西南大学资源学院：《污染生态学》课程教学课件_第五章 生物对环境污染物的抗性

第五章生物对环境污染物的抗性 主讲人:赵秀兰

1 主讲人：赵秀兰 第五章 生物对环境污染物的抗性

环境中各种污染物对于生活于其中的生物体都是一种逆境胁 迫,会在包括分子、细胞、组织、器官、个体、种群及生态 系统等各个组织层次上对生物产生多方面的影响。 长期生活在其中的生物体会在结构、生理生化及遗传上发生变 异,产生适应性和抵抗力,从而具有抗性( resistance)或耐性 (tolerance)

2 环境中各种污染物对于生活于其中的生物体都是一种逆境胁 迫，会在包括分子、细胞、组织、器官、个体、种群及生态 系统等各个组织层次上对生物产生多方面的影响。 长期生活在其中的生物体会在结构、生理生化及遗传上发生变 异，产生适应性和抵抗力，从而具有抗性(resistance)或耐性 (tolerance)

生物的耐性 tolerance)或抗性( resistance):生物对各种不良环 境具有一定的适应性和抵抗力。 生物对污染物的抗性机制: 外部排斥—通过形态学机制、生理生化机制、生态学机制 等将污染物阻挡于体外; 内部忍耐一通过结合固定、代谢解毒、分室作用等过程将 富集在体内的污染物解毒。 两方面的综合结果形成抗性。 生物的解毒是抗性的基础,解毒能力强的生物一般都具有 较强的抗性, 解毒不是抗性的全部,抗性强的生物不一定解毒能力强

3 生物的耐性(tolerance)或抗性(resistance)：生物对各种不良环 境具有一定的适应性和抵抗力。 生物对污染物的抗性机制： 外部排斥—通过形态学机制、生理生化机制、生态学机制 等将污染物阻挡于体外； 内部忍耐—通过结合固定、代谢解毒、分室作用等过程将 富集在体内的污染物解毒。 两方面的综合结果形成抗性。 生物的解毒是抗性的基础，解毒能力强的生物一般都具有 较强的抗性， 解毒不是抗性的全部，抗性强的生物不一定解毒能力强

生物抗性的机制: 拒绝吸收(避性) 结合钝化螫合; 代谢转化—代谢解毒; 排除体外一分泌型; 改变代谢途径 分子水平调节:原来的抗性基因以极低的频率存在,在污 染选择下它在短短几个世代内迅速扩大基因频率,从而提高群 体对污染的抗性

4 生物抗性的机制： 拒绝吸收（避性）； 结合钝化—螯合； 代谢转化—代谢解毒； 排除体外—分泌型； 改变代谢途径 分子水平调节：原来的抗性基因以极低的频率存在，在污 染选择下它在短短几个世代内迅速扩大基因频率，从而提高群 体对污染的抗性

第一节植物的抗性 Distribution and cytoplasmic chelation. Xylem transport (symplastic loading and ion exchange (transporters, channels, cytoplasmic chelator Bioactivation in the rhizosphere intcraction, cic Fig 1. Major processes proposed to be involved in heavy metal hyperaccumulation by plants

5 第一节 植物的抗性

第一节植物的抗性 植物的避性 将污染物排斥于植物体外,为生物抵抗污染物的有效 途径。 对植物的好处:无须消耗大量物质和能量来结合、 分解污染物。 污染物种类不同,污染介质不同,植物有多种阻止 污染物进入体內的方法和途径也不同

6 第一节 植物的抗性 一、植物的避性 将污染物排斥于植物体外，为生物抵抗污染物的有效 途径。 对植物的好处：无须消耗大量物质和能量来结合、 分解污染物。 污染物种类不同，污染介质不同，植物有多种阻止 污染物进入体内的方法和途径也不同

第一节植物的抗性 植物的避性 (一)植物对气态污染物的避性 1.气孔的阻碍作用 有些植物在空气污染严重时关闭气孔以减少污染物进入体内 植物受SO2毒害程度与气孔开张度 植物类型 受害叶面积 气孔开张度(等级) 8点13点18点平均8点13点18点平均SO2作用后 抗性植物0.523.51511.11.00.71.00.906 中等抗性26.04852.232.02.122182.00.8 敏感植物47784.070.073.02.35 25 .352.33

7 第一节 植物的抗性 一、植物的避性 （一）植物对气态污染物的避性 1 .气孔的阻碍作用 有些植物在空气污染严重时关闭气孔以减少污染物进入体内 植物受SO 2毒害程度与气孔开张度 植物类型 受害叶面积 气孔开张度（等级） 8 点 13 点 18点 平均 8 点 13 点 18点 平均 SO 2作用后 抗性植物 0.5 23.5 11.5 11.1 1.0 0.7 1.0 0.9 0.6 中等抗性 26.0 48.5 22.2 32.0 2.1 2.2 1.8 2.0 0.8 敏感植物 47.7 84.0 70.0 73.0 2.35 2.25 2.35 2.33 2.1

External Exposure e. g Concentrations, AOT40 Uptake mainly controlled by stomatal conductance Uptake e. g FlUx, Cumulative Uptake Initial effects in cell wall (apoplast) and cell membrane Biological Effect (plasmalemma) Biological effect on cells depending on defence acitivity Scheme of o3 uptake and biological effect on leaves. st-stoma,sc- substomatal cavity(气孔下腔),c- cuticle(角质层), e-epidermis,m- mesophyll, gS-stomatal conductance

8 Scheme of O3 uptake and biological effect on leaves. st-stoma, sc-substomatal cavity(气孔下腔), c- cuticle（角质层）, e-epidermis, m￾mesophyll, gs-stomatal conductance

气孔张开气孔关闭入臭氧的进一步侵入 ②→0 减弱光合作用 臭氧不能 漆透表皮 背轴叶表面 O3- Oxyradicals 质体脂的氧化 (Ho.o2.,H2O2) 少量进入细胞导致膜破裂 质通过破裂 细胞内:破坏膜脂体 的膜泄漏 蛋白质,DNA .c 成功的抗氧化机制 不成功的抗氧化防御机制 死亡 环境适应、生长和生存 臭氧的作用和植物体的反应

臭氧的作用和植物体的反应 9

第一节植物的抗性 气孔开张度与植物激素脱落酸(ABA)有关: 抑制cO2的固定 (RuBP)酶被抑制 保卫细胞中cO2浓度 相对提高 ABA↓ 气孔关闭

10 气孔开张度与植物激素脱落酸（ABA）有关： 第一节 植物的抗性 ABA 抑制CO 2的固定 （RuBP）酶被抑制 SO 2 保卫细胞中CO 2浓度 相对提高 气孔关闭