重金属对植物生理的影响

　　一、细胞膜透性

　　铅离子可透过细胞壁作用于细胞膜，导致植物细胞膜透性的严重破坏，使细胞膜透性增加。随着重金属浓度的增大，胁迫时间的延长，细胞膜的组成以及选择透性会受到严重伤害，使得细胞内溶物大量外渗，同时外界有毒物质涌入细胞，结果导致植物体内一系列生理生化反应发生紊乱，正常的新陈代谢活动被破坏，生长、生殖活动受到抑制，甚至死亡。李荣春用Cd、Pb处理烤烟叶片，发现叶绿体结构发生明显改变，破坏了叶绿体的膜系统，细胞的膜透性增加。田如男等研究了Pb胁迫对4种常绿阔叶行道树幼苗的影响，发现4个树种在不同浓度Pb胁迫下，膜透性增大，均表现出受害症状。

　　二、酶

　　Pb胁迫可导致碳水化合物合成代谢和氮素代谢等的失衡，它是通过降低硝酸还原酶的活性而实现的，该酶对重金属特别敏感。李君等研究了Pb、Cd复合污染对马蹄金叶片细胞膜和细胞保护系统的影响，发现叶绿素含量下降，可能是由于某些酶的构象被破坏引起，并且对POD和SOD抗氧化酶都产生了影响，Pb可能通过影响光合过程中的电子传递和破坏叶绿体的完整性而实现对植物的破坏，但其机理尚未得到很完整的认识。

　　三、呼吸作用

　　在Pb胁迫下，植物呼吸作用紊乱，供给正常生命活动的能量减少，而且还需要提供部分能量用于对Pb胁迫的适应过程，如损伤的修复、Pb络合物的形成等。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，线粒体结构的受损意味着呼吸作用和合成ATP过程受阻。水稻种子在萌发过程中，呼吸强度随Pb浓度增加而降低，但这种抑制作用随萌发天数的增加而下降。

　　四、脯氨酸含量

　　脯氨酸是重要的渗透调节物质，植物体内脯氨酸含量的增加是植物对逆境胁迫的一种适应性反应，研究表明，青菜根内游离脯氨酸的含量随培养液中Pb2+浓度的升高而增加。

　　五、抗氧化系统

　　正常情况下，植物体内的活性氧代谢保持平衡。重金属可作为脂质过氧化的诱导剂，当重金属处理植物时，细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏，导致大量的^·O₂、OH^·、NO^·、HOO^·等活性氧自由基产生，使蛋白质和生物大分子变性、细胞膜脂过氧化加剧，伤害植物。目前认为活性氧水平升高导致的膜脂过氧化加剧是膜损伤的重要原因。植物体存在清除活性氧自由基、抑制膜脂过氧化的抗氧化酶系统，主要包括超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶3种酶类。重金属处理引起SOD、POD和CAT活性变化，反映了重金属胁迫使活性氧自由基增多，膜脂过氧化加剧，其中SOD活性在一定范围内与细胞内的活性氧自由基水平呈正相关，而POD的活性则与植物体内重金属含量呈正相关。