植物鋁毒害及抗鋁毒機制

摘要：鋁毒是酸性土壤中作物生長最重要的限制因素和森林大面積退化的重要原因，嚴重影響著全世界和中國大約４０％和２１％耕作土壤的作物生產(chǎn)。介紹了鋁在土壤和植物體中的存在形態(tài)，重點綜述了鋁毒機理和耐鋁機制。

關(guān)鍵詞：鋁；存在形態(tài)；鋁毒害；耐鋁機制

中圖分類號：Q９４５．１２ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）19－3900-04

Mechanism of Aluminum Toxicity and Resistance in Plant

ＷＡＮＧ Ｙｕｅ－ｐｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧ Ｙｉ２，ＷＵ Ｙｕ－ｈｕａｎ３，ＸＵ Ｇｅｎ－ｄｉ１，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ１，ＬＩＵ Ｐｅｎｇ１

（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｏｔａｎｙ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎｈｕａ ３２１００４，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｔｏｕｒｉｓｍ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３３００３６，Ｃｈｉｎａ； ３． School ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ and Enviromental Ｓｃｉｅｎｃｅ， Hangzhou Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ 330036， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｃｒｏｐ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ａｃｉｄ ｓｏｉｌｓ ａｎｄ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔ ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｇｒｅａｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃｒｏｐ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ by ａｂｏｕｔ ４０％ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｎｄ ２１％ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Tｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｐｌａｎｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｐｌａｎｔ were reviewed．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｌｕｍｉｎｕｍ； ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｆｏｒｍ； ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｏｘｉｃｉｔｙ； ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ

鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，約占地殼總量的７．１％，僅次于氧和硅。土壤中的鋁大部分以固態(tài)鋁形式存在，鋁根據(jù)性質(zhì)可分為交換態(tài)鋁、吸附態(tài)羥基鋁和有機配合態(tài)鋁等［１］。土壤溶液中的鋁包括：①難溶態(tài)鋁；②聚合態(tài)鋁；③有機絡合態(tài)鋁；④無機鋁化合物；⑤無機離子態(tài)鋁。不同形態(tài)的鋁可經(jīng)過水解、聚合、配合、沉淀和結(jié)晶等反應相互轉(zhuǎn)化，形成不同結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和形態(tài)的鋁，鋁的存在形態(tài)不同，其毒性和生物可利用性也不同。其中，無機離子態(tài)鋁如Ａｌ３＋、Ａｌ（ＯＨ）２＋、Ａｌ（ＯＨ）■■等對植物根系的毒害作用最大；有機和無機鋁復合物有Ａｌ（ＯＨ）３、Ａｌ（ＯＨ）４－、硫酸鋁復合體、磷酸鋁復合體、氧化鋁復合體、有機酸鋁，其毒性較小［２］。

植物吸收的鋁在體內(nèi)以兩種方式存在：一種是自由態(tài)，鋁位于細胞外的表面自由空間，不與細胞內(nèi)的物質(zhì)結(jié)合，能通過離子交換的方式被代換出來，其毒性相對較小；另一種是束縛態(tài)，鋁進入植物細胞后與細胞內(nèi)的物質(zhì)結(jié)合，因改變了細胞原有的性質(zhì)而對細胞產(chǎn)生了毒害，這種存在方式不能以離子交換的方式被代換出來，對植物的毒害較大［３］。

雖然對鋁形態(tài)的研究很多，但鋁形態(tài)的實際檢測卻十分困難，主要原因是：①鋁不是一個很好的光學和電化學活性元素，它可以與各種有機或無機配體如ＰＯ■■、ＳＯ■■、Ｆ－、有機酸、蛋白質(zhì)和脂類等結(jié)合，當其以復雜的配合物形式存在時，其分析難度更大；……