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Lead tolerance in plants: strategies for phytoremediation.

Published date 2013 Jan 22

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Lead tolerance in plants: strategies for phytoremediation.

植物の鉛製の耐性:植物改善に対する戦略。

Published date

2013-01-22

Author

D K Gupta, H G Huang, F J Corpas

Affiliation

Departamento de Bioquímica, Biología Cellular y Molecular de Plantas, Estación Experimental del Zaidín, CSIC, Prof. Albareda No. 1, Granada 18008, Spain. guptadk1971@gmail.com

Abstract

Lead (Pb) is naturally occurring element whose distribution in the environment occurs because of its extensive use in paints, petrol, explosives, sludge, and industrial wastes. In plants, Pb uptake and translocation occurs, causing toxic effects resulting in decrease of biomass production. Commonly plants may prevent the toxic effect of heavy metals by induction of various celular mechanisms such as adsorption to the cell wall, compartmentation in vacuoles, enhancement of the active efflux, or induction of higher levels of metal chelates like a protein complex (metallothioneins and phytochelatins), organic (citrates), and inorganic (sulphides) complexes. Phyotochelains (PC) are synthesized from glutathione (GSH) and such synthesis is due to transpeptidation of γ-glutamyl cysteinyl dipeptides from GSH by the action of a constitutively present enzyme, PC synthase. Phytochelatin binds to Pb ions leading to sequestration of Pb ions in plants and thus serves as an important component of the detoxification mechanism in plants. At cellular level, Pb induces accumulation of reactive oxygen species (ROS), as a result of imbalanced ROS production and ROS scavenging processes by imposing oxidative stress. ROS include superoxide radical (O2(.-)), hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl radical ((·)OH), which are necessary for the correct functioning of plants; however, in excess they caused damage to biomolecules, such as membrane lipids, proteins, and nucleic acids among others. To limit the detrimental impact of Pb, efficient strategies like phytoremediation are required. In this review, it will discuss recent advancement and potential application of plants for lead removal from the environment.

 

鉛(Pb)は、環境の分布が塗料、ガソリン、爆発物、ヘドロと産業廃棄物でその広範囲な使用のため、起こる天然に存在する元素である。
植物において、Pb取り込みと転座は起こる。
そして、生物量産生の減少に帰着している毒性を引き起こす。
一般に、植物はさまざまなセルに関する機序(例えば細胞壁に対する吸着、空胞の区画化、活発な外向き流束の強化またはタンパク質複合体(メタロチオネインとphytochelatins)(有機(クエン酸塩))と無機(硫化物)複合体のような金属キレートの高次の誘導)の誘導によって、重金属の毒性を予防する可能性がある。
Phyotochelains(PC)はグルタチオン(GSH)から合成される、そして、そのような合成は構成的に現在の酵素(PCシンターゼ)の作用のそばにGSHからγ-グルタミル・システイニル・ジペプチドのペプチド移転に起因する。
Phytochelatinは植物でPbイオンの腐骨形成に至っているPbイオンと結合して、このように植物の解毒メカニズムの重要な構成要素として用いられる。
細胞レベルで、酸化ストレスを掛けることによってプロセスを廃品の中から取り出している不均衡なROS産生とROSの結果、Pbは活性酸素種(ROS)の蓄積を誘発する。
ROSは、スーパーオキシドラジカル(O2(。
))、過酸化水素(H2O2)と水酸ラジカルを含む((·)OH)、そしてそれは植物の正しい機能化のために必要である;しかしながら、過度に、彼らは生体分子(例えば膜脂質、タンパク質と核酸その中に)に、損傷を引き起こした。
Pbの有害な衝撃を制限するために、植物改善の様な効率的な戦略は、必要とされる。
このレビューにおいて、それは環境からの鉛製の除去のために、植物の最近の発達と潜在的アプリケーションを検討する。


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