Стресс, вызванный тяжёлыми металлами, и некоторые механизмы защитного ответа растений

Беспрецедентные бионакопление и биомагнификация тяжёлых металлов (ТМ) в окружающей среде стали проблемой для всех живых организмов, включая растения. В токсических концентрациях ТМ способны взаимодействовать с рядом жизненно важных клеточных биомолекул, таких как ядерные белки и ДНК, что приводит к избыточному образованию активных форм кислорода (АФК). Это вызывает выраженные морфологические, метаболические и физиологические нарушения у растений — от хлороза надземной части до перекисного окисления липидов и деградации белков. В ответ растения используют широкий спектр механизмов противодействия токсичности ТМ. Ключевую роль играет хелатирование металлов с образованием комплексов фитохелатинов или металлотионеинов на внутри- и межклеточном уровнях, за которым следует удаление ионов ТМ из чувствительных участков либо вакуолярная секвестрация комплексов лиганд—металл. Неферментативно синтезируемые соединения, такие как пролин, способны усиливать детоксикационный потенциал внутриклеточных антиоксидантных ферментов. Ещё одним важным компонентом защитной системы растений является симбиотическая ассоциация с арбускулярными микоризными грибами. Они эффективно иммобилизуют ТМ и снижают их поглощение растениями-хозяевами, связывая ионы металлов с клеточной стенкой гиф и выделяя ряд внеклеточных биомолекул. Кроме того, арбускулярные микоризные грибы способны повышать активность антиоксидантной системы растений.