植物重金属伤害及其抗性机理
植物抗重金属的适应机制
植物抗重金属的适应机制1.重金属对植物的毒害效应(1)环境中过量的重金属对植物是一种不利因素,会限制植物的正常生长、发育。
重金属污染对植物最直观的影响表现于长势减缓,即根系生长受抑制、生长量下降等。
(2)重金属通过影响光合过程中的电子传递和破坏叶绿体的完整性而影响植物的光合作用。
(3)重金属胁迫下,植物呼吸作用紊乱,供给正常生命活动的能量减少,而且还会有一部分能量转移到对重金属胁迫的适应过程中。
(4)物细胞膜系统(包括液泡膜、质膜和细胞器膜)是植物细胞和外界环境进行物质交换和信息传递的界面和屏障,其稳定性是细胞进行正常生理功能的基础。
重金属是脂质过氧化的诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。
(5)重金属对植物细胞的各种生理生化反应的影响是多元化的,重金属可通过引起植物可溶性碳水化合物、叶绿素含量、酶和蛋白质的活性等的变化而引起植物细胞的生理变化。
2.植物抗重金属的适应机制2.1避性一些植物可通过某种外部机制保护自己，使其不吸收环境中高含量的重金属从而免受毒害，称之为避性。
在这种情况下，植物体内重金属的浓度并不高。
在重金属污染条件下，植物通过限制对重金属的吸收，降低体内的重金属浓度。
主要途径有：①分泌化合物降低重金属的有效性：这种机制在高等植物中并不常见,但在蓝藻和细菌中却非常重要。
②回避摄人：环境中的重金属浓度很高但植物几乎不吸收重金属。
③限制运输：植物将重金属滞留在根部限制其向地上部分转移。
④排出体外：在高等植物中,通过对不同抗性的基因型进行的重金属离子吸收与代谢能量关系的研究已证实原生质膜溢泌有主动排出金属离子的作用2.2 耐受性耐性是指植物体内具有某些特定的生理机制，使植物能生存于高含量的重金属环境中而不受伤害，主要是对重金属的蓄积作用，此时植物体内具有较高浓度的重金属。
植物对重金属污染的响应和适应性研究
植物对重金属污染的响应和适应性研究随着工业化和城市化的迅速发展，重金属污染问题日益突出。
重金属是一种有毒物质，对人类和生物环境都有着危害。
在此背景下，了解植物对重金属污染的响应和适应性研究，对于预防和治理重金属污染具有重要意义。
一、植物对重金属污染的响应1.叶片的变化重金属污染对植物的叶片有着明显的影响。
在高浓度镉、铜、铅等重金属的污染下，植物的叶片颜色会发生改变，从正常的绿色变得黄绿色或黄色，并且叶片会出现斑点，甚至干枯。
此外，植物在重金属污染下的叶面积和叶片厚度也会有所减少，从而影响植物的生长发育。
2.根系的变化重金属污染也会对植物的根系造成损害。
研究表明，在重金属污染下，植物的根系可能会被抑制生长、甚至死亡。
而对于经常接触到重金属的植物，它们则可以通过调节低剂量重金属处理下的根系结构，在根系表面增加细胞壁厚度、毛发和分泌物，从而增强了根系对重金属的耐受性，使其能够更好地适应重金属污染环境。
二、植物对重金属污染的适应性研究1. 超微结构变化近年来，研究人员发现植物在重金属污染环境中可以调节其超微结构，以适应这种环境。
高濃度鋅離子重金屬污染下，植物的叶片细胞壁会变得更厚，细胞壁蛋白会发生改变，从而使细胞被释放镉的影响降至最低。
同时，植物还会在根系界面部分形成钙化结构，可大大降低根吸收毒素的能力，互不影响。
2.激素调控机制过去的研究发现，植物在重金属污染条件下会产生一些特殊的激素，如脱落酸和赤霉素等。
这些激素能够调节植物对重金属的吸收和耐受性，促进植物对重金属污染的适应性。
比如，在低浓度的镉离子 (Cd) 污染下，植物的叶绿素含量会发生变化，而且丙二酸 (ABA) 在植物响应Cd胁迫方面发挥着重要作用，研究表明ABA可以通过连接受体口袋并作为激活子的方式，激活对ABA反应的植物蛋白激酶（SnRK2s）来增强重金属胁迫下的植物适应性。
3.菌根真菌近年来的研究发现，菌根真菌能够增强植物对重金属污染的耐受性。
植物对重金属污染的生理适应机制
植物对重金属污染的生理适应机制在我们生活的环境中，重金属污染是一个日益严峻的问题。
这些重金属，如铅、镉、汞、铬等，可能来自工业排放、农业化学品的使用、垃圾焚烧等多种途径。
当土壤、水体等环境中存在过量的重金属时，植物的生长和生存就会面临巨大的挑战。
然而，令人惊奇的是，植物并非完全束手无策，它们在漫长的进化过程中发展出了一系列生理适应机制，以应对重金属的毒害。
植物应对重金属污染的第一道防线是细胞壁的阻隔作用。
细胞壁是植物细胞的外层结构，主要由纤维素、半纤维素和果胶等组成。
这些成分具有一定的孔隙和吸附能力，可以阻止重金属离子进入细胞内部。
当重金属离子接触到植物细胞壁时，它们会与细胞壁上的负电荷基团（如羧基、羟基等）结合，从而被固定在细胞壁上，减少了向细胞内的运输。
这种结合就像是在细胞的“大门”前设置了一道屏障，将大部分的“敌人”阻挡在外。
除了细胞壁的阻挡，植物细胞内的一些细胞器也发挥着重要的作用。
其中，液泡是一个关键的“储存库”。
液泡具有较大的空间和特殊的膜结构，可以将进入细胞内的重金属离子隔离在其中。
这样一来，重金属离子就被限制在液泡内，无法干扰细胞内其他重要的生理过程。
液泡中的一些有机酸、蛋白质等物质还可以与重金属离子结合，进一步降低其毒性。
可以说，液泡就像是细胞内的“监狱”，将重金属离子“囚禁”起来，以保护细胞的正常功能。
植物还能够通过调节自身的代谢过程来应对重金属污染。
例如，它们会增加一些抗氧化物质的合成，如谷胱甘肽、维生素 C 和维生素 E 等。
这些抗氧化物质可以清除由于重金属胁迫产生的过多自由基，减少氧化损伤。
自由基就像是一群“捣乱分子”，会破坏细胞内的蛋白质、脂质和核酸等重要分子，而抗氧化物质则是“维和部队”，能够维持细胞内的稳定和平衡。
此外，植物体内的金属螯合蛋白也在重金属解毒过程中扮演着重要角色。
金属硫蛋白和植物络合素是常见的两种金属螯合蛋白。
它们能够与重金属离子紧密结合，形成稳定的复合物，从而降低重金属离子的活性和毒性。
植物对重金属污染的响应机制
植物对重金属污染的响应机制植物是地球上最重要的生物组成部分之一，扮演着维持生态平衡和环境稳定的重要角色。
然而，随着现代工业的发展，大量的重金属污染问题对植物和生态系统造成了严重的威胁。
重金属如镉、铬、汞、铅等常常以工业废水、农药和化肥等形式进入土壤和水体，进而影响到植物生长发育。
为了应对重金属污染问题，植物逐渐发展了一系列的响应机制，以适应或减轻重金属的毒害效应。
一、重金属的吸收和转运植物通过根系吸收土壤中的水分和养分，同样也吸收了土壤中的重金属。
植物根系使用离子通道和载体进行根吸收，这些通道和载体可以选择性地吸收或排除重金属。
吸收进入植物的重金属会随后被转运到不同的组织和器官，如根、茎和叶等。
重金属的转运是通过植物体内的多种铁、锌和钙离子通道和载体进行的。
这些通道和载体对于不同重金属的转运有一定的选择性，并且参与了维持植物内部重金属平衡的重要作用。
二、重金属胁迫下的毒害效应重金属具有毒性，严重影响植物的正常生长和发育。
重金属毒害主要通过以下途径体现：1. 损害细胞膜结构：重金属离子可以破坏植物细胞膜的结构和功能，导致细胞溶解和无法正常工作。
2. 干扰细胞代谢：重金属可以干扰植物体内的代谢过程，影响光合作用、呼吸作用和碳水化合物代谢等关键生理过程。
3. 损害生理机制：重金属可以抑制植物体内的酶活性，干扰植物的生理机制，如酶的合成和调节等。
4. 激发氧化应激：重金属可以引发氧化应激反应，产生大量的活性氧自由基，导致细胞内氧化应激损伤。
三、植物对重金属的耐受机制为了应对重金属污染带来的毒害效应，植物发展了一系列的耐受机制，以减轻重金属对植物的伤害。
以下是一些常见的植物耐受机制：1. 激活金属结合蛋白：植物通过合成金属结合蛋白，将重金属离子与这些蛋白结合形成复合物，减轻重金属的毒害效应。
2. 分泌有机酸和螯合剂：植物可以通过根系分泌有机酸和螯合剂，增加土壤中重金属的络合能力，从而降低重金属在根系和植物体内的毒性浓度。
重金属对植物生长的影响及其机制研究
重金属对植物生长的影响及其机制研究植物生长是决定一个生态系统健康的关键因素之一，而重金属元素是生态系统中常见的污染物之一。
重金属对植物的生长、发育、代谢和生理机制都有一定的影响。
因此，研究重金属对植物生长的影响及其机制是十分重要的。
一、重金属对植物的影响重金属对植物的影响种类繁多，其中比较常见的包括以下几个方面：1. 生长受限在高浓度重金属的环境中，植物的生长能力会受到限制。
例如，镉可以抑制植物根的生长和发育，而铅能够抑制植物的叶片生长。
2. 光合作用减弱重金属元素对植物的光合作用也有一定的影响。
某些重金属元素可以抑制植物叶片中的光合色素，从而影响光合作用效率。
例如，镉和铅都可以抑制植物的光合作用。
3. 生理代谢紊乱重金属元素还可以直接干扰植物的生理代谢过程，导致植物发生代谢紊乱。
例如，镉、铅和汞都可以干扰植物根系的吸收作用，导致植物吸收有益元素的能力下降。
二、重金属对植物生长的机制重金属对植物生长的机制比较复杂。
目前，研究人员已经确定了几个主要的影响机制。
1. 离子毒性机制重金属离子可以与植物细胞内的生物分子结合，干扰细胞内的代谢过程。
这种机制被称为离子毒性机制。
重金属元素经过化学反应形成离子，在植物体内与许多蛋白质、酶和其他生化物质发生作用，损害生理功能，影响代谢过程和物质代谢。
2. 氧化应激机制重金属元素可以通过诱导氧化应激来对植物产生影响。
氧化应激是由于反应性氧化物质积聚而引起的细胞膜的破坏和DNA的损伤。
重金属元素如镉、汞和铅等都可以引起氧化应激，从而对植物生长产生影响。
3. 生长激素机制重金属元素也可以对植物的激素代谢产生影响。
例如，铅可以抑制植物中的赤霉素合成，从而影响植物的生长发育。
总之，重金属对植物的生长机制是比较复杂的，并且涉及到植物的多个生理机制。
因此，研究重金属在植物体内的作用机制对于样方植物生长以及环境污染治理都具有重要的意义。
三、重金属污染治理的措施重金属污染治理主要通过控制重金属污染源、减少植物吸收重金属、利用重金属吸附材料等多种途径实现。
重金属对植物的生理毒性及其修复机制研究
重金属对植物的生理毒性及其修复机制研究现代生态学研究表明，人类的工业化进程导致了环境的严重污染。
其中，重金属污染问题十分严重，对植物生长和生命活动产生巨大的影响。
重金属毒性极强，会累积在植物体内，影响生长发育、代谢，并最终导致植物死亡。
因此，寻找有效的重金属修复技术成为了生态学研究的重要方向之一。
第一部分：重金属对植物生理的影响重金属污染对植物的生理和生化过程产生负面影响，对植物生长和发育产生严重的干扰。
这种影响主要体现在以下几个方面。
1. 影响植物营养吸收重金属离子可以与土壤根际或植物体内的其他营养元素发生竞争，导致其无法正常吸收。
例如，镉离子可以与铁离子和钙离子发生竞争，导致植物缺铁和缺钙。
这会严重影响植物的生长和养分利用效率。
2. 影响植物生长和发育重金属污染会严重影响植物的生长过程，抑制根系和地上部的发育。
例如，汞和铅可以直接抑制嫩叶生长，使植物株高、茎粗和叶片厚度减小。
这种影响会导致植物生长缓慢、体型矮小甚至死亡。
3. 影响植物代谢重金属污染也会影响植物代谢过程，导致酶的活性下降。
另外，毒性的积累也会对细胞膜结构和代谢功能造成破坏。
这种影响会影响植物的生理芯片以及代谢功能，导致植物失去正常的生理功能。
第二部分：植物重金属修复技术从理论上来说，如果想要消除重金属污染的影响，就需要寻找一些修复技术。
这些技术可以帮助植物清除体内重金属，恢复其正常生长和代谢功能。
当前，主要有以下几种修复技术。
1. 植物吸收修复法植物吸收修复法是应用植物自身的生长能力来修复重金属污染的方法，让植物通过吸收污染物质来达到修复的目的。
这种方法不仅可以减轻植物的重金属毒性，还可以将污染物从土壤和水中去除。
2. 微生物修复法微生物修复法主要是利用微生物菌群分解、转化、吸附、沉淀和还原污染的有机和无机物质，达到减轻土壤重金属污染的目的。
这种方法可以快速消除土壤重金属污染，对维护自然生态环境保护和人类健康具有重要意义。
3. 金属离子交换吸附法这种修复方法主要基于离子交换原理，将造成污染的重金属离子离体离析跟带电交换树脂结合，达到重金属离子污染物的吸附和去除。
重金属对植物的影响
第九章重金属对植物的危害第二节植物的重金属胁迫与避免重金属胁迫程度的划分轻度胁迫：中度胁迫：重度胁迫：重金属对植物生物膜伤害机理细胞膜上的蛋白质、糖类和脂质能结合透过细胞壁的污染物重金属是脂质过氧化的诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。
孙赛初等用测定外渗液电导度和外渗液钾含量,证明Cd2+对植物的细胞膜有严重的伤害作用。
MDA(丙二醛)已被广泛用作衡量膜质过氧化损伤的指标,膜质过氧化反应主要的是由氧自由基启动,经连锁反应生成,因此,MDA的积累在一定程度上反应了体内自由基活动的动态,大量的研究证明,重金属离子浓度越高,MDA积累越多,呈密切的正相关。
最近Luna等、赵博生等、在重金属毒害试验中,加入自由基清除剂(苯甲酸、抗坏血酸等)降低了重金属对植物的毒害及MDA的生成,亦证明重金属对植物的伤害是通过自由基介导。
重金属对代谢的影响1 金属镉对植物生长发育的影响镉是危害植物生长发育的有害元素，土壤中过量的镉会对植物生长发育产生明显的危害。
研究表明镉胁迫时会破坏叶片的叶绿素结构，降低叶绿素含量，叶片发黄，严重时几乎所有叶片都出现褪绿现象，叶脉组织成酱紫色、变脆、萎缩、叶绿素严重缺乏，表现为缺铁症状。
秦天才等(1994)、吴燕玉等(1998)指出由于叶片受伤害致使生长缓慢，植株矮小，根系受到抑制，造成生长障碍降低产量，高浓度时死亡。
土壤中镉胁迫对植物代谢的影响更加显著，胁迫引起植物体内活性氧自由基剧增，超出了活性氧清除酶的歧化)清除能力时，使根系代谢酶活性降低，严重影响根系活力。
随胁迫时间延长，SOD活性也受到影响而急剧下降，从而使其它代谢酶活性受到影响，最终使植物死亡。
叶片中叶绿素成为自由基攻击的靶分子，造成叶绿素结构破坏，叶片失绿，严重时使叶片枯萎。
2 金属铅对植物生长发育的影响铅并不是植物生长发育的必需元素，当铅被动进入植物根、树皮或叶片后，积累在根、茎和叶片影响植物的生长发育，使植物受害"铅对植物根系的生长的影响是显著的，铅能减少根细胞的有丝分裂速度，这也是造成植物生长缓慢的原因，铅毒害引起草坪植物主要的中毒症状为根量减少，根冠膨大变黑、腐烂，导致植物地上部分生物量随后下降，叶片失绿明显，严重时逐渐枯萎，植物死亡。
重金属对植物抗逆力影响及机制探讨
重金属对植物抗逆力影响及机制探讨植物是生态系统中的重要组成部分，其能够通过适应环境变化来维持自身的生存和繁衍。
然而，在现代工业化进程中，重金属的排放和累积已成为一个严重的环境问题。
重金属污染不仅对人类健康有害，还会对植物生长发育和生理功能造成严重影响。
本文将讨论重金属对植物抗逆力的影响及其机制。
重金属对植物的毒性作用主要表现为抑制植物的生长和发育，破坏植物的生理功能。
重金属离子进入植物体内后，会干扰植物的正常代谢过程，导致植物叶片受损、凋萎和脱落。
此外，重金属还会改变植物根系发育，导致根系形态异常，进而影响植物对营养物质的吸收。
重金属的毒性作用还表现为抑制植物光合作用和呼吸作用，导致光合产物的减少，进而影响植物的生长和发育。
然而，一些植物对重金属的抗性较强，能够在重金属污染环境中生存和繁衍。
研究表明，一些植物通过积累和分配重金属来减轻其对植物的毒性。
这是因为植物通过根系和叶片中的根际微生物和毛细管系统，将重金属转移到细胞间质中，并将其稳定在胞外空间中。
同时，植物还能通过活化和分解重金属离子，减少其对细胞内分子的结合，从而减轻其毒性作用。
此外，植物还能够通过调节其自身的抗氧化能力，减少重金属对细胞的氧化损伤。
植物对重金属的抗性主要是通过一系列基因的调控来实现的。
研究发现，植物通过调节重金属转运蛋白的表达和活性，来控制重金属的吸收、转运和排出。
这些转运蛋白包括金属硫蛋白、金属螯合蛋白和转运载体蛋白等。
此外，植物还通过调节一些抗氧化酶的活性，如超氧化物歧化酶、过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶等，来减轻重金属对细胞的氧化损伤。
另外，植物还可以通过调节抗逆基因的表达，如转录因子、激酶等，来增强其抗逆性。
总之，重金属对植物的抗逆力会造成严重的影响，限制植物的生长和发育。
然而，一些植物能够通过积累重金属和调节抗逆基因的表达来提高其抗逆能力。
因此，通过研究植物的重金属抗性机制，可以为重金属污染地区的植物修复和利用提供参考，进一步减轻重金属污染对生态系统的影响。
植物对重金属污染的抗性机制
植物对重金属污染的抗性机制在现代社会的发展过程中，各种工业活动所产生的废弃物和污染物成为了严重的环境问题。
其中，重金属污染是一个十分严重和普遍存在的问题。
重金属的积累和残留不仅对环境造成了严重的破坏，还对人类的健康产生了潜在的威胁。
然而，植物作为生态系统中的重要组成部分，却拥有一些抗性机制，可以有效地减轻重金属污染对生态系统的伤害。
本文将探讨植物对重金属污染的抗性机制。
1. 离子渗透调节植物细胞膜上的渗透调节能力是植物抗性机制中的关键因素之一。
重金属进入植物细胞后，会干扰细胞内的离子平衡，导致渗透压失控。
植物通过调节离子通道的活性和表达来维持渗透压的稳定。
同时，植物还能通过增加细胞膜透性来加速重金属的排出，从而减少其在植物体内的积累。
2. 螯合剂产生植物可以通过分泌特定的螯合剂来与重金属形成络合物，从而减少重金属对植物细胞的毒害。
这些螯合剂能够与重金属形成稳定的络合物，使其变得不可溶解或不可吸收。
植物可以通过调节这些螯合物的合成和分泌，来降低重金属的毒害程度。
3. 激活代谢通路植物在受到重金属污染时，可以通过激活一系列代谢通路来应对。
这些通路包括抗氧化系统、硫代谢通路和脯氨酸代谢通路等。
它们都能增强植物对重金属的抵抗力，通过清除有害物质和增加营养物质的供应，来保护植物细胞的正常功能。
4. 根际菌群共生植物与根际菌群之间的共生关系对植物的重金属抵抗力有着重要影响。
一些根际菌群具有降解和吸收重金属的能力，它们能够与植物根系共生，帮助植物减少重金属的吸收和积累。
同时，这些根际菌群还能通过产生一些生长激素和防御酶等物质，来增强植物的抗性。
5. 基因调控重金属对植物的毒害作用可以引发一系列基因的表达变化，进而产生一些特定的蛋白质和代谢产物。
这些特定的蛋白质和代谢产物可以帮助植物增强对重金属的抗性。
植物可以通过基因表达的调控来适应重金属污染的环境。
综上所述，植物在面对重金属污染时拥有各种抗性机制。
这些机制包括离子渗透调节、螯合剂产生、激活代谢通路、根际菌群共生和基因调控等。
植物对重金属的抗性
植物对重金属的抗性植物是生物界中对环境适应能力非常强的组织，它们能够通过一系列生理和生化机制来抵御来自外界环境的各种压力。
重金属是一类有毒物质，存在于土壤和水体中，对植物的生长和发育产生严重的不利影响。
然而，一些植物却表现出了对重金属的抗性，即植物拥有一定的耐受和修复能力。
本文将探讨植物对重金属的抗性及其机制。
一、重金属的毒性重金属是指相对密度大于4.5的金属元素，包括铅、汞、镉、铬、砷等。
它们具有较高的毒性，对细胞膜、酶活性和DNA等生物分子的结构和功能产生直接的破坏作用。
当重金属进入植物体内，会阻碍植物的营养吸收、水分运输和光合作用等生理过程，从而抑制植物的生长发育。
二、植物的重金属耐受性机制1. 金属离子的激活和转运：植物通过调节根系和叶片的离子通道和转运蛋白的表达，增强重金属离子的吸收和转运能力。
例如，部分植物能够增加根系和鞘部细胞的镉离子吸附能力，将其转运到根系的外部，减少进入植物体内的浓度。
2. 重金属离子的螯合和沉积：植物通过合成低分子量螯合剂如螯合酸和褐藻酸等，将重金属离子螯合，形成难溶的络合物。
这些络合物可以沉积在植物体内的细胞壁或液泡中，减少重金属对细胞内生物分子的损害。
3. 活性氧清除系统的激活：重金属的存在会导致细胞内活性氧的产生增加，进而引发氧化损伤。
植物可激活抗氧化酶如过氧化物酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等，帮助清除细胞内的活性氧，减轻氧化损伤。
4. 基因调控的变化：植物通过改变基因表达模式来应对重金属的毒害。
它们能够诱导某些特定的基因表达，如螯合剂合成相关基因、金属转运通道基因以及抗氧化酶基因等。
这种基因调控可以帮助植物更好地应对重金属的挑战。
三、植物修复重金属污染环境的能力除了耐受和抵抗重金属的毒性外，一些植物还具备修复重金属污染环境的能力。
这些植物被称为“重金属超积累植物”或“金属矿物化植物”。
它们能够在重金属污染土壤中吸收和积累大量的重金属，从而减少土壤中的重金属含量。
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细胞内积累的重金属可以通过各种方式影响植物本身的生理生化活 动，干扰细胞的正常代谢，对植物产生直接的伤害作用，因此是十 分复杂的过程,其中何为关键因素，尚不清楚，需要进一步研究。
2. 1. 2 重金属污染对植物的间接伤害
土壤是植物的天然培养基，又是植物体内 重金属的主要来源。 因此，研究重金属对土 壤环境的影响，对治理重金属污染，生产绿色 食品具有很重要的意义。
重金属对植物的伤害及 植物对重金属的抗性机理
本次课的主要内容
第一部分：重金属的危害抗性研究的重要性 第二部分：重金属对植物伤害效应及伤害机理
重金属污染对植物的伤害效应
重金属污染对植物的伤害机理
第三部分：植物对重金属抗性和抗性机理
植物对重金属的抗性
植物对重金属的抗性机理
一、重金属的危害抗性研究的重要性
因此,根系的重金属危害也是植物营养胁迫的主要原因之一。在重金 属影响下，植物体内营养元素失调，相应地代谢活动不能正常进行，致使 植物的生长发育间接的受到影响。
2. 1. 3 重金属污染对植物生长发育的影响
当外界重金属浓度超过植物的生长极限值
时，植物质膜透性、各种生理生化过程、生长 环境和营养状况受到不同程度的伤害，最后使 植物的生长发育受到不同程度的抑制。
在重金属胁迫下，植物叶片细胞质膜的组成和完整性遭大量外渗，外界有 毒物质进入细胞，结果导致植物体内一系列生理生化过程失调。
2. 1. 1. 1
水分代谢
砷As对作物的毒害，在于阻碍作物中水分输送，从 根部向地上部分的水分供给受到抑制；铬Cr可引起永久性 的质壁分离并使植物组织失水；Lamoreaux等（1977）报 道镉Cd可引起禾苗缺水并分析了使其缺水的原因；重金属 对植物蒸腾作用的影响也十分明显。在低浓度毒物的刺激 下，细胞膨胀，气孔阻力减小，蒸腾加速。当污染浓度超 过一定值后，气孔阻力增加或气孔关闭，蒸腾强度降低。 王焕校（1990）认为蒸腾下降可能与重金属诱导的植 物体内ABA（脱落酸） 浓度增加有关。 重金属对植物水分代谢的影响了解较少，具体机理尚 不清楚。有待进一步研究。
2. 1. 1. 3
呼吸作用
重金属对植物呼吸作用的影响十分显著。杨树华等（1986）报 道水稻种子萌发时的呼吸强度随Pb 浓度增加而降低，呈显著负相关 但Pb 对水稻呼吸作用的抑制可随着萌发天数的增加而下降。这种现 象的出现，可能与种子对不良环境的适应和本身的代谢调节有关。
线粒体是植物体内呼吸作用的场所，所以重金属对呼吸作用的
2. 1. 2 .1 重金属污染对土壤的影响
重金属在土壤中的积累，能全部或部分抑制许多生化反应，改 变反应方向和速度，从而破坏土壤中原有有机物或无机物所固有的 化学平衡和转化。 研究表明，进入土壤中的重金属能使土壤酶活性降低。和文详 等（2000）发现污灌土样中脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、淀粉酶、多酚 氧化酶、过氧化物酶和碱性磷酸酶的活性均明显低于清灌土样中这 7 种酶的活性。谢思琴等（1987）在水稻分蘖期，土壤中蛋白酶、 蔗糖酶、淀粉酶等的活性与红壤性水稻土中污染Pb 浓度呈负相关， 但酶活性与土壤添加Pb 浓度之间并非是一个简单的直线关系，在浓 度不同时，有一定的升降过程，表明了这种影响的复杂性。 重金属污染能使土壤微生物体系发生显著变化。研究表明，Cd 污染能减少土壤微生物群体，降低呼吸速率；As 污染对固氮菌、解 磷菌及纤维分解菌均有抑制作用；发光菌对毒性显示负效应。 所以 土壤微生物在重金属污染影响下，已失去了原来特有的生态状况， 并在一定程度上呈现受害现象。
孙赛初等（1985）研究发现，凤眼莲叶片中可溶性糖含量随着
Cd 浓度的升高而增加。他们认为，可能是由于叶内不溶性糖降解及 光合产物运输受阻所引起的。另外，糖代谢的紊乱也可能与葡萄糖
酶，蔗糖酶等的活性变化有关。
2. 1. 1. 5
氮素代谢
植物生长在重金属污染的环境中，氮素的吸收和同化受抑制， 蛋白质代谢失调，结果导致植物体内氨基酸水平发生明显的改变， 有的增加，有的减少，有的受影响很小。 张云荪等（1986）指出生长在Cd污染环境中的蚕豆，其种子 中的谷氨酸、甘氨酸、组氨酸和精氨酸对Cd 的积累最敏感，其 含量从种子中一开始积累Cd 就受到抑制；然而，甲硫氨酸、苯 丙氨酸等含量的变化似乎与种子中Cd 的积累量没有显著关系。 其中，脯氨酸的变化很特别，随Cd 的积累，先明显增加，然后 又逐渐减少。在重金属污染下，脯氨酸含量的这种变化可能具有 某种生理意义。 脯氨酸又通常被看作是植物体内的氨基酸库，因此，把脯氨 酸含量变化作为植物体内氨基酸代谢是否受重金属影响的指标是 值得考虑的。
实例一 60 年代,日本发生的 第二公害病—骨痛病，便是由于 食用被镉废水污染的土壤生产的 “镉米”所致。 实例二 贵州某地农村炼锌， 竟将三百多公里的地带毁损得寸 草不生。 由此看出，作为食物链中 的初级生产者的植物，过量的重 金属在它们的根、茎、叶以及果 实中大量积累，不仅严重地影响 植物的生长发育，而且还可经食 物链危及动物和人类等。正因为 如此，植物重金属伤害及抗性机 理的研究非常重要。
2. 1. 1 重金属污染对植物的直接伤害
植物生长在重金属污染的环境中，由于质膜是有机体与外 界环境的界面，所以植物细胞质膜首先接触到重金属，相应地 重金属首先并直接地影响到细胞质膜。重金属浓度越高，胁迫 时间越长，对植物细胞质膜的选择透性、组成、结构和生理生 化等的伤害就越大。 孔祥生等(1999)利用不同浓度的Cd 处理玉米幼苗，其叶片 电导度和MDA （丙二醛）含量随Cd 浓度的增大而增大. 证明
2. 1. 2 .2 营养胁迫伤害
重金属进入土壤后除了本身有可能产生毒性外，还可以通过拮抗或 协同作用，造成植物体中元素失调。短期实验表明,在含Pb 营养液中，豌 豆苗对Zn、Mn、Fe 的吸收明显地受到抑制，并且不同铅化合物对植物吸 收的影响不同，同时也与植物的部分有关。Cu 和其它微量元素之间也存 在交互作用，Cu 的存在可以降低大豆幼苗对Cd和Ni 的吸收，高浓度Cr 的 存在可以降低玉米和黑麦的吸Cu量（Koeppe 1981）。
2. 1. 3 .1 种子萌发
重金属可以抑制植物种子萌发。张义贤(1997)研究了六
种重金属离子对大麦种子的毒害效应。结果表明，不同重金
属均能抑制种子萌发，并且浓度越大，作用时间越长，抑制 效应越强。有人还发现重金属可以明显抑制种子内醇脱氢酶、 蛋白酶、淀粉酶和酸性磷酸酯酶的活性。 上述实验证明在重金属胁迫下，植物种子萌发受到抑制
由于重金属可以影响DNA 和RNA 的含量，而DNA 和 RNA通过转录和翻译与蛋白质合成有关，因此,还可以利用重 金属抑制DNA 和RNA 的合成去解释重金属抑制蛋白质的合 成。
2. 1. 1. 7 植物激素
植物激素也参与植物对重金属污染的反应。锌Zn 能使吲 哚乙酸合成受到抑制，刺激吲哚乙酸氧化酶的活性，加速吲哚 乙酸的分解，从而使生长素含量急剧下降。Coombes（1976） 研究了过量铜对大麦根中IAA-氧化酶活性的影响，发现幼苗和 成年植株中酶对铜的敏感性不一样。幼苗在所有铜水平下， IAA-氧化酶活性受到激发，但对生长了三周的植物而言，在高 铜水平下暴露1-4 天后，IAA-氧化酶活性慢慢降低，并认为 IAA-氧化酶活性的变化可能是植物铜害的机制之一。 小结
重金属可危害植物根系，造成根系生理代谢失调，生长受到抑制，反 过来受害根系的吸收能力可能减弱，导致植物体营养亏缺。研究表明， Cd 对根系透根电位和根系H+分泌存在抑制作用，并能使质子泵受抑60%， 而根系质子的原初分泌为细胞质膜上的ATP 酶所催化，是阴阳离子透过 质膜的次级运转的动力来源，因而Cd 等重金属还可通过影响根系对阴阳 离子的吸收平衡来影响根系代谢（Kennedy 等 1987，Haynes 1990）。
2. 1. 3 .3 植物发育
重金属对植物发育也具有明显的影响。As 能
使四季豆的生殖生长停止，不开花，不结实；Cu
处理后，水稻的有效穗数减少；受Pb 影响后，水
稻的成熟期推迟，空秕率增加，从而使产量大幅度
2. 1. 1. 4
碳水化合物代谢
一般认为，重金属污染时植物体内碳水化合物代谢紊乱。杨居 荣等（1995）报道Cd 污染可使几种植物体内可溶性糖含量降低；而 周建华等（1999）的实验发现，高浓度Cd、Cr处理可使水稻幼苗叶 片可溶性糖和淀粉含量降低；低浓度则对它们稍有促进作用，因此 认为植物体内可溶性糖变化可能与重金属的污染程度有关，即低浓 度重金属能增加植物的可溶性糖含量，在高浓度条件下，可溶性糖 含量则降低。
的原因之一与抑制酶活性有关。重金属胁迫抑制淀粉酶、蛋
白酶活性，即会抑制种子内储藏淀粉和蛋白质的分解，从而 影响种子萌发所需的物质和能量，致使种子萌发受到抑制。
2. 1. 3 .2
营养性生长
重金属对植物效应的表观现象之一是阻止生长。生长在重 金属污染环境中的植物，敏感性类型很容易受害，体内生理生 化过程紊乱，光合作用降低，吸收受到抑制，导致供给植物生 长的物质和能量减少，相应地生长受到抑制；即使能完成生活 史的耐性较强的品种，为了保持细胞正常功能，适应逆境，必 然要消耗植物生长过程中的有效能量。 当环境中重金属超过一定浓度后，就会影响植物生长。杨 树华等（1986）用Pb 溶液灌溉水稻和小麦，发现低浓度的Pb 就能产生毒害效应，表现为叶片变黄，整个植株生长受抑制， 以致最后枯死；大豆幼苗在50mgL- 1CdCl2 胁迫下，株高、叶 片数、叶面积、根系长度、侧根数目、根体积等形态指标均明 显低于对照植株，长势趋劣（周青等 1998）。