植物中的耐铝机制课件.ppt

1、 在植物中的铝毒机理及耐铝机制 主要内容一、土壤中铝的介绍二、铝的毒害机理三、植物中的耐铝机制 铝(Al)是地壳中含量最丰富的金属元素，通常以难溶性硅酸盐或氧化铝的形式存在，对植物 没有毒害；但在酸性条件下(pH5)，铝会从土壤 胶体中溶出，形成活化的对植物产生毒害作用的Al3+，成为植物生长发育的一个主要限制因素。铝毒是酸性土壤作物生产的主要限制因子之一。目前酸性土壤占我国耕地面积的21%，占全世界可耕作土地的40%；且近年来，随着全球环境的日益恶化，酸沉降加速了土壤酸化，导致土壤中铝的大量活化，严重制约植物的生长、农作物增产增收，导致森林衰退、森林生态系统恶化，造成经济、生态和社会效益的极

2、大损失。一些微生物对铝具有很高的耐性，微生物由于其结构简单，繁殖快，遗传操作便利等优点，为深入研究耐铝机制提供了很多便利。pH pH对土壤中不同形态铝的含量和平均电荷的影响对土壤中不同形态铝的含量和平均电荷的影响+33.00相对活性(%)4.0 5.06.0 7.08.09.020406080100Al(OH)3Al(OH)4-Al(OH)2+AlOH2+Al3+0+1+2+1-1-2平均电荷平均电荷我国的土壤类型的分类植物中的铝毒症状 目前比较一致的结论是铝对植物主要毒害症状为抑制根伸长生长和引起根尖结构的破坏，这也是常用来测定铝毒害程度的指标。铝对根尖细胞的毒害作用表现在：根冠细胞淀粉粒数

3、目减少，高尔基体崩解，肿胀脱落，证实铝首先影响这些细胞的功能。受铝毒影响，表皮、皮层和内皮层细胞迅速自溶，然后肿胀解体，初生根和侧根分生组织也解体。一 对细胞壁的影响 铝在根尖细胞壁上的积累是铝对植物根尖产生铝毒的先决条件，是植物铝毒敏感性的重要特征。一种观点认为由于细胞壁带负电荷，外缘阳离子能通过离子交换的形式结合到细胞壁，细胞壁阳离子交换能力越强，Al3+结合到壁上就越多，毒害就会越大。另一种观点认为果胶是Al 结合到细胞壁的主要位点。果胶是一种富含半乳糖醛酸的多糖，是初生细胞壁的主要成分。第二 铝毒害的机理二 诱导细胞死亡机理 Ikegawa等人用铝处理烟草悬浮细胞时发现，在铝处理过程中

4、或铝处理后无铝恢复培养过程，细胞生长受到很大抑制，并伴随大量的细胞死亡，因此，推测铝毒引起的细胞生长抑制很可能是通过铝诱导细胞死亡来实现的。最近的一些研究表明，铝毒能诱导动植物细胞产生活性氧，并激活一些氧化酶的活性。目前，关于铝对根系毒害效应的生理机制还不是很清楚。Morimura认为，铝的影响主要是抑制根尖分生组织的细胞分裂。第二 铝毒害的机理三 对细胞营养物质代谢的影响 铝可与果胶质结合，竟争K、Ca、Mg、Cu等 在根细胞膜上的吸附位点，抑制水分和离子的吸收和转运，干扰Fe3+Fe2+转变，诱导缺铁症，还可在根表或质外体与磷发生沉淀，使磷吸收受阻。在铝的长时间处理中,铝毒常常表现为Ca的

5、缺乏，所以有人认为铝毒抑制根的伸长可能是通过抑制Ca2+的转运来实现的。第二 铝毒害的机理一 根边缘细胞对铝毒的缓解作用 根边缘细胞是从根冠表皮游离出来并聚集在根尖周围的一群特殊细胞。它不仅可使正在突进的根尖免受机械损伤，而且可以充当根尖吸收铝的保护屏障。根边缘细胞在根尖产生并聚集根尖周围，因此，在抵抗铝毒中具有重要作用。第三 植物的耐铝机制 二 有机酸的鳌合作用 很多研究表明，耐铝植物的根在铝胁迫下可分泌大量的有机酸，在根区与铝鳌合，减少铝进入细胞的量，同时已经进入根系细胞的铝经过与有机酸鳌合也能减低毒性。研究最多的缓解铝毒性的有机酸有柠檬酸、苹果酸。另外，Jian F M等研究表明，在铝毒(含AlCl3培养液)胁迫下，30min 内即可诱导耐铝毒荞麦根系中分泌大量草酸，且分泌量与铝离子浓度基本上呈线性关系。第三 植物的耐铝机制3细胞壁对铝离子的固定作用 植物细胞壁具有很强的络合阳离子的能 力，因此表皮细胞和叶肉细胞的细胞壁可以 与铝结合，阻止铝进入细胞内。第三 植物的耐铝机制 谢谢 谢！谢！