铬胁迫对植物的毒害和抗胁迫机制的概览

合集下载

植物对重金属胁迫的适应性反应

植物对重金属胁迫的适应性反应

植物对重金属胁迫的适应性反应植物生长和发育受到外部环境的影响,其中包括大气、水土、重金属等物质因素。

重金属是指密度大于5g/cm3的金属或金属loid,如铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)等。

它们都是在自然界中存在的元素或元素结合物,但在部分程度上会对生物体产生毒性影响,植物也不例外。

那么,植物对重金属胁迫的适应性反应是什么呢?这要从重金属对植物产生的胁迫和植物对胁迫的响应等两方面来谈。

重金属对植物的胁迫在一定程度上,重金属是植物必须获取的微量元素。

植物将各种重金属离子转化成其所需的微量物质。

但是,如果重金属的浓度过高,就会给植物生长、发育、代谢等过程带来伤害和障碍。

通常,植物对重金属胁迫主要表现在以下几个方面:1. 抗氧化系统的激活高浓度的重金属会促进氧自由基的生成,引起氧化应激反应。

植物通过调节抗氧化酶的表达,如过氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶等等,来减缓氧化损伤。

2. 质膜的改变当植物体内重金属元素浓度增大时,一部分重金属离子会钙离子、钾离子一起进入细胞质,破坏平衡的电荷比例,导致细胞质酸化以及细胞膜、质壁发生调整和修复。

同时,植物细胞壁的改变也是重要机制之一。

阳离子类金属离子在植物细胞膜的作用下能够拦截那些阴离子,从而减少了重金属的损害。

3. 利用引物、配位子等物质的解毒机制重金属离子离子很容易结合在官能团上,植物体内的引物、配位子或硫酸盐、脯氨酸、谷胱甘肽等物质可以配合重金属元素,起到溶解和解毒作用。

4. 吸收和转输的调整植物对重金属离子的吸收主要是通过根。

在重金属环境中,植物会降低对重金属的吸收,同时增加对养分的吸收和利用,来适应重金属的胁迫环境。

植物上部的细胞也会减少重金属的转运,促进重金属离子在根系堆积和分布,每个细胞的重金属含量达到衡量的均衡水平。

植物对胁迫的响应植物对胁迫的响应也就是植物的抵御能力。

受胁迫无处避惧,仍然能够生长、繁衍,既是植物的适应性反应,也是其生存持续的需要。

重金属(Pb)胁迫对行道植物的影响

重金属(Pb)胁迫对行道植物的影响

重金属(Pb )胁迫对行道植物的影响侯然周广、胡劼、刘慧【摘要】近年来汽车尾气带来的铅污染问题已引起了人们的普遍关注。

本实验以中大校园里常见的三种行道植物黄叶假连翘,勒杜鹃,黄金榕为试材,通过铅胁迫方式研究校园中汽车尾气对不同树种的影响及其细胞中过氧化物酶在光镜下分布及含量的变化,叶绿素含量的变化,探讨和研究校园中主要行道树种耐铅能力的强弱, 以便于更好的维护校内的生态环境。

【关键词】植物铅胁迫叶绿体POD 活性1 引言漫步在校园里,时常可见各种汽车行进行出。

汽油的燃烧让释放出铅等重金属元素。

汽车排放尾气中铅尘因其颗粒小,易通过空气传播,造成了道路两侧的土壤及植物的铅污染。

它的高毒性及由其引起的环境污染问题已引起了人们的普遍关注。

很多关于铅对植物形态、生理生化效应及植物对铅污染耐性机制等方面的研究工作显示,植物在铅胁迫下, 首先表现为细胞膜系统受损害, 其膜透性增大,植物保护酶系统亦会发生相应变化。

轻则植物体的代谢过程发生紊乱,生长发育受阻,重则导致植物死亡。

本实验以中大校园里常见的三种行道植物黄叶假连翘,勒杜鹃,黄金榕为试材,通过铅胁迫方式研究校园中汽车尾气对不同树种的影响及其细胞中过氧化物酶在光镜下分布及含量的变化,叶绿素含量的变化,探讨和研究校园中主要行道树种耐铅能力的强弱及尾气对其产生的影响,更好的维护校内的生态环境。

2 实验采用的材料,仪器,用品,试剂2.1 材料实验材料选自校园主道旁方向,环境基本一致的黄叶甲连翘,黄金榕,勒杜鹃植株:剪取枝条同向,同节位。

以减少试验误差。

2.2 试剂:2.2.1 Hoagland 营养液2.2.2 无水硫酸钠,石油醚,10%KOH 的甲醇溶液,80% 丙酮。

2.2.3 愈创木酚-过氧化氢试剂(0.1mol/L pH6.0 磷酸缓冲液50ml ,加入愈创木酚0.028ml ,于磁力搅拌器上加热搅拌,直至愈创木酚溶解,待溶液冷却后,加30 %过氧化氢0.019ml ,混合均匀,置冰箱中保存)2.2.4 0.02M 的KH2PO4 溶液2.2.5 0.1% 钼酸铵溶液(称取0.1g 钼酸铵溶于100ml0.85% 盐水)2.2.6 联苯胺溶液:在0.85% 盐水内加入联苯胺至饱和,临用前加入20%体积的H 2 O 2 , 每2ml 加一滴。

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。

作物抵御高温胁迫的机理分析

作物抵御高温胁迫的机理分析

作物抵御高温胁迫的机理分析作者:来源:《世界热带农业信息》2021年第07期近几年来,极端天气频发,高温气象灾害尤为严重。

高温胁迫严重地影响了农作物的产量及品质,严重时甚至导致农作物死亡。

然而,作物在与自然长期的抗争中演化出了一系列抵御高温胁迫的机制。

因此,明确作物抵御高温胁迫的生理生化机制,对进一步培育优良的作物品种具有十分重要的意义。

1渗透调节物质提高作物对高温胁迫的耐受能力渗透调节物质是指作物体内积累的一些小分子化合物,主要包括氨基酸、甜菜碱、可溶性糖、醇类物质、可溶性蛋白、可溶性酚类物质等。

目前脯氨酸和可溶性糖是研究最广泛的渗透调节物质[1]。

在正常的作物体内游离的脯氨酸含量很低,高温胁迫使脯氨酸合成酶对脯氨酸合成的负反馈调节敏感性降低导致脯氨含量的增加。

在对百合高温胁迫的研究表明,百合幼苗在37℃处理下Pro增加显著;此外在猕猴桃、月季、西瓜、番茄、水稻、柑桔等作物中也有相同的报道。

脯氨酸的大量积累可以提高原生质胶体的稳定性,保持水分,从而降低作物因高温引起的过度蒸腾造成的伤害[2];此外,脯氨酸在保持与蛋白质相互作用,降低可溶蛋白因高温胁迫产生的沉淀,在维持生物膜系统结构的完整性方面起重要作用。

高温胁迫破坏了作物体内蔗糖——淀粉的平衡,促使淀粉水解加快,从而增加可溶性糖的含量。

有报道指出在对杉木进行高温胁迫研究时,高温胁迫能够改变杉木的可溶性糖含量,杉木针叶的果糖含量变化不明显,但葡萄糖的含量提高了16.5%,蔗糖的含量提高了169.8%;而在对马尾松的研究中,马尾松针叶内3种可溶性糖含量均上升,葡萄糖含量提高了36.1%,果糖含量提高了28 %,蔗糖含量提高了22.8 %[3]。

可溶性糖的积累能提高植株的保水能力,增加植株的抗热能力,同时还能水解能量,供维持植株的生长。

甜菜碱是一种季铵类的细胞质渗透物,分布在细胞质中。

高温胁迫引起水分胁迫时诱导甜菜碱的生成,甜菜碱比脯氨酸生成时间晚但却比脯氨酸额含量高约10倍,并且随高温胁迫时间的延长,甜菜碱比脯氨酸稳定。

植物拟南芥重金属胁迫响应机制研究

植物拟南芥重金属胁迫响应机制研究

植物拟南芥重金属胁迫响应机制研究植物作为一类具有生命的生物体,同样需要各种元素来进行生长发育。

但是植物的生长环境往往千差万别,有些土壤中存在很多重金属元素,这种状况对植物的生长十分不利。

然而,植物自身有着抵御重金属胁迫的机制,其中最为显著的便是拟南芥(即小芥子)这个模式植物。

下面,我将主要讲述拟南芥在重金属胁迫下的响应机制。

拟南芥在被镉、铜、锌、镍、铅等重金属元素胁迫时,可以调控一些基因来进行生理反应,以达到降低重金属胁迫的状态。

最初,研究人员曾发现,在重金属胁迫下,拟南芥的根部会出现伸长不良、容易死亡等现象。

后来,进一步的实验表明,重金属胁迫会导致植物体内铁离子浓度降低,进而影响植物维持正常的代谢活动。

但是,随着研究的深入,越来越多的基因被发现在重金属胁迫下得到了调控。

一些研究已证实,拟南芥可以发挥自身的系统性天然抗性机制来对抗重金属胁迫。

其中,一些簇毛菜糖活性的基因和一些丝氨酸激酶检查点几乎覆盖了整个植物体内细胞质和叶绿体。

这样,植物可以快速地感知、延迟和防御来自外部的威胁。

此外,拟南芥中的许多基因也会参与到重金属胁迫下的调控中。

例如,CTX1、MTP11、HMA4等细胞膜上的电中性离子转运蛋白均被证实与重金属离子的运输和分配有关。

此外,一些NAC转录因子如ANAC019、ANAC055和ANAC072也可以参与重金属胁迫下细胞信号转导、电离调节和抗氧化性等细胞生理过程的调节机制。

除了上述基因调控的重金属胁迫响应机制外,拟南芥还可以积极地排除体内的重金属离子。

这一过程的关键在于一类称为金属螯合剂的低分子量化合物,它们可以在体内中继失去活性的金属离子、转运和调节内源铁等各种功能。

拟南芥中的主要金属螯合剂为谷胱甘肽(GSH),它可以与重金属离子形成螯合物,从而降低重金属胁迫的危害性。

总之,拟南芥的重金属胁迫响应机制是一个由许多基因共同参与的复杂过程。

在重金属胁迫下,植物可以有效地调节基因表达、控制细胞代谢活动,从而降低重金属离子的危害性。

植物逆境胁迫的机制与应对策略

植物逆境胁迫的机制与应对策略

植物逆境胁迫的机制与应对策略植物生长环境的不断变化对其生存和发育造成了巨大的挑战。

特别是在逆境胁迫条件下,植物必须迅速调整其生理和分子机制来应对外界的不利影响。

本文将探讨植物逆境胁迫的机制以及它们可能采取的应对策略。

一、逆境胁迫的类型和机制1. 高温胁迫高温是一种常见的逆境胁迫,它会干扰植物的生长和发育过程。

植物通过多种机制来应对高温胁迫,如热激蛋白的合成、抗氧化系统的激活以及膜脂调节。

这些机制有助于维持细胞结构的稳定性和功能的正常运作。

2. 低温胁迫低温胁迫会引起冻害和冷冻胁迫,对植物的生存和发育造成严重威胁。

植物通过产生冷耐性蛋白、调节脂肪酸合成和增强细胞膜的稳定性来适应低温环境。

此外,植物还会产生抗冻蛋白来防止细胞结构的破坏。

3. 盐碱胁迫盐碱胁迫是指植物生长环境中土壤含盐量过高或含碱量过高。

植物通过调节离子吸收和排泄、合成保护物质以及增强根系结构来适应盐碱胁迫。

这些机制有助于维持水分平衡和细胞内离子浓度的稳定。

4. 干旱胁迫干旱胁迫是指土壤中水分不足,导致植物无法正常生长和发育。

植物通过调节根系结构、合成脱水保护物质、减少蒸腾等机制来适应干旱环境。

这些机制有助于维持水分平衡和保护细胞免受脱水的损害。

二、应对逆境胁迫的策略1. 转录调控植物在逆境胁迫条件下,会调节一系列与逆境应对相关的基因的转录。

这些基因编码的产物可参与调控逆境应答的信号传导、调节激素合成和信号传递、合成保护物质等。

这种转录调控是植物对逆境胁迫做出快速应答的重要机制。

2. 激素信号传递植物通过激素信号传递来调节逆境胁迫下的生理和分子机制。

例如,脱落酸(ABA)在干旱胁迫条件下被大量合成,促进植物进入休眠状态,以降低水分需求。

其他激素如乙烯(ethylene)和赤霉素(gibberellin)也参与了逆境应答的调控过程。

3. 水分调节植物在逆境胁迫时通过调节水分平衡来应对。

根系结构的调整可以帮助植物更好地吸收土壤中的水分。

此外,植物还可以通过调节气孔大小和密度减少蒸腾损失,保持水分供应。

植物对重金属胁迫响应的分子机制

植物对重金属胁迫响应的分子机制

植物对重金属胁迫响应的分子机制植物是人类生活中最为重要的生物资源之一,除了可以作为食物和医药外,还扮演着重要的景观和生态作用。

然而,随着社会的发展和人类活动的增加,环境污染已经成为了影响植物生长发育的重要因素,特别是重金属污染问题愈加突出。

因此,深入了解植物对重金属胁迫响应的分子机制,对于改进重金属污染土壤中植物生长状况,增强植物的重金属抗性以及减轻环境污染的影响具有重大意义。

一、植物对重金属胁迫的响应重金属污染对植物的影响包括抑制植物的生长,导致植物水分失控和光合作用受阻,甚至会引发植物细胞的死亡。

植物根系是植物吸收水分和养分的重要器官,同时也是重金属进入植物体内的重要通道。

研究表明,植物对重金属胁迫的响应包括以下几个方面:1. 重金属在植物根系中的吸收和转运植物的根系对重金属的吸收和转运具有高度的选择性,这取决于不同植物在吸收和排放重金属过程中的调节机制。

特别是在重金属污染土壤中,植物根系对重金属的吸收、转运和应对机制会发生改变。

2. 激活植物自身的防御机制植物对于重金属胁迫的反应与其激活自身的防御机制密切相关。

一些研究表明,植物在受到重金属胁迫后,会启动一系列的生理和分子反应机制,通常包括抗氧化防御、吸收和转运重金属、生成螯合物、减少吸收和转运蛋白等机制。

3. 形态和生理变化受到重金属胁迫的植物会发生形态和生理变化,例如叶片增厚、根长增加、叶色变化等等,这些反应机制能够帮助植物承受重金属胁迫。

二、植物对重金属胁迫的分子机制虽然植物对重金属胁迫的响应是一系列生理和分子反应的结果,但其中的分子反应机制对于植物的重金属抗性和应对机制具有至关重要的作用。

植物对重金属的应答主要是通过调节基因表达水平来实现的。

尤其是调控功能的转录因子,以及一些酶类、离子通道等转运蛋白参与到植物对重金属胁迫的反应和处理中。

1. 植物基因表达对重金属胁迫的响应植物生长发育和逆境响应都与基因表达调节密切相关,对照组和处理组的基因表达水平的比较是了解植物重金属应答的重要窗口。

植物响应环境胁迫的适应机制

植物响应环境胁迫的适应机制

植物响应环境胁迫的适应机制植物作为一种生物体,在不断变化的自然环境中必须适应各种胁迫因素的挑战。

这些胁迫因素包括温度变化、干旱、盐碱土壤、紫外线辐射等,都会对植物的生长和发育产生不利影响。

为了能够存活并完成生命周期,植物发展出了多种适应机制,以应对环境胁迫的挑战。

一、温度胁迫的适应机制1. 冷适应机制:植物在面对低温环境时,通过调节生理和生化过程来适应寒冷。

例如,植物会合成抗寒蛋白,保护细胞结构;调节细胞膜的组成和流动性,以维持细胞结构和功能的稳定。

2. 热适应机制:当植物遭受高温胁迫时,会通过调节渗透调节物、抗氧化剂和热胁迫响应因子等来实现热适应。

这些适应机制有助于维持细胞膜的完整性,稳定细胞内外的离子浓度差异,以及调节代谢过程。

二、干旱胁迫的适应机制1. 水分节约机制:植物在遭受干旱胁迫时,会通过减少水分散失的途径来节约水分。

例如,植物会减缓气孔开放速率,限制蒸腾作用;调节细胞壁水分含量,以提高水分保持能力。

2. 抗氧化保护机制:干旱胁迫会导致植物产生过多的氧自由基,从而损害细胞结构和功能。

为了对抗这种损伤,植物会增加抗氧化酶的活性,以清除自由基并保护细胞。

三、盐碱胁迫的适应机制1. 分离剂排除机制:植物在面对盐碱土壤时,会通过分离剂排除机制来减少离子的负面影响。

这意味着盐离子和毒素会被植物根部的分离层所排除,从而防止它们进入到植物的维管束。

2. 渗透调节机制:植物还会通过调节渗透调节物的积累来适应盐碱胁迫。

这些物质可以增加细胞内的渗透压,以维持细胞的水分平衡。

四、紫外线辐射胁迫的适应机制1. 紫外线吸收机制:植物会通过合成紫外线吸收剂来减少紫外线对细胞的损伤。

这些吸收剂可以吸收并转化紫外线辐射的能量,减少其直接作用于细胞的影响。

2. 细胞膜调节机制:紫外线会引起细胞膜的脂质过氧化,从而损伤细胞。

为了应对这种情况,植物会通过合成抗氧化剂和调节细胞膜的结构和流动性来保护细胞膜的完整性。

总结起来,植物在遭受环境胁迫时,会通过调节生理、生化反应以及细胞结构来适应并保护自身。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

铬胁迫对植物的毒害和抗胁迫机制的概览
【摘要】本文介绍了铬对植物的形态结构,萌发生长,生理过程方面的伤害,以及植物清除氧化胁迫和降低金属离子毒性的简单机理。

【关键词】铬胁迫;生物量;氧化胁迫;植物金属硫蛋白
0.前言
铬是广泛存在于自然环境中重要的重金属污染物之一,有致癌作用。

铬可能来源于火山喷发,然后随雨水或风力进入土壤,水体。

或者通过某些工业制造行业,如金属冶炼,制革等,排放含铬废物,污染环境。

铬元素可能会影响植物从萌发到生长发育的多个生理过程,抑制植物的萌发,降低植物生物量,代谢过程异常,甚至致死。

探究铬对植物的胁迫和植物的抗铬胁迫机制,可以帮助我们提高植物的抗胁迫能力,寻找具有更强抗逆性的品种,利用相关植物来进行土壤或者水体净化,降低环境中的有毒铬离子含量。

1.铬对植物的胁迫伤害
铬会抑制植物生长,干扰植物生物量的积累,增加细胞中的高电子密度物质,降低色素含量,降低抗氧化酶系的活性。

诱导产生活性氧,发生氧化胁迫。

破坏细胞膜和叶绿体,损伤DNA。

还可能导致叶片的缺绿病。

1.1对植物形态的影响
植物的根是首先受到重金属元素伤害的部位,在植物中,绝大部分的铬积累在根中,而较少向叶片运输。

六价铬比三价铬更有植物毒性。

铬元素可以抑制种子萌发和幼苗生长,打破植物的水和营养平衡。

通过电镜观察经铬处理植物的超微结构,可以知道,铬胁迫会减少叶片中栅栏组织和海绵组织细胞数量。

增加木质部和韧皮部细胞的细胞壁中的高电子密度物质和液泡数量。

植物根细胞发生一定程度的扭曲变形,并高度空泡化,产生致密的溶酶体,并且会产生质壁分离现象。

1.2铬胁迫对呼吸作用的影响
铬可以抑制细胞中呼吸链上单电子的传递。

铜或者铁载体发生氧化还原反应,铬在线粒体中被细胞色素运输转运,还原细胞色素。

被还原的细胞色素血红素作为铬结合载体,阻碍电子转运。

铬会结合在复合体IV上的cyta3,从而抑制细胞色素氧化酶的活性,从而干扰正常的呼吸作用。

有研究显示,根细胞中的线粒体中的细胞色素b区域可以产生超氧根负离子,参与氧化胁迫。

1.3铬的吸收对光合作用的影响
三价铬和六价铬都会降低叶绿素含量(叶绿素总体含量,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素都下降)。

铬离子会降低5-氨基乙酰丙酸(ALA)脱水酶含量,对它催化ALA合成叶绿素的过程产生影响,从而降低叶绿素含量。

因为结构上一定的相似性,六价铬可以替代许多酶活性位点上的镁离子,改变叶绿体的超微结构,类囊体和叶绿体膜结构变化,类囊体排布混乱。

从而抑制光合作用。

在某些水生植物中,经铬处理后胡萝卜素含量上升,可以作为抗氧化剂来清除ROS。

铬还可以抑制希尔反应,同时影响光反应和暗反应。

1.4铬胁迫诱导的氧化伤害
正常生理代谢中,需要氧气来产生能量。

在氧气分子被还原为水的过程中,会产生活性氧(ROS),包括超氧阴离子自由基(O2.-),过氧化氢(H2O2),羟自由基(OH。

),单线态氧(1O2)。

在相关研究中发现,受到胁迫的植物根细胞内刚开始超氧负离子明显增加,然后过氧化氢缓慢增加。

与细胞当中不同种类活性氧的产生过程一致。

过氧化氢可以作为第二信使激发植物的应激反应。

铬可以参加芬顿反应,起到很强的氧化作用。

在与谷胱甘肽,NADH,和双氧水的反应中,铬还原产生羟基自由基,诱发氧化胁迫。

2.植物抗胁迫能力
氧化胁迫会诱导抗氧化代谢。

主要包括抗氧化酶和非酶抗氧化物质。

2.1非酶促保护系统清除活性氧
非酶抗氧化物质主要包括抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)等。

GSH 是由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸组成的富含-SH的三肽,可通过AsA-GSH循环代谢参与清除H2O2。

GSH和AsA在细胞中都可以将六价铬转化为三价铬。

铬处理时,AsA在植物体内不受明显影响,GSH有明显的增高。

这可能是因为,缺乏较强的抗氧化酶系统的作用,这两种非酶物质只能起到辅助作用。

铬在细胞中的吸收是通过膜转运体(硫酸盐载体)。

2.2酶促保护系统清除活性氧
抗氧化酶主要包括超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),愈创木酚过氧化物酶(GPx),过氧化物酶(POD),谷胱甘肽还原酶(GR)等。

SOD的功能是将O2-歧化为H2O2。

SOD的活性增加与对金属盐胁迫的耐受有关。

在较高浓度铬的胁迫下,GPx和GR的下降以及SOD的上升不足以补偿铬带来的氧化胁迫。

CAT可以分解过氧化氢,同时产生·OH,氧气和水,CAT位于过氧化物酶体可以避免过氧化氢向叶绿体内渗透,减轻金属伤害。

在铬胁迫的条件下,不同浓度的铬可以诱导或抑制CAT活性。

GPx(愈创木酚还原酶)在植物体内参与了许多生理过程,包括木质化,脯氨酸蛋白质的交联,可溶性酚醛的氧化和降解。

还会涉及叶绿素降解,细胞衰老和过氧化氢的形成。

2.3去除铬胁迫毒性系统的重要组成
2.3.1植物螯合蛋白和金属硫蛋白
在消除铬元素毒性中起作用。

植物螯合蛋白(PCs)和金属硫蛋白(MTs)会螯合和阻隔金属离子。

植物螯合蛋白是植物体内产生的,由酶催化合成的富含半胱氨酸的多肽物质。

随金属离子浓度增加,胁迫时间延长,螯合肽量增加,分子质量增加。

PCs含巯基(-SH),而-SH 与金属离子结合形成硫肽复合物,螯合金属离子,其结合态主要存在于液泡中。

液泡的分隔作用可以降低铬胁盐的毒害作用。

或者细胞可以通过一些转运蛋白,将这些复合物转运到胞外。

PCs还可以保护对铬较为敏感的酶的活性。

生物体内的金属巯基蛋白(MT)与PCs有类似的结构功能,通过络合铬离子来降低毒性。

2.3.2有机酸
根系中的分泌作用将对减轻重金属离子毒害起到重要作用[28]。

根细胞中的有机酸如柠檬酸,苹果酸,组氨酸等,在体内积累,降低细胞水势,促进细胞吸水。

可以作为必需配体结合金属离子,与溶液中高溶解度的铬离子结合,使之成为低毒的螯合态复合物。

植物在受到铬胁迫时,其根系分泌有机酸的能力发生变化,以应对胁迫。

3.结论
铬对于植物的胁迫伤害是各时期,多方面的。

根对于铬的积累明显高于其他部位,受到的胁迫伤害也更明显。

因此,关于叶片部位的铬胁迫有待于进一步研究。

植物受到胁迫现象产生和机理紧密相关。

由于一定浓度的铬胁迫会抑制淀粉酶活性和光合作用,因此生物量的积累受到抑制。

因为铬会干扰正常的呼吸作用,不能够(下转第39页)(上接第26页)正常地为植物提供能量,也会干扰生理代谢过程。

关于重金属离子的输、积累以及植物体内抗胁迫过程的基因水平的原理和调控有待进一步总结。


【参考文献】
[1]邱文革,张建云.动物营养中的微量元素铬[J].饲料研究,1993(1).
[2]全先庆,张小茜.植物耐受重金属胁迫细胞机制研究进展[J].安徽农业科学[J].2006,34(5):850-852,902.
[3]葛才林,杨小勇.重金属胁迫对水稻萌发种子淀粉酶活性的影响[J].西北农林科技大学学报,2002,30(3).
[4]张立军等.植物生理学[M].科学出版社.。

相关文档
最新文档