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植物对镉的耐性机理研究进展摘要：综述近年来国内外关于镉对植物伤害与植物耐镉机理的相关研究成果，并对该研究领域的一些重点问题进行了展望。关键词：植物；镉；伤害；耐性机理中图分类号：文献标识码A文章编号1007-573902-0112-02近年来，由于工业“三废”的排放、各种化学产品的使用，以及不合理的农业管理措施，导致镉污染日益严重。全世界每年由于人为因素向环境中释放的镉有30000t左右[1]，其中82%～94%的镉进入到土壤中。据报道，我国受镉污染的农田面积已达20000hm2，且有逐渐加重的趋势。镉不是植物生长发育所必需的元素，但易被植物吸收，本身具有高移动性和高毒害性，通过食物链进入人体后，会导致神经和肾功能异常，骨骼病变，并能引发骨痛病、肺气肿、高血压等多种疾病。因此，研究镉对植物的毒害及其耐性机理，对于农业生产、环境治理及生态保护都有重要意义；同时可进一步提高人们的环保及保健意识，促进无公害食品生产的发展。本文仅就近年来国内外有关这方面的研究成果进行简要概述。1镉对植物的伤害镉对植物生长的影响镉能抑制细胞和整个植株的生长。丁海东等研究水培下不同浓度Cd2+对番茄幼苗生长的影响，发现，随浓度增大，生长受到抑制，生物量积累下降。宋松泉等用不同浓度的Cd2+处理玉米种子，结果表明，在0～的Cd2+范围内，发芽率、幼苗生长量均随胁迫浓度的增大而降低。刘莉对水稻幼苗的研究也得到类似结果。刘东华等通过研究Cd2+对洋葱根尖的生长及细胞分裂的影响，认为Cd2+通过影响钙调蛋白参与纺锤丝微管蛋白的组装和拆卸从而阻止了细胞的分裂。镉对植物光合作用的影响镉是光合作用的一种有效抑制剂。镉进入植物体内，首先影响光合色素，使叶绿素含量下降，进而影响光合功能。Lagriffoul研究指出，～25μmolCd2+溶液培养的14日龄玉米，在Cd2+浓度大于μmol时第4片叶的叶绿素含量显着减少。VanAssche等认为，导致叶绿素含量下降的原因是由于镉抑制原叶绿素酸酯还原酶活性，影响了氨基-γ-酮戊二酸的合成。此外，镉还破坏植物的光合系统。杨丹慧等[10]的研究结果表明，镉对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ均有影响，但对后者影响更为显着。镉对植物呼吸作用的影响镉处理可使植物气孔阻力增加，直接影响保卫细胞中离子和水分迁移。Cd2+可以增加线粒体H+的被动通透性，阻止线粒体的氧化磷酸化作用。彭鸣等[11]曾在研究Cd2+对玉米幼苗伤害时观察到质体基粒肿胀或解体的现象。王逸群等[12]研究发现，随着Cd2+浓度的提高，水稻叶肉细胞中的线粒体受毒害程度逐渐加重，线粒体膜结构受损，内嵴逐渐解体。众所周知，线粒体是植物体内呼吸作用的场所，其内嵴正是ATP合成酶复合体分布的场所。线粒体结构的受损、内嵴的解体意味着呼吸作用和合成ATP过程受阻。镉对植物酶活性的影响镉能产生氧化胁迫，损伤主要的生物大分子，增加膜脂过氧化作用，抑制超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性。上述3种酶都是植物清除体内过量的自由基、适应逆境胁迫的重要酶类，被统称为植物保护酶系统[13]。邵国盛等[14]试验发现，在镉胁迫下，水稻SOD、POD和CAT活性随镉水平的提高而下降。此外，镉还抑制淀粉酶、固氮酶、核糖核酸酶等多种酶的活性[15]。有研究认为，镉可能是直接取代这些酶活性中心的金属元素或与酶的半胱氨酸残基结合，从而抑制这些酶的活性[16]。2植物对镉的耐性机理1限制镉的吸收和转运植物通过限制对重金属的吸收，降低体内的重金属浓度[17]。Chardonnens等[18]在Euglenagracilis和Silenevulgaris中观察到，Cd2+耐性生态型的叶片中，Cd2+浓度低于敏感生态型，可能的机制是耐性生态型通过限制Cd2+的吸收而解毒。此外，有研究表明，白羽扇豆根细胞具有排出Cd2+的功能[19]。植物这一避免吸收和排出Cd2+的机制还需进一步研究。2区域化作用区域化被认为是一种很有效的解毒途径，通过把Cd2+运输到代谢不活跃的器官或者亚细胞区域从而达到解毒的目的。研究认为，细胞壁是保护植物细胞的第一道屏障，组成细胞壁的纤维素、木质素等物质具有丰富的羧基、羟基、醛基等活泼基团，Cd2+穿过细胞壁时，有一部分会在此与这些基团结合形成沉淀，阻止了大量的Cd2+进入原生质内，从而减轻其毒害[20]。Nishzono[21]发现，Athyriumyokoscense根系细胞壁中积累大量Cd2+，占整个细胞总量的79%～90%。另外，液泡区域化作用在高等植物对重金属的耐性和解毒中起着重要作用。Cd2+储存在液泡中可以减少Cd2+对细胞质基质及细胞器中各种生理代谢活动的伤害[22]。如对镉胁迫具有较强的适应性，而缺乏将Cd2+运入液泡的Cd-GSH复合物运输体的突变体对镉胁迫较敏感[23]。3螯合作