锌在植物体内的生理功能和吸收转运

张莹

摘要：植物生长所必需微量元素——锌，在转录因子中起结构离子作用，而且是300多种酶的辅助因子。锌多数储存在金属蛋白中，并且在植物体内转移也是通过金属蛋白完成。曾有研究表明在拟南芥模式植物中有2300多种蛋白质是与锌有关的（Broadley et al. 2007）。锌离子能和植物体内多种有机配离子结合成稳定配合物，并对信号转导、DNA和RNA代谢、基因表达和细胞凋亡起重要作用。

关键词：锌；锌富集；生长代谢；细胞膜稳定；植物激素

中图分类号：F59 文献标识码：A 文章编号：1672-7517（2018）09-0106-02

锌是植物微量营养元素，锌能影响植物的光合作用，通过阻碍光合作用中CO2的水合作用并最终影响植物对的生长发育，并且直接参与植物的生长代谢；还与膜的完整性、生殖器官的发育、合成蛋白质、成熟叶片中的矿质元素含量以及植物的抗逆性有关。但是另一方面，锌又会造成环境污染，当锌在土壤中的含量超过200mg/kg时，就会对土壤造成严重污染。如果土壤中的锌超标则会影响植物对铁的吸收，情况严重时会导致植物锌中毒植，从而使植物生长受到障碍，甚至死亡。Lipman和Sommer于1926（Sommer and Lipman 1926）年首次证实锌是植物必需的营养元素。锌对植物的作用真正被人们发现与研究要追溯到20世纪60年代，当植物体内一系列含锌的酶类被发现和研究时才产生的。

1 锌在植物体内的生理功能

1.1 锌与植物细胞膜稳定的关系

锌对植物膜稳定性的维持方面有重要作用，缺锌会导致植物原生质膜透性明显增加。1988年Cakmak和Marschner两位科学家发现了活性氧自由基在植物体内的累积可能是由于锌干扰了NADPH氧化而控制的，并且通过CuZn-SOD酶消除过多氧负离子。锌还可能与多肽链中的组氨酸形成四面体复合物或者与膜组分中的巯基和磷脂相结合，从而避免膜上蛋白和脂类遭氧化破坏（Marschner 1991）。

1.2 锌与蛋白质代谢的关系

缺锌降低植物体内蛋白质含量但几乎不会影响其成分组成。在高等植物体内，Vodkin（1989）发现，锌通过提高特定基因转录所必需的锌指蛋白的组分来表现其在基因表达水平上的作用；或干扰DNA合成；或改变染色质结构。锌参与维持DNA结合域的蛋白质构型（Hanas 1983）。在锌与核酸、蛋白质代谢上的关系不难得出由于分生组织部位的核酸和蛋白质代谢强烈，因此在植物分生组织中锌的需求较高。

1.3 锌与碳水化合物代谢的关系

（1）锌对植物光合作用的影响

在锌缺乏的条件下，植物的光合作用会下降50%-70%，但也要根据不同种类的植物和不同程度的缺锌状况而定而有所不同。此外，叶绿体的结构受到破坏导致叶绿素含量的下降也与光合作用受阻有关。褚天铎等研究发现植物在缺锌条件下是，其叶肉细胞内叶绿体数量会显著减少。

（2）锌对蔗糖和淀粉在形成与运输中的影响

锌缺乏会使植物体内蔗糖含量降低，其原因是植物体内醛缩酶的活性会由于锌的缺乏而极大降低，从而抑制了果糖-l，6-二磷酸的转化（徐晓燕 1999）。与此同时，锌缺乏使植物中淀粉、淀粉粒数以及淀粉合成酶活性下降也会对淀粉代谢带来重要影响。（徐晓燕 1999）。

1.4 锌与生长素代谢的关系

植物在缺锌条件下最典型的症状是小叶病和生长受阻，而这两种病症都与生长素代谢有关，然而，影响生长素代谢的主要原因是锌的缺乏。首先，锌是植物激素IAA（吲哚乙酸）的重要组成原料，锌缺乏会导致植物吲哚乙酸含量降低，从而使得植物矮小。

2 锌在植物中的吸收及转运

锌通过植物的根系从土壤溶液中的吸收从而进入植物体内。其过程刚开始速度较快，首先锌与根细胞壁结合，之后会被其他非标记的锌离子或二价阳离子交换，对生理代谢活动虽然影响不大，但确占组织积累锌的很大一部分。后期过程则较缓慢。

根系吸收的锌很快运输到地上部分，锌则大部分积累在叶、茎和枝中，而并非根部。锌在构树及枫杨中主要储存在树干中，法国冬青、金叶女贞及二球悬铃木中的锌则是主要储存在叶片中。将锌的营养液供应给小麦植株，在刚开始的2小时，由于根系对锌的吸收，锌在根中储存较多，经过4小时观察之后，由于锌的运输和转移，使根中锌的含量显著降低。有研究表明，在正扩张的水稻叶片中有大量65Zn积累，而蒸腾量最大的已扩张叶片中锌的含量很少。该研究还表明植物茎节处锌的积累较多，一般认为锌在韧皮部中再转移较弱。

参考文献：

[1] 徐晓燕，杨肖娥，杨玉爱.锌在植物中的形态及生理作用机理研究进展[J].广东微量元素科学，1999，11（6）：1-6.

[2] 张贵常，吳兆明.锌对番茄叶绿体亚显微结构的影响与光强度的关系[J].实验生物学报， 1984，17（4）：491-495.

【通联编辑：代影】