芹菜根细胞的超微结构与铅形态特征分析

植物细胞是植物响应重金属胁迫的重要生化反应场所,探索细胞层级中铅(Pb)的分布与形态转化是揭示有害元素对蔬菜毒性作用机理的重要途径。本研究以芹菜为例,利用能量色散透射电子显微镜(TEMEDS)和X射线吸收近边结构谱(XANES)技术,考察了Pb胁迫后芹菜根细胞的超微结构、元素分布和形态转化。研究发现,Pb胁迫显著改变了芹菜根细胞的超微结构,导致胞间间隙加大、细胞壁增厚和质膜变糙;芹菜根、茎和叶对Pb具有显著且不同的形态转化功能,可将无机铅(Pb(NO_3)_2)转化为有机铅形态;芹菜根细胞中62.7%的Pb以Pb_5(PO_4)_3Cl形态沉积在根细胞壁,根和茎中有机铅(Pb(Ac)_2·3H_2O)约占34.4%~37.3%,叶中总有机铅(Pb(C_(17)H_(35)COO)_2和Pb(Ac)_2·3H_2O)占63.3%。结果表明,芹菜细胞的Pb-磷酸盐来源于植物体的生物合成,而非外界根际环境,芹菜根际环境的Pb能够以Pb-Ac的络合物形式进入根细胞,一部分转化成Pb_5(PO_4)_3Cl沉积于细胞壁,实现Pb的解毒和耐受,少部分经茎长程运输至叶片以Pb-大分子有机酸/磷酸盐的形式贮存。