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徐伟忠3周前
植物的“土壤生存课” 植物的“土壤生存课”:应对硒、盐分、重金属的生化智慧 不同地区的土壤常含重金属、高盐分等有害成分,而生长于此的植物进化出了巧妙的生化适应策略。 一、对硒的适应:“选择性合成”避毒术 中亚、澳洲、北美部分草原土壤水溶性硒酸盐含量极高,动物摄食当地植物会中毒(如羊食后羊毛脱落)。研究发现,豆科黄芪属的二沟黄芪、窄叶黄芪等植物已适应高硒环境,体内硒含量可高达5000ppm(非适应性植物低于5ppm)。 硒与硫化学性质相似,会替代硫参与动物氨基酸合成,形成含硒蛋白质,这是中毒的生化根源。而适应性植物能“区别对待”硫酸盐和硒酸盐:前者合成蛋白氨基酸,后者合成非蛋白氨基酸类似物,贮存于叶细胞液泡中,自身无害却会使摄食动物中毒。有趣的是,硒对这些适应性植物的生长还具有一定刺激作用。 二、对盐分的适应:“渗透调节”抗盐法 生长在含盐生境的碱生植物(盐生植物)已适应高盐环境。普通淡土植物对盐分极敏感(如番茄在0.1%含盐量下就会损伤),而盐生植物可耐受高达20%的盐分,甚至1-2%的盐分还能刺激其生长。典型盐生植物有海岸的海石竹、海滨车前,沙漠的滨藜、碱蓬等。 植物抗盐有三种途径:盐分积于液泡、体内稀释盐分、阻止盐分进入细胞。生化上,盐生植物会积累脯氨酸和甜菜碱。脯氨酸含量可达淡土植物的10倍(如海滨菥蓂脯氨酸占地上部分干重的10-20%),它通过高水溶性产生渗透效应,帮助细胞耐受土壤高渗压。甜菜碱则是季铵化合物,与脯氨酸协同作用,部分植物还会积累山梨醇、右旋肌醇甲醚等渗压剂。多数盐生植物靠细胞质内积累无毒溶质平衡液泡渗透压,实现细胞保护。 三、对重金属的适应:“螯合与阻挡”排毒技 有些植物能在重金属污染土壤(如矿区)中生长,如细弱剪股颖、羊茅可在含1%铅的土壤中繁衍。其适应机制多样: - 根表面酸性磷酸酯酶产生同工酶适应,增强对重金属的耐受性; - 细胞壁特异蛋白质与重金属离子螯合,使其钝化并贮存于细胞壁; - 通过膜阻力减少重金属吸收(如膀胱麦瓶草抗铜靠膜阻力,宽叶香蒲抗锌是固有阻力)。 这些植物还可作为找矿指示植物,如卵叶绒毛蓼指示银、多花鼠鞭草指示镍、某些黄芪指示铀等。甚至海生植物(如澳洲海岸的鹅掌菜)也能富集砷并以有机形态贮存。 从硒的“选择性合成”,到盐分的“渗透调节”,再到重金属的“螯合阻挡#徐伟忠
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