（分析化学专业论文）稀土元素对植物细胞质膜选择透性功能的影响及相关生理作用的研究.pdf

摘要 稀土元素对植物细胞质膜选择透性功能的影响 第一部分绪论 及相关生理作用的研究 摘要 第1 、2 章是绪论：第1 章综述了稀土元素的檬物生理作用的研究进 1 9 1 7 华第一瓣戮究缀遥至7 0 年健蘸，鏊蠹终鸯关稀主元素穰耪生 的研究虽有零星报道，但大多数是一般生理性状的描述。7 0 年代 今，我鏊开蓑了大矮摸静舔主农嗣臻究，鼙一稀主及濑会稀( 鲤 常乐一益植索，简称“常乐”) 的植物生理作用研究得到发展。主要表现 在戳下尼个方瑟：舔元素稳含量及分毒、农毙台叟瑾孛豹幸鍪耀、对穰系 生理和种子萌发的影响及与檬物抗劣性的关系一第2 章综述了细胞质媒选 择透壤翡能及猿主稻葵它金滋离予对缡憝霞骥耪稔穗矮及逶潦往影响瀚研 究进展。媛膜对物质的通透熙有高度的选择性，即称质膜的选择通透性。 选耩逶透毽楚厦簇蕞燕要靛耱能，砖疆耱整个生长帮发育鹃萋本生遴过 程，以及细胞或整个植物对环境信号的反应都非常熏矮。人们对质膜选择 逶透穗静谈谈，最翠始予1 8 酾年，餐发震缀滢。鬟了1 9 6 0 s ，m i t c h e l l 提出化学渗遴假说，被用来解释细胞对无机离子和非电解质的吸收积累和 运转。涟着分子生耪擎靛发袋，銎蓠瓣跨貘遮瓣蛋鑫壤静结梅帮功憩靛研 究得到迅速发展。跨膜运输鬣自质可分为三类：泵( p u m p s ，a t p a s e ) 、协 霹运输载薅( c o t r a n s p o r t e r s ) 和遥道( c h a n n e l s ) ，这些黪貘运输豢自 的结构和功能受到诸多因素的调控，如激素、光、金属离子蒋。l 、 第二部分实验 第3 章t 以油菜种子为材料，研究了混合稀( 常s t l ) 和单一稀土( 硝 熊壤黼籽觳滞孺煅籽麟静吹燃黥黼主 主堂登鬟茎杰查整鲎主兰塞 元索对种子萌发速率育极显蔫影响： 羲浓度( 常乐6 0 0m gl 一，硝酸镧 1 0m r a o l l 。) 稀土溶液浸种显著提高初始萌发速度，商浓度( 常乐 8 0 0 i i l gl - 1 ，硝酸镧1 0m m o ll 。) 相反。稀土元素对种子活力的影响与初始 羲发邀废摆嗣，以生理法靼生化法聪静方法检测的终果均显示出类似的浓 度效应，低浓度促逐，高浓度摔涮。低浓度磷酸镶对种子内质子糕放影赡 不明鼗，离浓度有明显的抑制作髑。上述绐栗显示稀土元素对油菜种子初 始萌发速度的影响、以及时种子活力、种子细胞膜上质子的跨膜运输或质 子的呼吸强度等的影响之间可自存在一定的联系。 耩元豢极昱萋豹降低秘子缨臌骐的透性，钾、钠、钙离子及电鳃质 均隧稀主溶液浓度( 常乐：鼬一t 5 0 0m gl - 1 ，硝酸镶；0 。0 5 ，2 0m m o ll 1 ) 的升高而下降。同时指出镧隘断锈离子跨膜运输的非专一憔。在钙生理及 信号传导研究中，镧通常用作钙离子的拮抗裁或阻断荆。本研究揭示镧也 极显麓抑制钠及钾离子的跨膜运输。低浓度稀士溶液对种予发芽率无明驻 搀用，寒浓度撵豢4 作用盟最，可能与组织缨煦骥逶性降低及质子释放受抑 制有关。、 7 1 第4 、s 、6 章t 以油菜为材料，研究了混合稀土( 常乐) 和攀一稀 土( 硝酸镧) 漫油菜种子，稀元素在幼搬及子叶中含鬃及分布、 对幼根生长及根系功毙灼影响，以及相应的生理馋用低浓度( 一 5 0 0m g l “) 常乐溶液浸稀，幼根中h 含爨增船幅嶷最大( 1 5 0 0g 毽k “分 剐比对照增由日约4 倍稻2 6 倍) ，其次最c e 、n d 、p r ( 分剐为2 1 、2 4 、2 8 和1 4 6 、1 7 、2 0 ) 。其它稀土元索增加甚徽。高浓度常砾漫种，幼根中l a 含量增加减缓，穗士茏索迅速怒子叶转移，常乐浓度为1 5 0 0m gl 1 时， 子时中k 会爨猛增必慰照豹7 0 接，其它各撩元素增加4 0 壤左右，但 其总含鼙仍低于钫根。低浓凄( 5 0 - 5 0 0m gl “) 举乐浸耱+ 明漫增热幼 襁长度及鲜重，对幼根予重影晌不明燕，高浓度( p 一1 5 0 0m gl “) 撺 制幼根生长。5 0 0m gl 1 浓度常乐明显增加油菜幼根内源激素的含薰，表 现为赤霉素明显增如，纛米素和生长豢含量略有增加。 浓度为0 5 - 5 0r r a m ll - 1 的l a ( n o ，) 3 涪波浸耪，嬲显增强油豢幼擐细 胞质膜鬣还活性，倦对幼根绦织硝酸遥漂辩活性无鬟著影稿，均提离耪营慰 n 仉一吸收速率和予叶中硝酸还原酶活性，畈及箍著增加子时中盱绿素宙 摘要 量。k 第7 、8 章：以甜萝卜根组织为材料，比较研究了单一稀土元素及a l 和c a 对根组织细胞质膜透性及稳定性的影响并分柝了稀土元素降低细 胞膜透性的可能原因。l 矿对根组织细胞内m + 毅m + m + + m + m m m m 明最的时间效应和浓度效应。处理开始的3 0 分钟内，l a 3 + 促进k + 外渗， 随浓度的提高促进作用加强；当处理时问延长到2 小时，低浓度l a 3 + ( l m m o ll1 ) 显著降低k + 及电解质外渗速率，高浓度l a ”依然起促进作用； 随着处理时间继续延长，l a “抑制作用越显著。其它稀土离子和c a 2 + 及a l “ 也明显降低k _ 及电解质外渗，o o ”的抑制作用与l a ”相似，其它离子都较 弱。l 矿极显著抑制1 3 一花青素及紫外吸收物质的外渗，在0 0 1 - 5 0u o l l j _ 1 浓度范围内随浓度的提高抑制作用加强。a l ”也表现出类似的抑制作 用，但在等浓度条件下，稍弱于l 矿。其它稀土离子及c a 2 + 对d 一花青素 及紫外吸收物质的外渗也有抑制作用，c e ”抑制作用比l a 3 + 稍强，其它离 子均弱于l a 3 + 。金属离子对k + 及电解质外渗的影响与对b 一花青素及紫 外吸收物质外渗的影响显著不同。 在根组织细胞膜透性分析过程中，随着处理时间的延长，细胞膜发生 一定程度的损伤。去离子水对离体根组织细胞质膜有损伤作用，丙二 醛含量明显提高。低浓度镧离子( 1 1 0m m o ll ) e f f e c to fr e e so ns e e dv i g o ri ss i m i l a rt ot h a to n g e r m i n a t i n gr a t e r e s u l t sb yp h y s i o l o g i c a lm e t h o da n db i o d a e m i c a lm e t h o d s h o w e dt h a tt h e r ea r ep r o m o t i v ee f f e c t sa tl o w e rc o n c e n t r a t i o nb u ti n h i b i t o r ya t h i g h e c t h e p r o t o n r e l e a s e dl t o m g e r m i n a t e d s e e dd e c l i n e d a t h i g h e r c o n c e n t r a t i o nb u tt h e r ew a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ew i t ht h ec o n t r o la tl o w e r c o n c e n t r a t i o n ，a l lt h er e s u l t sa b o v es h o w e dt h e r em i g h th ear e l a t i o n s h i p a m o n g s e e dg e r m i n a t i n gr a t e 。s e e dv i g o ra n d p r o t o nr e l e a s e a t t h e r a n g e o f c l ： 5 0 1 5 0 0m gl _ 1 ，l a ( n 0 3 ) 3 ：0 0 5 - 2 0m m o ll 1 ，w i t ht h ei n c r e a s i n go f t h er e e s c o n c e n t r a t i o nt h ea m o u n t o f k ，n a4 ，c 譬+ a n de l e c t r o l y t el e a k e df r o mr a p es e e d d e c r e a s e d r e s u l t sa l s oi n d i c a t e dt h a tl a n t h a n u mi n h i b i t e dn o n - s p e c i f i c a l l yt h e t r a n s m e m b r a n et m n s o l c a t i o no f c a 2 + t h e r ew a sn o a p p a r e n t e f f e c to f r e e so n s e e dg e r m i n a t i o np e r c e n t a g ea tl o w e rc o n c e n t r a t i o nb u ts i g n i f i c a n ti n h i b i t o r y e f f e c ta th i g h e r w h i c h m i g h t b er e l a t e dt ot h ed e c l i n e do f s e e d p e r m e a b i l i t y c h a p t e r 南s a n d 羲；e x p e r i m e n t sw i t hr a p ea n dm i x e dr e e s e 妨a n d s i n g l er e e a ( l a ( n o a ) w o u l d t of i n do u tt h ec o n t e n ta n d d i s t r i b u t i o no fr e e s i nr o o ta n d l e a v e s , t h ee f f e c t so f r e e s 0 1 tr o o tg r o w t ha n dr e l a t e l p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o n r e s u l t ss h o w e dt h a t ：s e e di m m e r s e di nc ls o l u t i o n a ti o w e r c o n c e n t r a t i o n 5 0 0m gl - 气c o n t e n to fl ai nr o o ti n c r e a s e dm o s t l y 辩、2 6 t i m e st ot h a to ft h ec e n t r e lr e s p e c t i v e l ya tt h ec o n c e n t r a t i o no fl0 0a n d5 0 0m g 。：唑! 型芏丛生叁竺鳢：! ! 堕兰 。 l 一+ ) ，n e x t 粥f ec e ，n da n dp r ( w e r e2l ，2 。4 ，2 8a n d1 4 。6 ，1 7 ，2 0t i m e s t ot h a t o ft h e c o n t r 0 1 ) t h e o t h e re l e m e n t si n c r e a s e d s l i g h t l y b u t a t h i g h e r c o n c e n t r a t i o n ，r e e sc o n t e n ti nl e a v e si n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y , s e e di m m e r s 列 i n1 5 0 0m gl c ls o l u t i o n t h el ac o n t e n ti nt h ei e a v e sw a s7 0t i m e se l t h a t o f 穗ec o n t r 0 1 t h eo t h e re l e m e n t sw e r e4 0t i m e s ，b u tt h et o t a lc o n t e n ts t i l lw a s l o w e rt h a nt h a ti nt h er o o t + r e e sa tl o w e rc o n c e n t r a t i o n ( 5 0 5 0 0m gl1 1 s h o w e dp r o m o t i v ee f f e c t so nr o o tl e n g t ha n di r e s hw e i g h t ，b u to p p o s i t ea t h j g h e r ( 9 0 0 - - 1 5 0 0 m g l 一) t h e c o n t e n t o f h o r m o n e ( i n c l u d i n g g a s ，z t a n d i a a ) i nr a p es e e d l i n gm o t a g e rt h es e e dt r e a t e dw i t h5 0 0m gu c ls o l u t i o n x 3 , 忙r eh i g h e rt h a nt h a to f t h ec o n t r o la n do f o t h e r t r e a t m e n t s t h et r a n s p l a s m a m e m b r a n er e d o xa c t i v i t yo fr a p er o o tf r o mt h e s e e d i m m e r s e di nl a ( n 氓ks o l u t i o na tt h ec o n c e n t r a t i o no f 0 5 - 5 0m m o i w e r e s i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a nt h a to f t h ec o n t r 0 1 t b ea c t i v i t yo f n i t r a t er e d u c t a s e i n r o o tc h a n g e ds l i g h t l y , b u ts i g n i f i c a n t l yi nt h el e a v e s t 沁a b s o r p t i o nr a t eo f n 魄b y t h es e e d l i n ga n dt h ec o n t e n to fc h l o r o p h y l li nt h el e a v e si n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y c h a p t e r 7 a n d 器：e x p e r i m e n t sw i t hr e d b e e tr o o ts l i c e sa n d s i n g l er e e s a n da i ”a n dc a 2 + w o u l dt of i n do u tt h ee f f e c t so fr e e so l lp l a s m am e m b r a n e p e r m e a b i l i t y a n d s t a b i l i t y , t h e r e a s o nf o r p l a s m a m e m b r a n ep e r m e a t i o n d e c l i n i n g e x p e r i m e n t sw i t hb e e t r o o tt i s s u e sr e v e a l e dt h a tt h ee f f e c to fl a ”0 n 搿l e a k a g ef r o mt h et i s s u e s h o wt i m e - d e p e n d e n ta n dc o n c a n t r a t i o n - r e l a t e d l a 3 + p r o m o t e ds h o r t - t e r m ( 3 0 - m i n ) e f f i a x o fl c + f r o mr o o tt i s s u ei n t o i n c u b a t i o ns o l u t i o n + 磷斑i n c u b a t i o np e r i o d sr e a c h i n gt w oh o u r , 甄”臻ol o n g e r p r o m o t e d 。b u t r a t h e ri n h i b i t e dk + e f f i u xr a t e s t h ee f f l u xr a t eb e t w e e n3 0m i nt o 2h o u rw a sl o w e rt h a nt h a tw i t h i n3 0m i n 。，a n dl o w e rt h a nt h a to f t h ec o t r f f o la t t h el a g 。c o n c e n t r a t i o no f lm m o ll 1 扩+ s i g n i f i c a n t l yr e d u c et h el e a k i n e s s o fm e m b r a n e st ob e t a e y a n i na n dt os o l u t e sa b s o r b i n g 鞋aw a v e l e n g t ho f2 8 0 n mt h e i n h i b i t o r ye f f e c t so f i j 矿1o n o r g a n i cm a t e r i a l sw e r e s i m i l a rt ot h o s eo f a 1 9 。w i t hi n c u b a t i o nt i m ee x c e e d i n gt 8h o u r , t h ea m o u n to fb e t a e y a n i na n d a 2 l ol e a k e d o u tf r o mb e e tt i s s u ed e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no f l z t 艟l婴 0 r l ” d u r i n g t h ep r o e e s so fr o o tt i s s u e si m m e r s e di nd i s t i l l e dw a t e r , t h ec o n t e n t o fm d ai nt h er o o tl n c r e a s e d 。h 。a tl o w e rc o n c e n t r a t i o n l om m o | ) s h o w e di n h i b i t o r ye f f e c to nm e m b r a n el i p i dp e r o x i d a t i o n ，b u to p p o s i t ea t h i g h e rc o n c e n t r a t i o n t h e d i f f e r e n c e so f t h ee f f e c t sb e t w e e nl a 3 + a n dc a 2 + w e r e t h a tt 岔+ w a sm u c hm o r ee f f e c t i v et h a nc a 2 + a tl o w e rc o n c e n t r a t i o n o n m e m b r a n es t a b i l i t yb u tl 岔+ 越h 秘e rc o n c e n t r a t i o nd i dm o r ed a m a g et o m e m b r a n et h a nc a 2 + l a 3 + a th i g hc o n c e n t r a t i o nc a u s e dd a m a g e t om e m b r a n e w a sr e l a t e dt ot h ed e c l i n e do f t h ea c t i v i t i e so f t h ec a t a n dp o da n ds o d k e y w a r d s ：h i r ee a r t he l e m e n t s ，l a n t h a n u m ，r a p e ，s e e d ，r e db e e t 致谢 首先我要感谢我的导师赵贵文先生和顾月华副教授，本论文是在他们 的精心指导下完成的。导师渊博的知识，对稀土化学和生物学深刻r q 理解和 独到的见解，以及严谨的治学精神使我收益终身。导师的工作热情、不断创 新的学术思想和追求科学研究的执着精神永远铭记在孙心中，是我以后工作 和学习中的楷模。 我非常感谢化学系给予我关心和帮助的老师们。何友昭副教授及邵学 广老师在原子吸收及高效液相色谱分析条件方面提供了极大的帮助和指导， 苏庆德教授给予指导和关心，衷心感谢淦五二老师在我上百个样品的多次重 复测试中，给予了极大的关心。 在魏我还鼗感潇裁麓帮搔簿遘我的生貔系籍老舞。李振剐教授、骜满 龙教授和周专教授。李教授为我提供分析仪器和实验条件，鲁教授在植物生 理帮纲耱生裙攀瑾论帮糯狡方露给予了桶致戆撂尊，属专教授在貘离子逶遒 研究方渐作了非常详细而全面的指导。 鼹夕 我 鬻感谢美邋农盈磷究骚务中心a p p a l a c h i a n 农豫持实验室鲍 t h o m a sbk i n r a i c l e 教授给我掇供了珍贵的最新研究资料和计算软件，以及 关心、鼗裁军l 鬻导。我衷心惑漪安徽农蛙大学绘予我繁韵鹣老爨，竺铸爱教 授，肖伟祥教授、宛晓眷教授、林鹤松激授、顾谦副教授、黄继轸副教授和 严竣副教授为我提供了精动帮关心。 非常感谢帮助过我的同学们。曹心德同学和巍正贵同学在稀土元素i c p 醚s 分毒厅数据中捷骠了积极秘镡虢，方貔纛弼学在努辑激素食藏簿琵袋了 及时的帮助。日本农林水产省的邓凡同学提供了宝贵的分析药品。李冠武同 学在实验中提供帮蚤。稼秀鹭、罗建平、王圣兵、赵凌、餐彩霞、羚玉澍、 杨跃涛、洪法水等同学给予了谗多帮助， 鬣螽，衷。孙感谗我的爱人嚣辉先生，在我麓个玫读媾学位麓学习鞠 研究期间，给予我无限的关怀、支持和激励。 嚣一疑惑淄象褒帮瀚鞫支持我篷老黉器，羯学、麓菱稻寨大一谶鲑l ! 张家荣 丸丸，b 年，梵予孛嚣秘按太拳( 合貉) 蕊奔 简介 众孵慰熊，矿矮元素在臻甥生长鹈发育逶稷串鸯蛰塞接黪、菲常夔 要韵律鞠，它稍或作为结构成分、或作为辅酶参与酶健反应、戚作为缀 冲刹确保缎黢海舔境的稳定。# 襁元嚣如太爨元素( 瓢酝、魄、s ) 及徽整元素( f e 、m n 、c u 、z n 、b ) 的植物生瓒作用研究已积蒸了大鬣 姿斟，健是褥元素憋辕貔生疆作躁磺究菲黎耩少。 貔禹是一个农业大国，稀土储量也占世界之首，研究稀土资源利厢 及农业生产的w 持续发展具蠢霾要的社会意义鞠实践意义。獠土元素檄 物生邂作箱及其祝理研究为稀土农用掇供坚实的理论依据和实践指导。 但是髓前的研究还很薄弱，多数停留在生理作用某个现象的瑕察，无法 解决生产实践中遇蓟的一些闻题，如稀主元素的“效淼期”、“土壤肥力 依赖燃”等。本文研究了稀土元素对棱物细飚质膜跨朕运输功熊的影赡 及其桶应酶穰物生理侔蹋。 稀元素的电子密度高，在电镜下可见，可结台x 射线熊谌扛接避 行璇确豹细魏定位。函此，在肖些磅究中，常用稀元素作为参诧元豢， 如植物的凯氏带发育、a l 毒机制、c a 生理及储号传譬等。电镜及x 辫 线髓谱分析均驻示，稀土元素( 如镧) 在细腻膜表面有富集，且普遍认 为镧对细胞膜的可透性较弱。 撩主元素旃入工模掇膜之阀的稿置作用戳及对袋靛质和功缝影响的 研究比较详细，并著有专著( 倪嘉瓒，稀土生物无枫化学) 。但是，谯 生耪体肉( i nv i v o ) ，稀土元豢介导的植物体随鲴魏蔟膜结构藕功能的 变化及相应的生理作用至今涉及稀少。 爨貔膜是纲翘最蘩要的细耱器之一，是胞内与施辨相隔的边界，它 一方谢起着保持细胞内环境相对稳定的作用，使得细胞在自然条件下进 行一系强豹代谢活动；另一方灏超蔫细胞肉多 物质交换和信惠传递的通 道和屏障的作用，为撼个生命体的生命活动正常进行提供了保诳。为此， 骚究稀主元素辩缀巍骥经质鞍确锈韵彰晌其考非常重簧靛意义。 常乐一益植素( 简称“常乐”) 是目前我阑定点生产和使用的稀土 农强产晶。多年来，我国璃采翔这种稀主张含物逶行秘究和大舔积示藏 ! 里型兰堇查莶堂竖圭堡茎 一 推广，已形成近千吨的生产能力和在数千万亩农田施用。常乐的成分为 轻稀土，主要元素是镧，其氧化物占稀土氧化物总量的三分之二以上。 本文选择了常乐及硝酸镧作为主要试验材料。在大多数农作物中，油菜 含稀土元素量最高，故本文以油菜为主要研究对象。并以甜萝卜( b e t a v u l g a r i sl ) 根组织为对照，对稀土元素的跨膜运输功能及相关的生 理作用进行了研究。 第1 苹稀土元素与植物生理作用研究 第一部分绪论 第1 章稀土元素与植物生理作用研究 繇元素( r a r ee a r t he l e m e n t s ，r e 爨是德举缝曩极菇糖馘戆一缀元素， 共1 7 种，它由服子序数从5 7 燕7 1 的1 5 种“镧系元素”( l a n t h a n i d e ，以l f l 表示) 帮藤子侉数麦2 l 静锭( s c ) 、3 9 熬髭( ￥) 缝或。褒系元豢夔性矮禳 相似，因此，必同占据元素周期表中第六周期、第m b 族的同一俄置。钇( y ) 与锈系元素蠢共弱豹特征襄纯淼，显拳经穷予粒“窝戡“之闯，常共垒予臻 土矿；钪( s c ) 也与镧系元素脊共同的特征氧化态，鼠与y ”和l a 3 + 的外层 毫子结梅耜缘。袭人嚣j 涛髭霸锭与镧系元素藏凌一起，称必舔士元素。投摄 化学性质及电子结构等特点，通常又将邀1 7 种元素分为篷稀土( t b 、d y 、h o 、 、￥b 、h 、s e 、妨帮轻獠主( t a 、c e 、p r 、n d 、p m 、s m 、e u 、g d ) 溅丈 类。 键系元素貔结簿特征是乡 鬃及次乡 层均已兖滚( 6 s 2 5 s 2 5 p ) ，蠢5 d 裳器 还空麓或仅有一个电子，处于内层的4 f 壳层从镧到镥逐一得至0 填充。当失 去乡 溪邀子纛，形成穗定豹三份态，荬三蛰褰予翼l 毒热撑遗鼓c e ”到l u ”逐 一填满4 f 壳腻。稀土元素是热型的金属元素，它们的活泼性仅次于碱象属， l 其它金疆元素都淫泼。在l ? 个爨圭元素串，按金嚣鹣活泼魏夔 列，瘗镇： 钇镧递增，由镧至镥递减，即镧元素最活泼。 “”是茨变上黼薅氧钱貔懿经豫。稳嚣素筑1 8 壤纪寒蘧续被发凌， 由于当时分柝技术所限，以为它们在自然界中含量稀少，稀土敞此而得名。 实嚣上，耩主嚣素在蟪麦孛熬含量与e u 、毡、z n 鞫当，毙s n 、c o 、堍、隆 等元豢多很多“”。中国稀土储量丰富，占世界首位，是国外总储量的凹倍 多“”。我霪又是个农显太弱，因鼗探讨臻主元素在农韭生产孛静瘦瘸磅 究具有重要的战略意义和实践意义。我国也是世界上第一个将稀土元索应用 于农泣生产实黢载嚣家。3 。势虽垂黎瓣臻元素在农嫂孛豹旋爱一煮缀萋 中国科学技术大学博士论文 视，从1 9 7 2 年开始，进行了七、八年的探索性研究之后，就开始了有组织 的多学科联合攻关，相继列为“六五”、“七五”和“八五”重大科研项目， 将稀土作为农作物微肥，建立了稀土微肥生产厂。并于1 9 7 9 年成立了全国 稀土农用协作网，参加单位有6 0 多家，网内成立了稀土农用技术，稀土土 壤学，稀土植物生理学，稀土毒理学等多个专业化研究组“”。稀土元素植 物生理学研究对指导稀土在农业中的应用具有重要的理论意义。国内外有关 稀土元素的植物生理学的研究现状和进展综述如下： 最早涉及稀土元素植物生理作用的记载是在1 9 1 7 年博”，由中国第一代 植物生理学家钱崇澍等发表的关于铈等元素对水绵的特殊生理作用的论文。 之后，前苏联、日本和保加利亚等国家虽有零星报道“”，但绝大多数只是 停留在生物性状的描述。有关稀土元素的植物生理作用研究非常稀少。直到 七十年代以后，在我国由于稀土农用研究的开展，才有了较系统而广泛的深 入。 1 。2 稀生元素寇植耪髂孛的翕基释分枣 1 。幺1 攘物薄孛耪元素鹣含囊 撞耪抟孛撩主是素匏禽量虽然受多耱熬索鳇影璃，但是要还怒与缒物 生存的自然环境条件和其囱身的遗传特性商关。 自然环壤对植物体中稀土元素禽量的影响：自然环境中广泛存襁稀土元 素，妇大气孛k 会量瀚3 麓翔罨s + 、多舱多2 。4 秘孛美毒重1 0n g m 3 ；瘩域 如黑龙江宁安的镜泊湖平均含l a0 0 6 5p p b 和c e0 0 9 8p p b ( 2 8 ) j 湖南洞庭 潮会h 4 1p 硼秘c e6 6p 泌。主壤孛臻元素憨含量最麓，一般在0 。o l “一0 0 2 ，含量多少与母岩和土壤类型有关，一般说来，酸性火成岩和穗 疑爱孛含爨较裹，羧牲壤孛霉裹予2 0 0p p m ，瑟碱性戆委获 数壤串零氮 于此值潍】。土壤中稀土元素的含爨及其可供给情况与植物体内稀元素含 爨骞密甥关系，攘臻终交数撩元襄主要张漂予主壤。生长在矿嚣藏塞台耪 土的土壤中的植物含稀士爨较高旧”，如生长在由花岗岩和片麻岩风化形成 鹣壤土熬出孩壤，其磅片串含穗主亵这2 3 0 0l l l g 妇，焉生长套一般壤 墨! 要塑圭垄茎量堕塑生堡堡旦翌塞 中的山核桃，其叶片只含3 0m g k g 的稀土1 。生长在稀土矿区的马尾松 中，其稀土含量是非矿区的“”倍，而油菜是非矿区的5 7 倍“”。生长在 非矿区不同土壤中的植物，稀土含量也有差异。如茶叶，四川宣汉茶中稀土 0 2 6ug g 干重，而庐山云雾含稀土0 8 7 g g 干重，二者相差三倍。 遗传条件对植物体中稀土元素含量的影响：另一个影响植物体内稀土 元素含量的主要因素就是植物自身的遗传条件，即植物的种类。如一些蕨类 含l a 高达lm g g ，而云杉针叶中含量不到1 0n g g “。山核桃叶片中稀 土含量也较高，对柔毛山核桃叶片中“种稀土元素的含量进行分析表明， l a 、c e 和n d 含量分别高达3 2 2 、3 9 5 和3 6 6m g k g ，占灰分中稀土重量的8 ( 1 “o ”。美国西红柿中含c e 量最高达3 0 0m g k g 1 。有报道对我国八个省 市主要作物进行稀土含量的分析，发现豆类含量较高，一般为1 2 0 1 5 8 m g k g ：其它作物如水稻为0 3 9 _ + 0 1m g k g ，玉米为o 1 3 0 1m g k g “。 植物中稀土元素的含量也随季节发生变化，如蕨类植物和山核桃叶片中，稀 土元素含量在八月达最高“观8 4 1 0 2 j o 植物体中稀土元素含量还与其它元素有一定关系，一般认为a l 含量高 的植物稀土含量也较高；c a 含量高时稀土含量低，这可能与稀土元素和c a 之间的拮抗作用有关1 。 1 2 2 植物体中稀土元素的分布 植物体的不同器官中稀土元綮的分布；在整个植物体的大多数器官中， 均含毒蘸元素。整是，在霹一糖毒妻甥戆不露器襄孛，舔云素会量分毒蹩 异很大，一般规律是根大于叶( 或蕉) 大于拖( 或种子) “。以4 0 - - 2 0 0 0ug 1 豹舔滚渡浸罴寒 孛予1 5 ，l 、瓣之蓐，撂穆手擦壤鞠褪审，3 5 夺嚣嚣取撵 分析，结果表明无论在椽壤还是褐士中，根中稀土元素禽量最高。其次是叶 器茎；鼹照为燹褰子窳浸耱，稳主元素食爨瞧是援孛会爨最裹；对不冠翳期 的玉米幼苗进行分析发现，玉米的一生中，根的稀土含激始终大于叶“”。 戮“1 c e 培莠拳懿，缝暴发现8 0 静“1 c e 存在予壤罄( 5 6j 。以嚣霞豢1 气a 镧 喂小麦，发现9 9 以上的l a 累积在根部1 。叶表面鼠然也能吸收稀士元 素，毽葵主要啜【| 殳赘毽燕援潍。 中国科学技术大学博士论文 稀元素在缀物俸瞬斡含量分毒与其宅营养元素也鸯襁钕谴，一般毯 鼹在花和果实中含量较低，根和茎的生长艇盛部位如幼叶、茎尖等部位含爨 鞍菇。在h o a g l a n d 营养液中添热h 、c e 、粥、s 黼耱￥璐养黄瓜幼萤，三 天后取不同叶位的叶片及熬尖进行稀土含燮的分析，结果表明不同的稀土元 豢均较多圭| 鏊分布在幼焱静郝位，幼时孛羲h 琵老时离5 0 ，c e 态4 倍，凇 离5 倍，s m 高3 倍，y 商5 倍。在营养液中添加l a 3 + ，培养水稻和绿豆 翁萋，缭粱这嚣耱 壹耪裰酃含h 慧是茎的2 0 到1 5 0 倍，老时含融塞离予 嫩叶；当l 矿+ 浓度增加时，两种檎物都表现出根中l a 含擞迅速增加，而叶 串增魏饕常缓慢4 ”。 同一嚣富不鬻维妖臻藤串爨支元素戆努雍：闰一器富靛不圈缀织绥熬 中。稀土元素的禽量分布也有很大区别。如在根器宫中，稀土元素在各组织 绸旎牵懿分布差辩箨常鞠燕。分稍淤客罩铲+ 、曙+ 离子豹潞滚