۱- به صورت غیر مستقیم: از طریق قرار گیری به جای سایر عناصر غذایی ضروری در رنگدانه‏ها و یا آنزیم‏ها و اختلال در عملکرد آن‏ها (Kupper et al., 1999).
۲- به صورت مستقیم با تخریب ساختار سلول: حضور فلزات سنگین باعث ایجاد تنش اکسیداتیو و افزایش تولید گونه‏های فعال اکسیژن^[۱] می‏شود (Chaoui and Ferjani, 2005؛ Mishra et al., 2006).
همچنین تنش فلزات سنگین همانند سایر تنش‏های غیر زیستی منجر به تغییر در مسیرهای سنتز متابولیت‏های ثانویه گیاهی شده و باعث افزایش یا کاهش این ترکیبات می‏شود (Tirilini et al., 2006؛ Santiago et al., 2000). سمیت فلزات سنگین ممکن است ناشی از اتصال آن به گروه‏های سولفیدریل پروتیین‏ها و پیش‏گیری از فعالیت یا تخریب ساختار پروتیین‏ها و یا ناشی از جایگزینی فلزات غیر ضروری به جای فلزات ضروری باشد (Hall, 2002).
به منظور حفظ غلظت فلزات ضروری در محدوده فیزیولوژیک و به حداقل رساندن اثرات مخرب فلزات غیرضروری، گیاهان همانند دیگر موجودات، دارای شبکه پیچیدهای از سازوکارهای هموستازیس به منظور کنترل جذب، تجمع، حمل و نقل و سم زدایی فلزات هستند (Schutzenduble and Polle, 2002). سلولها از ترکیبی از فرایندهای حجرهبندی، کلاته کردن و انتقال فلزات به منظور محدود کردن اثرات ناخواسته فلزات و اطمینان از تحویل آن‏ها به پروتیینهای هدف استفاده می‏کنند. در این میان پروتیینهای ناقل تخصص یافتهای در اشکال کانال، ناقل و یا پمپ، جابجایی فلزات سنگین از میان غشاها را بر عهده دارند (Dixit et al., 2001).
۱-۴-۱- سرب
عنصر سرب با عدد اتمی ۸۲ و وزن اتمی g 19/207 و چگالیg/cm³ ۳۴/۱۱ یکی از
مهمترین آلودگی‏های زیست محیطی در بسیاری از جوامع است که باعث بروز خطرات جدی برای انسان و محیط زیست می‏شود (Garbisu and Alkorta, 2001). مقدار سرب در خاک‏های معمولی به طور متوسط mg/kg 15 گزارش شده در حالی که این مقدار در خاک‏های آلوده به سرب بیش از mg/kg 100 می‏رسد (Hutzinger, 1980). ورود مقدار بسیار کم سرب در گیاه می‏تواند اثرات منفی زیادی بر فرایند‏های فیزیولوژیک گیاه داشته باشد. سمیت سرب منجر به توقف فعالیت‏های آنزیمی، اختلال در تغذیه معدنی، عدم توان آبی گیاه، تغییر نفوذ پذیری غشا و تغییر هورمونی می‏شود (Malkovski et al., 2002). همچنین در اثر ورود سرب به گیاه، با بسته شدن روزنه‏ها شاهد کاهش فتوسنتز خواهیم بود (Ewais, 1997). تولید گونه‏های فعال اکسیژن در اثر تنش فلز سرب به عواملی چون شدت تنش، گونه، سن گیاه و طول مدت تنش بستگی دارد (Yadav, 2010).

۱-۴- ۲- جیوه
عنصر جیوه با عدد اتمی ۸۰ و وزن اتمی g59/200 و چگالی نسبیg/cm³ ۵۴۶/۱۳ در اثر فعالیت‏های انسانی نظیر استخراج معدن، ذوب فلزات، استفاده از کود‏ها، لجن فاضلاب و قارچ کش‏های حاوی جیوه، باعث آلودگی محیط زیست می‏شود. گزارش شده است که در سال ۲۰۰۰ میلادی میزان جیوه در سرتاسر جهان در زمین‏های زراعی حدود ۳۹ کیلوگرم در هر کیلومتر مربع بوده است (Han et al., 2002). جیوه به شکل‏های مختلف نظیر HgS، Hg²⁺
و–Hg متیل دیده می‏شود که در خاک‏های کشاورزی به میزان زیادی به شکل یونی آن یعنی Hg²⁺ وجود دارد. این فلز پس از آزاد شدن در خاک در فاز جامد باقی مانده و جذب سولفید‏ها، ذرات رس و مواد آلی می‏شود (Han et al., 2006). جیوه فلزی است که در مقادیر ناچیز اثر چندانی بر رشد گیاه ندارد اما در مقادیر زیاد برای گیاه به شدت سمی بوده و سبب اختلال در فعالیت‏های فیزیولوژیک گیاه می‏شود. این عنصر سمی می‏تواند به پروتئین‏های کانالی آب متصل شده و سبب بسته شدن روزنه‏های موجود در برگ شده که جریان آب را در گیاه متوقف می‏سازد. همچنین گزارش شده است که Hg²⁺ فعالیت میتوکندری‏ها را متوقف می‏سازد (Zhou et al., 2007). یون‏های جیوه سبب تنش اکسیداتیو شده که به دنبال آن گونه‏های فعال اکسیژن مانند رادیکال سوپر اکسید H₂O₂، O₂^2- و رادیکال‏ هیدروکسیل (OH) را در گیاهان تولید می‏کنند. این فرایند سبب آسیب در ساختار لیپید‏های غشایی شده و متابولیسم سلولی را دچار اختلال می‏کند (Cargnelutti et al., 2006). سمیت جیوه در اثر افزایش این عنصر به محیط رشد گیاه شامل کاهش پتانسیل آبی، اختلال در تغذیه گیاه، تغییر در تراوایی غشای سلولی، توقف رشد ریشه و ساقه و کاهش در تولید پروتئین و جوانه زنی می‏باشد
(Zhao et al., 2008).
۱-۴- ۳- نقره
عنصر نقره با عدد اتمی ۴۷ و وزن اتمی g868/107 و چگالی نسبی g/cm³ ۵/۱۰ یکی از فلزاتی است که باعث آلودگی خاک می‏شود. نقره اغلب در ترکیبات خود به صورت تک ظرفیتی وجود دارد هرچند اکسید، فلوراید و سولفید نقره دو ظرفیتی نیز شناخته شده است (Danscher, 1984). نقره یکی از سمی‏ترین عناصر برای میکروارگانیسم‏های خاک می‏باشد (Ratte, 2009). نشان داده شده است که نقره باعث مهار چرخه‏های نیتروزن، گوگرد و فسفر در خاک می‏شود (Domsch, 1984).
۱ – ۵ – ویژگی‏های پروتئین‌های H⁺-ATPaseغشای پلاسمایی
پمپ H⁺- ATPaseیکی از مهمترین پروتئین‏های عملکردی است که نقش مهمی در فعالیت‏های فیزیولوژیک گیاه دارد. این پروتئین با هیدرولیزATP به انتقال پروتون به خارج سلول کمک می‏کند که در نتیجه آن یک شیب الکتروشیمیایی در سرتاسر غشای پلاسمایی ایجاد می‏شود (Serrano and Gaxiola, 1994).
شکل ۱-۱- خروجH⁺ به خارج سلول در اثر فعالیت پمپ(Dambly and Boutry, 2001) H⁺- ATPase
یکی از جنبه‏ه ای تحمل تنش شوری مربوط به فعالیت انتقال دهنده‏های ثانویه است. زمانی که گیاه تحت تنش شوری قرار می‏گیرد برای تراوش نمک اضافی از سیتوزول به بیرون از طریق آنتی پورترNa⁺/H⁺ غشای پلاسمایی نیاز به نیروی محرکه پروتون دارد که این نیروی محرک بوسیله‏ی H⁺- ATPase غشای پلاسمایی فراهم می‏شود (Blumwald et al., 2000).
این پمپ یک پلی‏پپتید منفرد با وزن مولکولی ۱۰۰ کیلو دالتونی است که نقش اساسی را در فرایندهای انتقال از میان غشای پلاسمایی بازی می‏کند. همچنین این پمپ در فعالیت‏های طبیعی گیاهان مانند انتقال ثانویه، تحمل تنش شوری، تنظیمpH درون سلولی، توسعه سلولی، جذب مواد محلول در ریشه‏ها، تنظیم اندازه دهانه روزنه و تنظیم اسمزی نقش دارد (Morsomme and Boutry, 2000). پمپ‌های H⁺-ATPase غشای پلاسمایی به پنج زیر خانواده‌^[۲] تقسیم می‏شوند، که دو تا از آن‌ها (I و II) در میان موجودات به طور گسترده‌ای بیان می‌شوند (Boutry et al., 2003). الگوی بیان ژنی یک زیرخانواده بین گونه‌های مختلف متفاوت است. مشخص شده است که هر زیر خانواده، ویژه‌ی یک اندام و یک بافت خاص نیست، بر عکس، برخی ایزوفرم‌ها در چندین بافت‌ و یا اندام‌ مختلف بیان می‏شوند. با توجه به اهمیت نقشی که این پروتئین در بسیاری از واکنش‌های فیزیولوژیک بازی می‏کند، لازم است تا به دقت در سطح رونویسی، ترجمه و پس از ترجمه تنظیم شود. بیان ژن‌های رمزکننده این پمپ‌ در مخمر نشان داده است که ایزوفرم‌های گوناگون H⁺- ATPase می‏توانند دارای ویژگی‌های تنظیمی و شیمیایی متفاوتی باشند (Boutry et al., 2003). ژن‏های رمزکننده پمپ پروتون غشای پلاسمایی برای اولین بار از گیاه آرابیدوپسیس جداسازی شدند که شامل دو ایزوفرم AHA1 وAHA3 بودند (Pardo and Serrano, 1989؛ Harper et al. 1989). بعد از آن تعداد زیادی از ژن‏های رمز کننده پمپ‏های پروتونی از گیاهان مختلف جداسازی شدند و مشخص شد که یک خانواده چند ژنی برای رمز کردن این پمپ‏ها در گیاهان مختلف وجود دارد
.(Nakajima et al., 1996؛Palmgren, 2001 ؛Kalampanayil and Wimmers, 2001 ؛ Santi et al., 2003 ؛ Baxter et al., 2003)
۱-۶- ویژگی‌های گیاه Aeluropus littoralis
از لحاظ تنوع گیاهی، ایران یکی از غنی‌ترین کشورهای دنیا است و تا کنون بیش از
۶۲۰۰ گونه گیاهی در فلور آن شناسایی شده ‌است (کافی و مهدوی، ۱۳۷۹). برآوردها حکایت از حضور بیش از ۴۰۰ گونه شورزی^[۳] در ایران دارد خانواده اسفناجیان و گندمیان بیشترین درصد گیاهان شورزی را در بین خانواده‏های گیاهی دارا هستند (کافی و مهدوی، ۱۳۷۹). گیاهان سازگار با نمک در اغلب محیط‏های شور و خشک دنیا یافت می‏شوند. تحقیقات انجام شده در این زمینه با تأکید بر استفاده از آب شور (آب دریا، دریاچه‏های شور، آب‏های زهکش و… ) مطالعات را به طرف گیاهانی که در برابر شوری مقاوم‏اند، سوق داده است (Arshi et al., 2002). مطالعه روی گیاهان شورزی علاوه بر این که امکان بررسی مکانیسم‏های مقاومت به
شوری را در این گیاهان ممکن می‏کند، موجب فراهم سازی اطلاعات مفیدی در این زمینه نیز می‏شود که می‏تواند از طریق مهندسی ژنتیک برای افزایش میزان تولید و تحمل نسبت به شوری
در دیگر گونه‏های گیاهی به‏ کار رود (Humaria, et al., 1995؛Pouresmaeil, et al., 2003 ).
یکی از گیاهان مرتعی مناطق کویری ایران گونه littoralis A. می‌باشد که در سطح گسترده‌ای از مناطقی که تحت تاثیر شوری قرار دارند مشاهده می‌شود. این گیاه در اراضی شور و شور- قلیا با سطح سفره‌ی آب زیرزمینی بالا و بافت خاک متوسط تا سنگین و زهکشی آهسته می‌تواند رشد کند (اورسجی، ۱۳۷۵). این گیاه از خانواده گندمیان، پایا، دارای ریشه فیبری و ریزوم رونده افقی، ساقه ایستاده، استولون دار به طول ۳۰ سانتیمتر که به جنس Aeluropus از زیرخانواده‌ی کلوروئیده^[۴] تعلق دارد که در حواشی دریاچه‏های نمک، سواحل و مصب رودخانه‏ها و نهر‏های شور و مرداب‏ها می‏روید (Akhani and Ghorbanli, 1993). مرحله رشد رویشی این گیاه از اوایل اسفند ماه تا اوایل خرداد ماه و مرحله بذر دهی از اواسط تیر ‏ماه تا اوایل مرداد ماه ادامه دارد. در ایران، این جنس در نواحی شمال، شمال غرب، مرکز، جنوب و جنوب شرقی یافت می شود (Bor, 1970).
این گیاه از نظر مقاومت به شوری یک شورزی اجباری^[۵] است که دارای رشد بهینه در شوری متوسط یا زیاد است و قادر به رشد در شرایط شوری پایین نیست (Bor, 1970)
گیاه A.littoralis نمک را توسط غدد نمکی به خارج ترشح می‏کند و بدین ترتیب شوری تا ۱% را به خوبی تحمل می‏کند (Li and Liu, 1994). فتوسنتز در این گیاه از نوع متابولیسم C4 است که به آن انعطاف پذیری بیشتری در برابر تنش‏های خشکی و شوری می‏دهد (Gulzar et al., 2003). همچنین یک گیاه دیپلوئید (۲n=2x=16) با یک ژنوم نسبتاً کوچک در حدود Mbp 342 است که آن را به یک منبع ژنتیکی غنی برای تشخیص ژن‏های جدید مقاومت به شوری، خشکی و گرما به خصوص ژنهای موثر در سازگاری ساختار ریشه و تولید بذر تحت شرایط تنشهای غیر زیستی تبدیل کرده است (Wang, 2004). در سال‌های اخیر A.littoralis به‌ عنوان یک منبع ژنتیکی با ارزش برای اصلاح گیاهان تک لپه مورد توجه قرار گرفته است. ژن AlHA1 یکی از ژن‏های مؤثر در پاسخ به تنش شوری در A.littoralisاست که از این گیاه جداسازی شده است (آقایانی چاوشی، ۱۳۸۸).
۱-۷- اهداف پژوهش
این پژوهش به منظور دستیابی به اهداف زیر انجام شد:
بررسی الگوی بیان AlHA1 یک ژن رمز کننده پمپ پروتونی در برگهای گیاه
A. littoralis تحت تنش فلزات سنگین
مقایسه الگوی بیان AlHA1 تحت شرایط تنش شوری با تنش فلزات سنگین
بررسی میزان جذب عناصر سنگین توسط گیاه A. littoralis تحت شرایط تنش
فصل دوم
مروری بر پژوهشهای پیشین
۲-۱- انتقال پیام در پاسخ به تنش فلزات سنگین
پاسخ به تنش فلزات سنگین شامل یک شبکه انتقال پیام پیچیده است که به محض ورود فلز سنگین به درون سلول، سنتز پروتئین‏های مرتبط با تنش و عوامل‏ رونویسی ژن‏های پاسخ دهنده در مقابل تنش فعال می‏شود (Maksymiec, 2007). مسیر‏های انتقال پیام شامل سیستم کلسیم/کالمادولین، هورمون‏ها، تنش اکسیداتیو و فسفریلاسیون پروتئین کیناز‏های القاء شونده بوسیله میتوژن (MAPK) هست که همه موارد ذکر شده باعث فعال شدن ژن‏های مرتبط با تنش می‏شوند. مسیرهای پیام دهی مختلفی ممکن است در پاسخ به تنش فلزات سنگین مختلف مورد استفاده قرار گیرند (Dalcorso et al., 2010).
۲-۱- ۱- سیستم کلسیم/کالمادولین^[۶]
میزان کلسیم در پاسخ به برخی از عوامل تنش غیر زنده شامل افزایش دما، تنش اسمزی، تنش اکسیداتیو، کمبود اکسیژن و تنش مکانیکی افزایش می‏یابد (Knight, 1999). افزایش بیش از حد فلزات سنگین باعث ایجاد تغییر در کانال‏های ورود کلسیم می‏شود و در نتیجه باعث افزایش جریان کلسیم به داخل سلول می‏شود. کلسیم داخل سلول همراه با کالمادولین باعث انتقال پیام برای تنظیم بیان ژن‏های مؤثر در انتقال و متابولیسم فلزات سنگین و تحمل نسبت به این فلزات می‏شود (Yang and Poovaiah, 2003). با افزایش سطح کلسیم درون سلول مشاهده شده است که گیاهانی که در معرض کادمیوم قرار گرفته‏اند میزان کلسیم درون سلول آن‏ها افزایش یافته که در نتیجه آن اثر مخرب فلز در آن‏ها کمتر بوده است. سیستم کلسیم/کالمادولین همچنین در پاسخ به سمیت سایر فلزات مانند نیکل و سرب نقش دارد. گیاهان تنباکو تراریخته حاوی ژن NtCBP4 در مقابل سطوح بالای نیکل تحمل بیشتری نسبت به گیاهان نوع غیر تراریخته از خود نشان دادند و سرب بیشتری در خود انباشته کردند (Arazi et al. 1999).
۲-۱-۲- نقش هورمون‏ها
هورمون‏ها در بسیاری از فعالیت‏های فیزیولوژیک از جمله در سازگاری به تنش‏های غیر زنده مانند فلزات سنگین نقش دارند. افزایش هورمون‏ها باعث القای بیان ژن‏های مؤثر در تحمل نسبت به فلزات سنگین می‏شود (Peleg and Blumwald, 2011). برای مثال در گیاهانی که در معرض سطوح مختلف کادمیوم، مس، آهن و روی قرار گرفتند سطح بالایی از اتیلن^[۷] تولید شده است (Maksymiec, 2007). مس و روی باعث افزایش تراکم جاسمونیک اسید^[۸] در Phaseolus coccineus (Maksymiec et al., 2005) و همچنین مس باعث تراکم این هورمون در برنج و آرابیدوپسیس شده است (Rakwall et al., 1996). یکی از هورمون‏هایی که در پاسخ به تنش فلزات سنگین نقش دارد سالسیلیک اسید است. نشان داده شده است که با افزایش سطوح مختلف سالسیلیک اسید در ریشه گیاهان جویی که در معرض کادمیوم قرار گرفته بودند، توانایی سالسیلیک اسید در محافظت ریشه‏ها از پراکسیداسیون چربی ناشی از سمیت کادمیوم، افزایش یافت (Metwally et al., 2003).
۲-۱-۳- تنش اکسیداتیو
یکی از پیامد‏های عمده تجمع فلزات سنگین تولید گونه‏های فعال اکسیژن است که باعث افزایش آسیب به گیاه می‏شود. تنش اکسیداتیو در نتیجه عوامل محیطی گوناگونی اتفاق می‏افتد (Scafer and Buettner, 2001). تنش اکسیداتیو در بدترین حالت، موجب وارد آمدن خسارت به مولکول‏های حیاتی سلول می‏شود که ممکن است باعث مرگ سلولی شود. تنش اکسیداتیو طیفی از پاسخ‏های دفاعی سلولی را القا می‏کند که در برابر تنش‏های گوناگون از سلول محافظت می‏کنند، به طوری که این پاسخ‏ها ممکن است عامل اصلی سازگار شدن و تحمل به تنش‏های مختلف باشند. گونه‏های فعال اکسیژن مانند H₂O₂ به دلیل تغییر در واکنش‏های اکسید و احیای سلولی، در سلول‏های گیاهی به عنوان پیام عمل می‏کنند و از این طریق فرایند‏های سلولی را که ممکن است مستقیم یا غیر مستقیم در پاسخ به تنش نقش داشته باشند کنترل و تنظیم می‏کند (Scandalios, 2002). فلزات سنگینی از قبیل کادمیوم می‏توانند مستقیماً از طریق واکنش‏های فنتون و هابر- وایس تولید گونه‏های فعال اکسیژن کنند و تأثیر غیر مستقیم روی آنزیم‏های آنتی اکسیدانی داشته باشند (Romero-Puertas et al., 2007). مطالعات نشان می‏دهد هنگامی که آرابیدوپسیس در معرض مس و کادمیوم (Maksymiec and Krupa, 2006) و همچنین گوجه فرنگی در معرض جیوه (Cho and Park, 2000) قرار می‏گیرد تولید H₂O₂ افزایش می‏یابد. این افزایش H₂O₂ باعث فعال شدن مکانیزم‏های آنتی اکسیدانی و تولید آنتی اکسیدان‏ها می‏شود.
۲-۱-۴- مسیر MAPK
مسیر MAPK در گیاهان در هر دو نوع تنش‏های زنده و غیر زنده از قبیل افزایش دما و تنش فلزات سنگین و خشکی نقش دارد (He et al., 1999). مسیر MAPK متشکل از یک MAPKKK است که MAPKK را با فسفریله کردن بنیان‏های سرین یا ترئونین موجود در بخش کاتالیتیک آن فعال می‏سازد. MAPKK فعال شده با فسفریله کردن هر دو ترئونین و تیروزین موجود در MAPK، موجب فعال شدن آن می‏شود. MAPK‏های گیاهی در پیام دهی، تقسیم سلولی، هورمون‏ها و تنش‏های زنده و غیر زنده نقش دارند. مسیر MAPK واحدهای انتقال علائم درون سلولی هستند که انتقال پیام را از سطح سلول به هسته انجام می‌دهند (Kaur and Gupta, 2005). پیام‏های محیطی در ابتدا بوسیله گیرنده‌های خاصی دریافت می‌شوند که بدنبال دریافت این علائم، زنجیره‌ای برای انتقال علائم در درون سلول شروع و در بسیاری موارد عوامل رونویسی هسته‌ای برای القا بیان مجموعه خاصی از ژن‌ها، فعال می‌شود (Kaur and Gupta, 2005). گزارشات نشان می‏دهد که چهار ایزوفرم از ژن MAPK در گیاهچه تیمار شده با مس یا کادمیوم فعال هستند (Jonak et al., 2004) همچنین مشاهده شده است که ایزوفرم‏های این ژن در برنج تیمار شده با کادمیوم نیز فعال می‏شود (Yeh et al., 2004).
۲-۲- انواع پمپ‌های ATPase
پمپ‌های ATPase غشایی به طور کلی به سه گروه ATPase نوع P، ATPase نوعV و ATPase نوع F تقسیم می‌شوند. از دیدگاه فیزیولوژیک پروتئین‌های ATPase نوع P، یک خانواده‌ی مهم و بزرگ از پروتئین‌های غشای پلاسمایی هستند که با هیدرولیز ATP انتقال فعال کاتیون‌ها یا ترکیبات فسفولیپیدی از میان غشای پلاسمایی را تسهیل می‏کنند (Morsomme and Boutry, 2003). یکی از مهمترین پمپ‌های غشای پلاسمایی پمپ H⁺-ATPase است. این پمپ متعلق به خانواده بزرگ ATPase‌های نوع P است. این خانواده بزرگ از ۴۶ ژن در آرابیدوپسیس و ۴۳ ژن در برنج تشکیل شده است (Baxter et al. 2003). ژن‌های رمزکننده‌ی پمپ پروتون غشای پلاسمایی برای اولین بار از قارچ‌ها و گیاهان جداسازی و همسانه^[۹] شدند (Pardo and Serrano, 1989). ژن‌های ATPase‌ نوع P به ۱۰ شاخه‌ی فیلوژنتیک تقسیم شده‌اند، که شش شاخه در گیاهان یافت شده است. این شش شاخه عبارتند از پمپ‌های پروتونی (زیر خانواده‌ی P3A)، پمپ‌های فلزات سنگین (زیرخانواده‌ی P1B)، Ca²⁺-ATPase دستگاه گلژی (زیرخانواده‌ی P2A)، Ca²⁺-ATPaseخود بازدارنده^[۱۰] (زیرخانواده‌ی P2B)، ATPase آمینوفسفولیپید فعال (زیرخانواده‌یP4 ) و ATPase‌ نوع P5 (Duby and Boutry, 2009).
H⁺-ATPase های غشای پلاسمایی انتقال دهنده H⁺ هستند، پروتون‏ها را به بیرون سلول پمپ می‏کنند و موجب ایجاد شیب الکتروشیمیایی در دو سوی غشای پلاسمایی می‏شوند. پمپ پروتونی H⁺-ATPase غشای پلاسمایی، نیروی محرک پروتونی^[۱۱] را در عرض غشا‏ی پلاسمایی ایجاد می‏کند که برای انتقال ثانویه که انجام آن به نیروی محرک پروتونی وابسته است، لازم است (Palmgren, 2001). H⁺- ATPase غشای پلاسمایی فقط در گیاهان و قارچ‏ها یافت شده است. تمامی ATPase‌های انتقالی نوع P دارای شباهت‌هایی در توالی اسیدآمینه‌ای خود، به خصوص در نزدیکی اسید آمینه‌ی آسپارتات که متحمل فسفوریلاسیون می‌شود، بوده و همگی به ترکیبات وانادات حساس هستند (Boutry and Morsomme, 1999).
دسته‌ی متفاوت دیگری از ATPaseهای انتقال‌دهنده‌ی پروتون، مسئول اسیدی نمودن اندامک‌های داخل سلولی در بسیاری از موجودات زنده می‌باشند. واکوئل‌های موجود در قارچ‌ها و گیاهان آلی دارای pH بین ۳ تا ۶ هستند در حالی که pH سیتوزولی برابر ۵/۷ است، این اختلاف، حاصل عمل پمپ‌های پروتونی ATPase نوع V (واکوئولی) و پیروفسفاتاز می‌باشد. پمپ‌های پروتونی ATPase نوع واکوئلی مسئول اسیدی نمودن لیزوزوم‌ها، دستگاه گلژی و وزیکول‌های ترشحی سلول‌های حیوانی هم هستند (Boutry et al., 2003). از نظر ساختمانی ATPase نوع واکوئلی ارتباطی با انواع P نداشته و توسط وانادات مهار نمی‌شود و دچار فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون چرخه‌ای نیز نمی‌شود. از نظر ساختمانی و احتمالاً مکانیزم، پمپ‌های پروتونی ATPase نوع واکوئلی با خانواده‌ی سوم پمپ‌های پروتونی، یعنی ATPase نوع F شباهت دارند (Boutry and Morsomme, 1999).
۲-۳- H⁺-ATPase و تحمل تنش شوری
تنش شوری یک تنش غیر زنده پیچیده است که در آن هر دو جزء یونی و اسمزی دخالت دارند. امروزه مشخص شده است که پمپ پروتونی H⁺-ATPase غشای پلاسمایی در مکانیزم‌های تحمل تنش شوری شرکت دارد. نمک برای سلول‌های گیاهی سمی است. برای جلوگیری از تجمع آن در سیتوزول، گیاهان دارای مکانیزم‌های پیشرفته در انتقال ثانویه هستند (Boutry and Morsomme, 1999). از جمله راه‌کار‌هایی که گیاهان برای جلوگیری از تجمع Na⁺ در سیتوزول استفاده می‌کنند، می‌توان به کاهش ورود Na⁺، انباشت واکوئلی Na⁺ به وسیله آنتی‏پورترNa⁺/H⁺ واکوئلی مانند AtNHX1 و AtNHX2 در غشای تونوپلاست آرابیدوپسیس و نیز انتقال Na⁺ به خارج از سلول از طریق آنتی‏پورتر Na⁺/H⁺ غشای پلاسمایی اشاره کرد (Boutry and Morsomme, 1999). بسیاری از انتقال‌دهنده‌ها به صورت سیمپورتر یا آنتی‏پورتر با پروتون کار می‏کنند،‏ مانند آنتی‏پورترهای Na⁺/H⁺ غشای‌پلاسمایی که در انتقال Na⁺ به خارج از سیتوزول در تنش شوری دخالت دارند و انرژی لازم برای فعالیت خود را از فعالیت پمپ H⁺-ATPaseغشای پلاسمایی بدست می‌آورند (Boutry and Morsomme, 1999).
مشخص شده است که در برنج جهش یافته متحمل به شوری میزان بیان ژن رمز کننده H⁺-ATPas غشای پلاسمایی (ژن OSA3) در ریشه‏ها نسبت به تیپ وحشی بیشتر است (Zhang et al. 1999). کنترل حرکت یون از دو سوی غشای پلاسمایی و تونوپلاست برای پایین نگه‏ داشتن غلظت Na⁺ در سیتوزول، عامل کلیدی سلول برای تحمل تنش شوری است. تنظیم غلظت یون‏ها در دو سوی غشای پلاسمایی از طریق شیب الکتروشیمیایی تولید شده به وسیله‌ی H⁺-ATPase غشای ‏پلاسمایی انجام می‌شود. فعالیت H⁺-ATPase غشای پلاسمایی به وسیله‌ی نور، هورمون‏ها، تغییرات تورژسانس سلولی و نیز کلرید سدیم تنظیم می‌شود. زمانی که گیاه تحت تنش شوری قرار می‏گیرد برای تراوش نمک اضافی از سیتوزول به وسیله‌ی آنتی‏پورترNa⁺/H⁺ غشای پلاسمایی نیاز به نیروی محرک پروتونی دارد، که این نیروی محرک به وسیله‌ی H⁺-ATPase غشای پلاسمایی فراهم می‏شود، به گونه‏ای که H⁺ را خلاف شیب غلظت به خارج سیتوزول پمپ می‏کند و آنتی‌پورتر Na⁺/H⁺ غشای پلاسمایی از این شیب پروتونی برای انتقال Na⁺ به خارج سیتوزول استفاده می‏کند (Boutry and Morsomme, 1999). امروزه طی تحقیقاتی مشخص شده است که پمپ پروتونی غشای پلاسمایی در گیاهان هالوفیت تحت تنش شوری غیر فعال نمی‌شود اما در سایر گیاهان از فعالیت آن کم می‌شود (Muramatsu et al., 2002).
سیبل^[۱۲] و همکاران (۲۰۰۵) نقش پمپ‌پروتونی غشای پلاسمایی در واکنش گیاهان به تنش شوری در یونجه چند ساله Medicago arborea و گونه نزدیک به آن Medicago citrina را مورد بررسی قرار دادند. نتیجه این بررسی نشان داد که ممانعت از تثبیت CO₂و رشد برگ‎ها در M. arborea بیشتر از M. citrina صورت می‎گیرد. جداسازی غشای پلاسمایی خالص شده و کمی کردن پروتئین H⁺-ATPase به وسیله آنالیزهای وسترن بلات نشان‌دهنده افزایش فعالیت پمپ‌ پروتونی تحت شرایط تنش شوری در برگ‎های در حال گسترش و یا برگ‎های گسترش یافته M. citrina بود در حالی که هیچ تفاوتی در برگ‎های در حال گسترش و گسترش یافته M.arborea مشاهده نشد. افزایش بیان H⁺-ATPase غشای پلاسمایی در گسترش برگ‎ها و تبادل یونی در گیاهان تحت تنش شوری مؤثر ذکر شده است.
۲-۴- H⁺-ATPase و تحمل تنش فلزات سنگین