Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Метаболизм микроэлементов в растениях » Токсичность и толерантность

Метаболические нарушения в растениях вызываются не только недостатком микрокомпонентов питания, но и их избытком. В целом растения более устойчивы к повышенным, нежели к пониженным концентрациям элементов. К настоящему времени опубликовано большое число работ о вредном действии избытка микроэлементов, однако природа этих эффектов ещё не изучена. Главные реакции, связанные с токсичным действием избытка элементов, следующие:

1. Изменение проницаемости клеточных мембран – Ag, Au, Br, Cd, Cu, F, Hg, I, Pb, UO2.

2. Реакции тиольных групп с катионами – Ag, Hg, Pb.

3. Конкуренция с жизненно важными метаболитами – As, Sb, Se, Te, W, F.

4. Большое сродство к фосфатным группам и активным центрам в АДФ и АТФ - Al, Be, Sc, Y, Zr, лантаноиды и, вероятно, все тяжёлые металлы.

5. Замещение жизненно важных ионов (главным образом макрокатионов) – Cs, Li, Rb, Se, Sr.

6. Захват в молекулах позиций, занимаемых жизненно важными функциональными группами, такими, как фосфат и нитрат – арсенат, фторид, бромат, селенат, теллурат, вольфрамат.

Оценка токсичных концентраций и действия микроэлементов на расстояния очень сложна, потому что она зависит от такого множества факторов, что их нельзя сопоставить в единой линейной шкале. К числу наиболее важных факторов относятся пропорции, в которых ионы и их соединения присутствуют в растворе. Например, токсичность арсената и селената заметно понижается в присутствии избытка фосфата и сульфата, а металлоорганические соединения могут быть и гораздо более токсичными, чем катионы того же элемента, и гораздо менее токсичными. Нужно отметить также, что некоторые соединения, например кислородные анионы элементов, могут быть более ядовиты, нежели их простые катионы.

Ряды микроэлементов по степени их токсичности различны для каждого типа экспериментов и каждого растения, но достаточно хорошо коррелируются следующими факторами:

1) электроотрицательность двухвалентных ионов;

2) произведение растворимости сульфидов;

3) устойчивость хелатов;

4) биологическая доступность.

Наиболее ядовитыми как для высших растений, так и для ряда микроорганизмов являются Hg, Cu, Ni, Pb, Co, Cd, и, вероятно, также Ag, Be, и Sn.

Хотя растения быстро адаптируются к химическим стрессам, они всё же могут быть весьма чувствительны к избытку определённого микроэлемента. Точные концентрации этих элементов в растительных тканях очень трудно установить.

От вида к виду и даже для отдельных растений меняются видимые симптомы токсичности, но наиболее общие и неспецифические симптомы фитотоксичности – это хлорозные или бурые точки на листьях и их краях и коричневые, чахлые, кораллоподобные корни (табл. 2).

Таблица 2. Главные проявления токсичности микроэлементов у

распространённых сельскохозяйственных культур.