重金属锌、镉对植物生理生化指标的影响【文献综述】

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1、毕业设计文献综述生物科学重金属锌、镉对植物生理生化指标的影响[摘要]随着工业生产的发展，环境中的重金属含量也明显的增加，由此产生的环境污染也随之出现，对人、动物、植物的生存环境产生了较大影响。本文综述了锌、镉两种重金属对植物种子和幼苗时期的胁迫影响，研究其在植株体内的运输与分布、对植株生长发育及生理生化代谢的影响，并从研究结果中得到可靠依据，以期得到一种可行的利用植物来净化土壤中的重金属的方法。[关键词]重金属；胁迫；植物金属矿产资源是不可再生资源，对国民经济的发展起着重要作用。但是矿山的开发及其一系列采矿、选矿以及加工程序都是高污染过程，尤其对河流、土壤、植物的污染表现

2、更为直接性和危险性[1]。这些物质中的重金属污染物进入土壤后，主要积存于土壤耕作层，难于消除。土壤环境受重金属污染后，使作物表现出生长迟缓、植株矮小、叶片褪绿等症状[2]，并影响作物产量[3]。重金属还对植物的生理生化特性和营养元素的吸收等有多方面的影响[4-7]。同时不同重金属的含量超过一定限度对不同植物品质会产生不同的危害作用[8-11]。Zn2+是人类健康不可缺少的元素，它广泛存在于人体肌肉及骨骼中，但其含量甚微，一旦超量就会产生严重后果。过量的Zn2+能引起植物根系活力降低，并抑制根在土壤中的分布，影响植物对营养元素的吸收，使植物矮化。同时Zn2+能使叶片脯氨酸含

3、量增加，叶片生长期缩短[12]。Cd2+是环境中危害较大的重金属之一，由于采矿、污灌、空气污染和化肥施用等引起的土壤Cd2+污染日趋严重，给农作物和人畜健康造成很大危害[13]。1.Zn污染及其对植物的影响1.1.Zn2+污染及其来源锌（Zn）是植物体内必需的微量元素之一，具有重要的生理功能和营养作用。Zn可以作为六大类功能酶中不同的辅助因子成分，可以调节酶的活性[14]；影响DNA、RNA聚合酶进而影响核酸和蛋白质的合成[15]；维持生物膜功能的完整性8[16]。土壤锌污染源主要是铅锌冶炼厂、铅锌矿开采和电镀（镀锌）工业“三废”的排放。一般铅锌冶炼厂的废水中，Zn2+的

4、浓度为60~170mg/L。金属矿山废水为0.35～25.0mg/L，电镀废水为100mg/L，这些工业排放都造成了农田土壤的锌污染，如华南某铅锌矿区周围农田的土壤含Zn2+量为690.6～4025mg/kg，平均达到1374mg/kg，为该区对照土壤的5.4倍[17]。目前，中国受Zn、Cd等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5，其中工业“三废”污染耕地为1000万hm2，污水灌溉农田为330万hm2[18]。于是，在这些农田中生长的各类植物，都受到了不同程度的重金属污染，由此引发的农田重金属污染事件也越来越多。1.2Zn2+污染对植物的危害1.2

5、.1Zn2+对植物种子萌发的影响张义贤研究了6种重金属离子对大麦种子的毒害效应。结果表明，Zn等不同重金属均能抑制种子萌发，并且浓度越大，作用时间越长，抑制效应越强。小麦种子发芽率随着Zn2+浓度的提高呈下降趋势，l0mg/LZn2+处理的发芽率高于对照，20、40、80mg/LZn2+处理几乎不影响发芽率，只有当Zn2+浓度达到160和320mg/L，种子发芽率才受到明显的抑制[19]。研究结果证明，在Zn2+胁迫下，植物种子萌发受到抑制的可能与抑制酶活性有关。淀粉酶和脱氢酶是最能反映植物种子萌发期生长状况的两种酶，小麦种子出芽后24h整株的ɑ-淀粉酶活性出现低浓度Zn

6、2+促进和高浓度Zn2+抑制的变化[20]。重金属Zn2+胁迫抑制淀粉酶活性，即抑制种子内储藏淀粉的分解，从而影响种子萌发所需的物质和能量，致使种子萌发受到抑制。1.2.2Zn2+对细胞超微结构的影响植物细胞是植物生命体最基本的组成部分。叶绿体（质体）、细胞核和线粒体是最核心的三种细胞器，承担着细胞生命活动的主要功能[21]。重金属Zn2+在植物体内的积累超过一定值后，就会对植物细胞的超微结构产生损伤。有关重金属Zn2+对藻类植物细胞超微结构的损伤已有大量报道，苏秀榕等的研究表明，扁藻细胞的叶绿体和细胞核对Zn2+敏感。利用透射电镜研究Zn2+对绿色巴夫藻的毒性效应，实验

7、结果表明，15mg/LZnSO4·7H2O处理下，藻细胞的叶绿体结构严重受损[22]；Zn2+8中毒的三角褐指藻细胞中，囊状体的类囊体大多溶解消失，核膜破裂，核消失，线粒体外膜粘连或破裂，内嵴明显减少有的呈空泡[23]。Zn2+主要使膜系统受损伤，且与保护酶系统活性的紊乱相吻合；Zn2+不仅削弱了叶内抗氧化酶系统——SOD、POD、CAT等对植物细胞的保护能力，而且对各细胞器结构也造成了严重破坏[24]。因此造成对植物细胞膜结构和生理生化反应的整体伤害，最终将加速植物的衰老和死亡。1.2.3Zn2+对植物生理功能的影响Zn2+