【摘要】：最近十幾年來,全球變化一直是生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。而關(guān)于外來植物入侵與其他全球變化因子交互關(guān)系的研究,主要集中在氣候變暖及氮沉降對外來植物入侵力的影響。結(jié)合重金屬污染和外來植物入侵這2個重要的全球變化因子,從植物對重金屬的高耐受、富集及相應(yīng)解毒與生物抗性可能對外來植物成功入侵的機(jī)制進(jìn)行初步討論。旨在探討化學(xué)污染和植物入侵之間的相互關(guān)系,以期為全球變化背景下的入侵生態(tài)學(xué)的研究提供新的研究思路。
【圖文】：

從生物學(xué)來說，重金屬是指一系列即使是在低濃度也能對人類及其他生物造成傷害的金屬及亞金屬。在土壤中，重金屬不易被遷移，不能被生物降解，有些甚至?xí)l(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而使毒性增大1倍，尤其對農(nóng)作物產(chǎn)生巨大影響，從而嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)等經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。同時重金屬(如As、Cd、Hg、Pb等)能被富集，隨著生物鏈層層遞增，可對生態(tài)系統(tǒng)中的動物、人類造成極大傷害［32］。重金屬的毒性有可能是對生物體各種生理過程的干擾。比如，使酶失活、打亂新陳代謝過程中重要的官能團(tuán)分子，或是替換重要的元素以及破壞膜的完整性等細(xì)胞水平的破壞。重金屬毒性最常見的表現(xiàn)是增加了與電子轉(zhuǎn)移相關(guān)的活性氧的產(chǎn)生［33－34］，而活性氧的增加會導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、膜分解、離子泄露以及DNA損傷等氧化脅迫［35］。3重金屬富集自然界中，盡管大多數(shù)的植物對重金屬敏感，但有些植物能夠較其他植物耐受更高的重金屬濃度，或者通過各種反應(yīng)機(jī)制將重金屬排除在外，阻止其進(jìn)入體內(nèi)。然而，存在許多能夠主動對重金屬進(jìn)行超量富集的植物，如重金屬超富集植物龍葵(SolanumnigrumL．)能夠超富集Cd［36］、蜈蚣草(PterisvittataL．)能夠超富集As［37］等。3．1植物對重金屬的富集植物對鋅、鐵等必需金屬元素的吸收是由于編碼陽離子在質(zhì)膜的相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因ZIP的表達(dá)。通常，，在非超富集植物中，這些基因只有在鋅缺乏的情況下才會表達(dá)［38］，而在超富集植物中這些基因會持續(xù)表達(dá)以從體外大量轉(zhuǎn)運(yùn)鋅、鐵等重金屬至體內(nèi)［39－41］。這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能也有助于植物對一些非必需金屬的吸收。比如，增加鋅的濃度有助于超富集植物天藍(lán)遏藍(lán)菜(Thlaspicaerulescens)和鼠耳芥(Arabidopsishalleri)對鎘的吸收，這表明鎘離子是通過鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通道流?

從生物學(xué)來說，重金屬是指一系列即使是在低濃度也能對人類及其他生物造成傷害的金屬及亞金屬。在土壤中，重金屬不易被遷移，不能被生物降解，有些甚至?xí)l(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而使毒性增大1倍，尤其對農(nóng)作物產(chǎn)生巨大影響，從而嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)等經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。同時重金屬(如As、Cd、Hg、Pb等)能被富集，隨著生物鏈層層遞增，可對生態(tài)系統(tǒng)中的動物、人類造成極大傷害［32］。重金屬的毒性有可能是對生物體各種生理過程的干擾。比如，使酶失活、打亂新陳代謝過程中重要的官能團(tuán)分子，或是替換重要的元素以及破壞膜的完整性等細(xì)胞水平的破壞。重金屬毒性最常見的表現(xiàn)是增加了與電子轉(zhuǎn)移相關(guān)的活性氧的產(chǎn)生［33－34］，而活性氧的增加會導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、膜分解、離子泄露以及DNA損傷等氧化脅迫［35］。3重金屬富集自然界中，盡管大多數(shù)的植物對重金屬敏感，但有些植物能夠較其他植物耐受更高的重金屬濃度，或者通過各種反應(yīng)機(jī)制將重金屬排除在外，阻止其進(jìn)入體內(nèi)。然而，存在許多能夠主動對重金屬進(jìn)行超量富集的植物，如重金屬超富集植物龍葵(SolanumnigrumL．)能夠超富集Cd［36］、蜈蚣草(PterisvittataL．)能夠超富集As［37］等。3．1植物對重金屬的富集植物對鋅、鐵等必需金屬元素的吸收是由于編碼陽離子在質(zhì)膜的相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因ZIP的表達(dá)。通常，在非超富集植物中，這些基因只有在鋅缺乏的情況下才會表達(dá)［38］，而在超富集植物中這些基因會持續(xù)表達(dá)以從體外大量轉(zhuǎn)運(yùn)鋅、鐵等重金屬至體內(nèi)［39－41］。這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能也有助于植物對一些非必需金屬的吸收。比如，增加鋅的濃度有助于超富集植物天藍(lán)遏藍(lán)菜(Thlaspicaerulescens)和鼠耳芥(Arabidopsishalleri)對鎘的吸收，這表明鎘離子是通過鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通道流?

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本文編號：2574869