小、富含Cys 的金属结合蛋白,广泛分布于生物界。近年来从植物中克隆到许多编码金属硫蛋白的基因,并在研究基因表达模式、组织表达特异性以及基因结构,如启动子、内含子在染色体上的定位等方面取得了一定进展,但对其功能的研究还处于起步阶段。很多实验表明,植物金属硫蛋白可以通过其大量的Cys 残基螯合重金属并清除活性氧,使植物免受氧化损伤。文章介绍了植物金属硫蛋白的分类、特征、基因结构及其在植物重金属解毒中的作用。

关键词:植物金属硫蛋白;基因结构;表达特性;重金属;活性氧中图分类号:Q94312 文献标识码:A

文章编号:0253-9772(2006)03-0375-08

A d va nc e s i n Pla nt Me t all ot hi o nei n a n d It s He a v y

Me t al De t o xific a ti o n Me c ha nis ms

QUAN X ian 2Qing 1～3,ZH ANG H ong 2Tao 1,2,SH AN Lei 2,BI Y u 2Ping 1,2

(1.College of Life Sciences ,Shandong Normal University ,Ji ′nan 250014,China ;

2.H igh 2Technology Research Center ,Shandong Academy of Agricultural Sciences ,Key Laboratory for Genetic Improvement of Crop Animal and Poultry of Shandong Province ,Ji ′nan 250100,China ;

3.College of Life Sciences ,Linyi Normal University ,Linyi 276000,China )

Abs t ra ct :Metallothioneins ,which widely distribute in eukaryotic and prokaryotic organisms ,are a class of cystein 2rich

and heavy metal 2binding proteins with low molecular weights.Many genes encoding plant metallothioneins have been cloned in the past years.There is certain progre ss on the expression patterns ,tissue specificities and structures of the se gene s such as the loci of promoters and introns in chromosomes ,however ,their exact functions remain unknown.The expre ssions of many plant metallothionein gene s under environmental stre sse s suggested that they may function in both metal chaperoning and scavenging of reactive oxygen specie s with their large number of cysteine re sidue s to pro 2tect plants from oxidative damage.The classification ,characteristics ,gene structure of plant metallothioneins ,and re 2cent advances in heavy metal detoxification are summarized in detail.

Ke y w or ds :plant metallothionein ;gene structure ;expression patterns ;heavy metal ;reactive oxygen species

非必需重金属元素和过量的必需重金属元素对植物的生长和发育都是有害的,植物在长期的进化过程中形成了独特的耐受重金属胁迫的反应机制,金属硫蛋白和植物络合素等络合剂对重金属离子的螯合作用是一个重要方面。金属硫蛋白(metallo 2

thionein ,MT )是一类富含Cys 、结合重金属的低分子

量蛋白质,广泛分布于生物界,由Margo shes 和Vallee 于1957年首次发现于蓄积Cd 的马肾中,植物MT 最早是由Casterline 和Barnett 于1977年从大豆根中发现的。对于植物MT 基因的表达特征、