常見化合物對植物的不利影響的調查報告范文
2.1外源物質對植物的影響
2.1.1赤霉素對植物的影響
赤霉素(gibberellins或gibberellic acid, GA)作為植物生長的必需激素之一, 調控植物生長發育的各個方面, 如: 種子萌發, 下胚軸的伸長, 葉片的生長和植物開花時間等。還是一個較大的萜類化合物家族，在植物整個生命循環過程中起著重要的調控作用。研究表明：GA可以促進植物的伸長生長[1-3]，提高根部果糖二磷酸醛縮酶的活性[4]，影響植物根部、葉鞘以及液泡膜的蛋白質表達
[5-8]。GA還可以增加鹽脅迫下植物幼芽的長度和干重、增加氨基酸乙酰丙酸脫水酶活性、減少總卟啉含量并提高類胡蘿卜素的含量[9]，可以緩解鹽對植物的抑制作用。近年來隨著植物功能基因組學的進一步發展, 有關赤霉素生物合成及其調控, 赤霉素信號轉導途徑, 以及赤霉素與其他激素和環境因子互作等領域的研究取得了較大的進展[10]。
2.1.2殼聚糖對植物的影響
殼聚糖是甲殼素經去乙酰作用后失去乙酰基產物的總稱,因此又名脫乙酰甲殼素,去乙酰程度為65%~99%,一般以70%~80%最常見,化學名為(1-4)一2一氨基一脫氧-β一D一葡聚糖。殼聚糖分子的基本單位為氨基葡萄糖,屬于葡萄糖結構單元組成的直鏈多糖,分子中含有羥基和氨基后,化學活性大大加強,溶解度也比甲殼素增大,它還是天然多糖中唯一存在的堿性氨基多糖。殼聚糖呈白色或灰白色,略有珍珠光澤,半透明的片狀固體,主要有以下特征[11]:
(l)不溶于水和堿溶液,可溶于稀酸。溶于稀酸時呈粘稠狀,在稀酸溶液中,殼聚糖中1、4連結的苷鍵也會緩慢水解,粘度逐漸下降,因此使用時應該現用現配。
(2)殼聚糖經過交聯反應能形成與人工合成的鰲合樹脂極為相似的鰲合物,有一定機械強度和重復使用性,鰲合金屬離子的性能也大大改善。
(3)殼聚糖具有良好的成膜性,涂抹后很快形成薄膜。成膜性可通過殼聚糖輕乙基化或輕丙基化大大改善。
(4)殼聚糖通過絡合反應和離子交換作用可吸附染料、蛋白質、氨基酸、核酸、酚、鹵素等物質。殼聚糖可用作許多糧食、蔬菜作物種子的處理劑[11,12]，用于種子處理可提高種子的發芽率, 增強幼苗的抗病能力, 促進作物的生長, 提高作物的產量; 而且殼聚糖對作物無藥害, 對人畜無毒害,對環境無公害, 是理想的環保型殺蟲劑, 具有廣闊的應用前景。在播種前涂于種子的表面自然干燥后使用, 不但可以有效抑制種子周圍霉菌病原體生長, 增強植物對疾病的抵抗力, 而且還起到植物生長調節劑的作用, 用其處理過的小麥、豌豆和扁豆種子產量可增加 10%～30%。
殼聚糖可用作生物病害誘抗劑[13] 誘導生物的廣譜抗病性。研究證實, 殼聚糖作為植物性功能調節劑, 能調節植物基因的關閉和開放,誘導植物分泌抗性酶, 這樣不僅可以促進植物細胞的活化, 刺激植物性生長, 還可以增加對病蟲害的自我防御能力。特別是較高聚合度的寡聚糖具有阻礙病原菌生長繁殖的功能, 減少病原菌特別是致病真菌對植物的危害。
近年來,關于殼聚糖在農業上的應用也越來越廣泛[14],用不同濃度殼聚糖浸種處理玉米種子,能夠顯著促進種子萌發。殼聚糖種子包衣處理后,促進種子發芽和幼苗生長[15],提高幼苗耐鹽性[16]。
2.1.3水楊酸對植物的影響
水楊酸(Salicylic acid, SA),即鄰羥基苯甲酸,是一種廣泛存在于植物界的小分子酚類化合物。它能夠激活植物過敏反應和系統獲得性抗性。其典型的生理作用是誘導植物體內病程相關蛋白(PRs)基因表達及產生系統獲得抗病性(SAR)[17]。植物體能合成較低含量的SA,用于韌皮部運輸,并且調節植物生熱、開花、側芽的萌發及性別分化等生長發育過程[18,19],目前已被認為是植物激素的一種[20]。目前已有研究表明,SA不僅能夠調節植物的生長發育過程,還具有誘導植物產生抗逆性的,抵抗不利環境傷害的作用。
此外,外源SA在植物抗逆境方面研究的報道也較多，如提高植物的抗寒性[21]、抗熱性[22]及減少重金屬[23]對細胞膜的傷害等。
2.1.4硝普鈉對植物的影響
一氧化氮(Nitric Oxide, NO)是廣泛分布于生物體的一種氣體類生物活性分子,在植物體內主要通過硝酸還原酶途徑、一氧化氮合成酶途徑、黃嘌呤氧化還原酶和非酶促途徑催化形成[24-25],被認為是在植物中普遍存在的關鍵信號分子[26]。
在1979年,Anderson和Mansfield研究發現植物能釋放NO,并且還能影響植物的生長,但直到1998年,Delledonne和Durner等人提出NO是植物的防御信號后,NO在植物上的研究才迅速開展起來[27-29]。
植物在正常生長條件下會釋放一定量的N0,而且NO對植物生長的影響與其濃度有關,高濃度的NO抑制植物的生長,低濃度的NO促進植物的生長[30-32]。周永斌等[33]研究發現,NO供體硝普鈉(sodium nitropmsside, SNP)對豌豆、黃瓜、剌槐和玉米種子的發芽勢、發芽率以及幼苗的`根長、葉綠素含量和生物量均有明顯的促進作用,而且隨著SNP濃度的增加,種子萌發和幼苗生長明顯受到抑制,不同植物受抑制程度的差異顯著。張少穎等[34]用SNP浸泡玉米種子后,發現玉米種子的發芽率提高,幼苗地上部和根的伸長長度增長,也提高了幼苗葉片中硝酸還原酶的活性,有利于玉米側根的發生。
一定濃度的NO可以促進休眠和需光種子的萌發,能與植物激素相互作用從而調節氣孔運動。Beligni等[35]研究發現,NO能夠促進種子的萌發,比如泡桐種子的萌發是需要長時間光照的,但是如果有NO存在時,只需要照射單一的紅光,種子就能萌發。而且他們同樣發現NO能夠刺激光依賴性的萵筍種子萌發,而且這種剌激作用比植
物生長激素赤霉素的效果更明顯;也能增加小麥種子在黑暗中生長的葉綠素水平;還能顯著地減輕光對黑暗下植物的下胚軸和節間生長的抑制作用。在擬南芥中,外源NO可促進對脫落酸依賴的氣孔關閉,實驗證明,NO和脫落酸可以各自獨立誘導氣孔的關閉,但也存在正協同效應,NO卻是一個介導脫落酸誘導氣孔關閉的關鍵信號分子[36]。
NO還能誘導程序性細胞死亡和防御相關基因的表達。Pedroso等[37]研究發現 在大葉落地生根(Kalcmchoe daigremonticma)中,葉片和愈傷組織離心可誘導NO的產生,隨后DNA斷裂而細胞死亡。而且NO對生物膜有高度透過性,它可以通過擴散作用進入細胞內,從而激活或抑制轉錄因子進而調控基因的表達。比如NO能激發煙草中由煙草花葉病毒引起的PAL基因的表達[38]。
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