植物细胞吸收镉的机理及镉对植物气孔发育的影响

摘要

镉(Cd)是对动植物有严重危害的一种重金属,但关于它如何进入细胞以及它对植物发育影响的研究很少。通过观察Cd暴露下的3种植物——凤仙花、牵牛花、紫茉莉的生长状况,用台盼蓝染根细胞核和通过叶表皮造模技术观察气孔变化,初步研究了Cd进入细胞的可能途径,提出了Cd进入植物体内的细胞模型,并观察了Cd对气孔发育的影响。结果表明:Cd环境暴露下,用台盼蓝染色凤仙花的根可使其根毛细胞核染色,而对照不被染色。根据三种植物在Cd暴露条件下的生长状况和植株死亡时的表现,提出了Cd进入细胞的模型:Cd首先与细胞膜上的蛋白质结合,使细胞膜上形成可以允许Cd2+或其他离子进出细胞的孔,Cd通过扩散进入细胞;与膜蛋白结合的Cd为可逆结合,依据Cd浓度形成平衡。Cd影响气孔的开闭和发育。当Cd浓度变化时,气孔闭合率也发生变化。在叶子的发育中,如果有Cd的存在,气孔的发育偏离原有的进程,牵牛花叶子的副卫细胞消失,同时气孔数量减少。对Cd敏感的凤仙花的气孔密度严重减少,紫茉莉和牵牛花气孔则少量减少。同时叶表皮细胞壁的弯曲形状也发生较大变化,表皮细胞也明显变小。