植物中的耐鋁機制課件

在植物中的鋁毒機理

及耐鋁機制

在植物中的鋁毒機理

及耐鋁機制1主要內(nèi)容一、土壤中鋁的介紹二、鋁的毒害機理三、植物中的耐鋁機制主要內(nèi)容一、土壤中鋁的介紹2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(pH<5)，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。鋁(Al)是地殼中含量最豐富的金屬3

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。

4pHpH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(%)4.05.06.07.08.09.020406080100Al(OH)3Al(OH)4-Al(OH)2+AlOH2+Al3+0+1+2+1-1-2平均電荷平均電荷pHpH對土壤中不同形態(tài)鋁的含量和平均電荷的影響+33.05我國的土壤類型的分類我國的土壤類型的分類6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。鋁對根尖細胞的毒害作用表現(xiàn)在：根冠細胞淀粉粒數(shù)目減少，高爾基體崩解，腫脹脫落，證實鋁首先影響這些細胞的功能。受鋁毒影響，表皮、皮層和內(nèi)皮層細胞迅速自溶，然后腫脹解體，初生根和側(cè)根分生組織也解體。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7一對細胞壁的影響

鋁在根尖細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。一種觀點認為由于細胞壁帶負電荷，外緣陽離子能通過離子交換的形式結(jié)合到細胞壁，細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。另一種觀點認為果膠是Al結(jié)合到細胞壁的主要位點。果膠是一種富含半乳糖醛酸的多糖，是初生細胞壁的主要成分。第二鋁毒害的機理一對細胞壁的影響第二鋁毒害的機理8二誘導(dǎo)細胞死亡機理

Ikegawa等人用鋁處理煙草懸浮細胞時發(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，細胞生長受到很大抑制，并伴隨大量的細胞死亡，因此，推測鋁毒引起的細胞生長抑制很可能是通過鋁誘導(dǎo)細胞死亡來實現(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認為，鋁的影響主要是抑制根尖分生組織的細胞分裂。第二鋁毒害的機理二誘導(dǎo)細胞死亡機理第二鋁毒害的機理9三對細胞營養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響鋁可與果膠質(zhì)結(jié)合，竟爭K、Ca、Mg、Cu等在根細胞膜上的吸附位點，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。在鋁的長時間處理中,鋁毒常常表現(xiàn)為Ca的缺乏，所以有人認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。第二鋁毒害的機理三對細胞營養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響第二鋁毒害的機理10一根邊緣細胞對鋁毒的緩解作用根邊緣細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一根邊緣細胞對鋁毒的緩解作用第三植物的耐鋁11二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，減少鋁進入細胞的量，同時已經(jīng)進入根系細胞的鋁經(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，JianFM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二有機酸的鰲合作用第三植物的耐鋁機制12細胞壁對鋁離子的固定作用植物細胞壁具有很強的絡(luò)合陽離子的能力，因此表皮細胞和葉肉細胞的細胞壁可以與鋁結(jié)合，阻止鋁進入細胞內(nèi)。第三植物的耐鋁機制細胞壁對鋁離子的固定作用第三植物的耐鋁機制13謝謝！謝謝！14在植物中的鋁毒機理

及耐鋁機制

在植物中的鋁毒機理

及耐鋁機制15主要內(nèi)容一、土壤中鋁的介紹二、鋁的毒害機理三、植物中的耐鋁機制主要內(nèi)容一、土壤中鋁的介紹16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(pH<5)，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。鋁(Al)是地殼中含量最豐富的金屬17

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。

18pHpH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(%)4.05.06.07.08.09.020406080100Al(OH)3Al(OH)4-Al(OH)2+AlOH2+Al3+0+1+2+1-1-2平均電荷平均電荷pHpH對土壤中不同形態(tài)鋁的含量和平均電荷的影響+33.019我國的土壤類型的分類我國的土壤類型的分類20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。鋁對根尖細胞的毒害作用表現(xiàn)在：根冠細胞淀粉粒數(shù)目減少，高爾基體崩解，腫脹脫落，證實鋁首先影響這些細胞的功能。受鋁毒影響，表皮、皮層和內(nèi)皮層細胞迅速自溶，然后腫脹解體，初生根和側(cè)根分生組織也解體。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21一對細胞壁的影響

鋁在根尖細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。一種觀點認為由于細胞壁帶負電荷，外緣陽離子能通過離子交換的形式結(jié)合到細胞壁，細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。另一種觀點認為果膠是Al結(jié)合到細胞壁的主要位點。果膠是一種富含半乳糖醛酸的多糖，是初生細胞壁的主要成分。第二鋁毒害的機理一對細胞壁的影響第二鋁毒害的機理22二誘導(dǎo)細胞死亡機理

Ikegawa等人用鋁處理煙草懸浮細胞時發(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，細胞生長受到很大抑制，并伴隨大量的細胞死亡，因此，推測鋁毒引起的細胞生長抑制很可能是通過鋁誘導(dǎo)細胞死亡來實現(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認為，鋁的影響主要是抑制根尖分生組織的細胞分裂。第二鋁毒害的機理二誘導(dǎo)細胞死亡機理第二鋁毒害的機理23三對細胞營養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響鋁可與果膠質(zhì)結(jié)合，竟爭K、Ca、Mg、Cu等在根細胞膜上的吸附位點，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。在鋁的長時間處理中,鋁毒常常表現(xiàn)為Ca的缺乏，所以有人認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。第二鋁毒害的機理三對細胞營養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響第二鋁毒害的機理24一根邊緣細胞對鋁毒的緩解作用根邊緣細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一根邊緣細胞對鋁毒的緩解作用第三植物的耐鋁25二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，減少鋁進入細胞的量，同時已經(jīng)進入根系細胞的鋁經(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，JianFM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