环境污染与植物抗性

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1、环境污染与植物抗性一、环境污染与植物生长　　随着近代工业的发展，厂矿、居民区、现代交通工具等所排放的废渣、废气和废水越来越多，扩散范围越来越大，再加上现代农业因大量使用农药化肥等化学物质，引起残留的有害物质的增加，环境污染(environmentalpollution)日趋严重。　　环境污染不仅直接危害人类的健康与安全，而且对植物生长发育带来很大的危害，如引起严重减产。污染物的大量聚集，可以造成植物死亡甚至可以破坏整个生态系统。　　环境污染可分为大气、水体、土壤和生物污染。其中以大气污染和水体污染对植物的影

2、响最大，不仅范围广，接触面积大，而且容易转化为土壤污染和生物污染。二、大气污染　　(一)大气污染物　　对植物有毒的大气污染物是多种多样的，主要有二氧化硫(SO2)、氟化氢(HF)、氯气(C12)以及各种矿物燃烧的废气等。有机物燃烧时一部分未被燃烧完的碳氢化合物如乙烯、乙炔、丙烯等对某些敏感植物也可产生毒害作用；臭氧(O3)与氮的氧化物如二氧化氮(NO2)等也是对植物有毒的物质；其它如一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)超过一定浓度对植物也有毒害作用。　　图11-18大气污染对植物的伤害程度及影响因素　　(刘

3、祖祺、张石城，植物抗性生理学，1994)　　此外，光化学烟雾对植物的伤害非常严重。所谓光化学烟雾(photochemicalsmog)是指工厂、汽车等排放出来的氧化氮类物质和燃烧不完全的烯烃类碳氢化合物，在强烈的紫外线作用下，形成的一些氧化能力极强的氧化性物质，如O3、NO2、醛类(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(peroxyacetylnitrate,PAN)等。早在40年代初期，美国洛杉矶地区曾因光化学烟雾使大面积的农作物和百余万株松树遭受伤亡。　　(二)大气污染物的侵入途径与伤害方式　　很多植物对大气污染

4、敏感，容易受到伤害。因为植物有大量的叶片，在不断地与空气进行着气体交换，且植物根植于土壤之中，固定不动、无法躲避污染物的侵入。大气污染对植物的伤害程度和影响因素可用图11-18表示。污染物浓度大、暴露次数多、持续时间长时对植物的伤害就大，另外，大气污染对植物伤害的程度还受内外因素影响。　　1.侵入的部位与途径植物与大气接触的主要部位是叶，所以叶最易受到大气污染物的伤害。花的各种组织如雌蕊的柱头也很易受污染物伤害而造成受精不良和空瘪率提高。植物的其它暴露部分，如芽、嫩梢等也可受到侵染。　　气体进入植物的主要途

5、径是气孔。白天气孔张开，既有利于CO2同化，也有利于有毒气体进入。有的气体直接对气孔开度有影响，如SO2促使气孔张开，增加叶片对SO2的吸收；而O3则促使气孔关闭。另外，角质层对HF和HCl有相对高的透性，它是后二者进入叶肉的主要途径。　　2.伤害方式污染物进入细胞后如积累浓度超过了植物敏感阈值即产生伤害，危害方式可分为急性、慢性和隐性三种。　　(1)急性伤害指在较高浓度有害气体短时间(几小时、几十分钟或更短)的作用下所发生的组织坏死。叶组织受害时最初呈灰绿色，然后质膜与细胞壁解体，细胞内含物进入细胞间隙，

6、转变为暗绿色的油浸或水渍斑，叶片变软，坏死组织最终脱水而变干，并且呈现白色或象牙色到红色或暗棕色。　　(2)慢性伤害指由于长期接触亚致死浓度的污染空气，而逐步破坏叶绿素的合成，使叶片缺绿，变小，畸形或加速衰老，有时在芽、花、果和树梢上也会有伤害症状。　　(3)隐性伤害从植株外部看不出明显症状，生长发育基本正常，只是由于有害物质积累使代谢受到影响、导致作物品质和产量下降。　　（三）主要大气污染物对植物的伤害　　1.SO2硫是植物必需矿质元素之一，植物中所需的硫一部分来自大气中，因此一定浓度的SO2对植物是有利

7、的。但大气中含硫如超过了植物可利用的量，就会对植物造成伤害。据研究，SO2对植物慢性伤害阈值的范围约在25～150μg·m-3。　　（1）伤害症状不同植物对SO2的敏感性相差很大。总的来说，草本植物比木本植物敏感，木本植物中针叶树比阔叶树敏感，阔叶树中落叶的比常绿的敏感，C3植物比C4植物敏感。植物受SO2伤害后的主要症状为：①叶背面出现暗绿色水渍斑，叶失去原有的光泽，常伴有水渗出；②叶片萎蔫；③有明显失绿斑，呈灰绿色；④失水干枯，出现坏死斑。　　(2）伤害机理SO2通过气孔进入叶内，溶化于细胞壁的水分中，

8、成为重亚硫酸离子（HSO3-)和亚硫酸离子(SO32-),并产生氢离子(H+)，这三种离子会伤害细胞。　　图11-19-菠菜暴露在2.0μl·L-1SO2中酶活性与光合速率关系　　↓—SO2暴露;↑—SO2暴露中止(Tanaka,1988)　　①直接伤害。H+降低细胞pH值，干扰代谢过程；SO32-、HSO3-直接破坏蛋白质的结构，使酶失活。如卡尔文循环中的核糖-5-磷酸激酶(Ru5PK)、NADP甘油醛-3-