基础研究|我省在Cd对土壤脱氢酶抑制机理研究取得进展

土壤酶已被国际经济合作和发展组织(OECD)和国际标准化组织(ISO)列为测试土壤污染物生态毒性的重要手段之一。然而现有研究表明Cd对土壤酶活性存在激活/抑制/不变3种情况，且通过剂量-效应曲线得到的生态剂量值(Ecological Dose，ED)也存在较大的变幅。因此，亟需从更深层次揭示Cd对土壤酶毒性的作用机制，阐明土壤酶对Cd毒性响应差异的成因，为土壤酶的应用提供依据。

中国科学院华南植物园谭向平博士等研究人员利用我国15个不同类型的典型农田土壤，通过外源添加镉盐，采用酶动力学手段较为系统地分析了Cd对土壤脱氢酶(DHA)活性的抑制机理。

研究结果表明：(1)Cd对土壤DHA的抑制机理随土壤类型而改变，对酸性土壤(赤红壤和棕壤)DHA为非竞争性抑制，表明Cd污染虽然对酶-底物的亲和力无影响，但减弱了酶-底物复合物的分解能力，从而削弱酶促反应初速度，从本质上减弱酶促反应的进行。对中性和碱性土壤DHA为线性混合型抑制，表明Cd污染不仅降低了酶与底物的亲和力，同时减弱了酶-底物复合物的分解能力，更快地改变酶促反应的初速度，从而抑制DHA活性；(2)土壤Cd含量与DHA动力学参数之间呈现显著的剂量-效应关系。相比Vmax和Km，反应速度常数(k)能够更好地指示外源Cd污染程度；(3)对ED25与土壤性质和抑制常数的多元回归分析表明，土壤有机碳含量和抑制常数是影响Cd对DHA毒性的主要控制因素。以上结果将对了解Cd的生态毒理及Cd污染的生物修复具有重要意义，也为预测重金属毒害下土壤微生物活性以及土壤养分和环境质量的变化提供理论依据。