植物受鎘毒害時(shí),一般情況表現(xiàn)為細(xì)胞以及整個(gè)植株的生長(zhǎng)發(fā)育受到較強(qiáng)抑制,線(xiàn)粒體和葉綠體受到較大破壞,導(dǎo)致呼吸作用和光合作用受到影響;葉片發(fā)黃,植株生物量下降,干質(zhì)量減輕;保衛(wèi)細(xì)胞中的水分和離子遷移受到較大影響,導(dǎo)致整個(gè)植株缺水、萎蔫。同時(shí),植物細(xì)胞膜透性增大,體內(nèi)游離脯氨酸積累增多,嚴(yán)重者導(dǎo)致植株死亡。鎘主要影響植物以下生理代謝。
1.抑制細(xì)胞生長(zhǎng)分裂。鎘脅迫抑制細(xì)胞分裂及植株生長(zhǎng)發(fā)育。實(shí)驗(yàn)表明,鎘對(duì)生長(zhǎng)素載體的影響與細(xì)胞的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受到抑制有關(guān)系。劉東華等在研究鎘對(duì)洋蔥根尖細(xì)胞分裂生長(zhǎng)的影響時(shí),發(fā)現(xiàn)其是通過(guò)影響鈣調(diào)蛋白參與紡錘絲微管蛋白的組裝和拆卸來(lái)抑制細(xì)胞分裂的。
2.抑制植物光合作用。植物吸收重金屬鎘后,體內(nèi)葉綠素合成受抑制,最終導(dǎo)致光合作用受制。用鎘處理處于分蘗期的水稻植株,發(fā)現(xiàn)水稻葉片中葉綠素含量明顯降低,而且葉綠素a 比葉綠素b 降低得少。由此說(shuō)明,重金屬鎘對(duì)處于分蘗期的水稻葉片色素具有顯著影響。
3.影響植物的水分吸收。鎘脅迫會(huì)削弱植物對(duì)水分脅迫的忍耐性。在相對(duì)水分含量和葉片水勢(shì)比較高的情況下,植物細(xì)胞壁的彈性變差,使得膨壓?jiǎn)适,從而造成植物?duì)水分脅迫的耐性降低。
當(dāng)用鎘處理植物后,植物葉片的氣孔阻力會(huì)增加,導(dǎo)致植物葉片上氣孔孔徑縮小,蒸騰作用速率減慢,使得植物對(duì)水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿p弱。另外,鎘還能引起木質(zhì)部細(xì)胞壁的退化,同時(shí)減少木質(zhì)部對(duì)水分的運(yùn)輸,最終導(dǎo)致植株萎蔫。
4.影響植物呼吸作用。線(xiàn)粒體是受鎘毒害時(shí)較敏感的細(xì)胞器。莼菜受重金屬鎘毒害時(shí),葉片葉肉細(xì)胞的線(xiàn)粒體先發(fā)生解體,核仁分裂成許多個(gè)碎塊。鎘離子可以增加線(xiàn)粒體氫離子的被動(dòng)通透性,阻止線(xiàn)粒體的氧化磷酸化作用;還可以增加植物氣孔阻力,直接影響保衛(wèi)細(xì)胞中水分和離子的遷移,使植物呼吸作用受阻。彭明等人在研究鎘離子對(duì)玉米幼苗傷害時(shí)觀察到質(zhì)體基粒解體或腫脹的現(xiàn)象。