植物中的耐鋁機制

1、 在植物中的鋁毒機理及耐鋁機制 主要內(nèi)容一、土壤中鋁的介紹二、鋁的毒害機理三、植物中的耐鋁機制 鋁(Al) 是地殼中含量最豐富的金屬元素，通常以難溶性硅酸鹽或氧化鋁的形式存在，對植物 沒有毒害；但在酸性條件下(pH5)，鋁會從土壤 膠體中溶出，形成活化的對植物產(chǎn)生毒害作用的Al3+ ，成為植物生長發(fā)育的一個主要限制因素。 鋁毒是酸性土壤作物生產(chǎn)的主要限制因子之一。 目前酸性土壤占我國耕地面積的21%，占全世界可耕作土地的40% ；且近年來，隨著全球環(huán)境的日益惡化，酸沉降加速了土壤酸化，導(dǎo)致土壤中鋁的大量活化，嚴(yán)重制約植物的生長、農(nóng)作物增產(chǎn)增收，導(dǎo)致森林衰退、森林生態(tài)系統(tǒng)惡化，造成經(jīng)濟、生態(tài)和社

2、會效益的極大損失。 一些微生物對鋁具有很高的耐性 ，微生物由于其結(jié)構(gòu)簡單，繁殖快，遺傳操作便利等優(yōu)點，為深入研究耐鋁機制提供了很多便利。 pH pH對土壤中不同形態(tài)鋁的含量和平均電荷的影響對土壤中不同形態(tài)鋁的含量和平均電荷的影響+33.00相對活性 (%)4.0 5.06.0 7.08.09.020406080100Al(OH)3Al(OH)4-Al(OH)2+AlOH2+Al3+0+1+2+1-1-2平均電荷平均電荷我國的土壤類型的分類植物中的鋁毒癥狀 目前比較一致的結(jié)論是鋁對植物主要毒害癥狀為抑制根伸長生長和引起根尖結(jié)構(gòu)的破壞，這也是常用來測定鋁毒害程度的指標(biāo)。 鋁對根尖細(xì)胞的毒害作用表現(xiàn)

3、在：根冠細(xì)胞淀粉粒數(shù)目減少，高爾基體崩解，腫脹脫落，證實鋁首先影響這些細(xì)胞的功能。受鋁毒影響，表皮、皮層和內(nèi)皮層細(xì)胞迅速自溶，然后腫脹解體，初生根和側(cè)根分生組織也解體。一 對細(xì)胞壁的影響 鋁在根尖細(xì)胞壁上的積累是鋁對植物根尖產(chǎn)生鋁毒的先決條件，是植物鋁毒敏感性的重要特征。 一種觀點認(rèn)為由于細(xì)胞壁帶負(fù)電荷，外緣陽離子能通過離子交換的形式結(jié)合到細(xì)胞壁， 細(xì)胞壁陽離子交換能力越強，Al3+結(jié)合到壁上就越多，毒害就會越大。 另一種觀點認(rèn)為果膠是Al 結(jié)合到細(xì)胞壁的主要位點。果膠是一種富含半乳糖醛酸的多糖，是初生細(xì)胞壁的主要成分。 第二 鋁毒害的機理二 誘導(dǎo)細(xì)胞死亡機理 Ikegawa等人用鋁處理煙草懸

4、浮細(xì)胞時發(fā)現(xiàn)，在鋁處理過程中或鋁處理后無鋁恢復(fù)培養(yǎng)過程，細(xì)胞生長受到很大抑制，并伴隨大量的細(xì)胞死亡，因此，推測鋁毒引起的細(xì)胞生長抑制很可能是通過鋁誘導(dǎo)細(xì)胞死亡來實現(xiàn)的。 最近的一些研究表明，鋁毒能誘導(dǎo)動植物細(xì)胞產(chǎn)生活性氧，并激活一些氧化酶的活性。 目前，關(guān)于鋁對根系毒害效應(yīng)的生理機制還不是很清楚。Morimura認(rèn)為，鋁的影響主要是抑制根尖分生組織的細(xì)胞分裂。 第二 鋁毒害的機理三 對細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響 鋁可與果膠質(zhì)結(jié)合，竟?fàn)嶬、Ca、Mg、Cu等 在根細(xì)胞膜上的吸附位點，抑制水分和離子的吸收和轉(zhuǎn)運，干擾Fe3+Fe2+轉(zhuǎn)變，誘導(dǎo)缺鐵癥，還可在根表或質(zhì)外體與磷發(fā)生沉淀，使磷吸收受阻。 在鋁

5、的長時間處理中,鋁毒常常表現(xiàn)為Ca的缺乏，所以有人認(rèn)為鋁毒抑制根的伸長可能是通過抑制Ca2+的轉(zhuǎn)運來實現(xiàn)的。 第二 鋁毒害的機理一 根邊緣細(xì)胞對鋁毒的緩解作用 根邊緣細(xì)胞是從根冠表皮游離出來并聚集在根尖周圍的一群特殊細(xì)胞。它不僅可使正在突進的根尖免受機械損傷，而且可以充當(dāng)根尖吸收鋁的保護屏障。 根邊緣細(xì)胞在根尖產(chǎn)生并聚集根尖周圍， 因此，在抵抗鋁毒中具有重要作用。 第三 植物的耐鋁機制 二 有機酸的鰲合作用 很多研究表明，耐鋁植物的根在鋁脅迫下可分泌大量的有機酸，在根區(qū)與鋁鰲合，減少鋁進入細(xì)胞的量，同時已經(jīng)進入根系細(xì)胞的鋁經(jīng)過與有機酸鰲合也能減低毒性。研究最多的緩解鋁毒性的有機酸有檸檬酸、蘋果酸。 另外，Jian F M等研究表明，在鋁毒( 含AlCl3培養(yǎng)液) 脅迫下，30min 內(nèi)即可誘導(dǎo)耐鋁毒蕎麥根系中分泌大量草酸，且分泌量與鋁離子濃度基本上呈線性關(guān)系。第三 植物的耐鋁機制3