砷对植物光合作用的影响

王筱亮

摘 要：砷通过影响植物的光合作用而导致植物生长畸形或者突变。本文从三个方面分析了砷对植物光合作用的影响情况，即对植物的外部毒害、对植物叶绿体的影响和对植物的光合速率的影响，以此为出发点进一步思考探究砷对植物的影响。

关键词：光合作用;外部毒害;叶绿体;光合速率

引言：目前砷（As）依然是十大最为严重的毒物之首。对植物而言，砷（As）是具有剧毒的元素，过量砷会导致植物生长畸形或者突变。由于光合作用是植物生存的关键，所以对于高中阶段的我们，思考研究砷对植物光合作用影响是了解砷对植物产生毒害的必要且可行的步骤。

一、砷对植物外部毒害症状

大量研究表明，土壤中含有微量的砷，可对植物的生长造成一定的刺激，但如果土壤中的砷过量，那么就会对植物的生长造成一定的危害。现阶段关于砷化合物方面的作用有两种不同的认识：一方面认为砷化合物可以促进植物生长，提高植物细胞中氧化酶的活性，起到还原作用;另一方面认为砷化合物杀死了对植物有害的病菌，或者砷化合物会对这些病菌的繁殖形成一种抑制作用。但是这些都是建立在微量砷的的基础上，如果砷过量，造成砷中毒，那么会对植物生长繁殖造成严重的阻碍。主要表现为以下几个症状：首先，植物叶片会脱落;其次，植物根部生长受限，最终造成植物生长受到限制。此外，也有研究表明，无机砷和有机砷对水稻的影响不同，前者会对水稻的营养生长造成影响，后者会对水稻的生殖生长造成影响。而且不同的植物，对砷的反应不同，比如一些不能耐受砷的植物，就会很快出现生长产量减少、根部变色、质壁分离、叶尖坏死等情况。如果砷的浓度过高，那么叶片也会出现受害症状，从而对光合作用造成严重的影响。

二、砷对植物叶绿体的影响

砷对植物叶绿体的影响可以从两个方面进行分析，分别为：砷对植物叶绿体超微结构的影响和砷对植物光合色素的影响。首先，砷对植物叶绿体超微结构的影响表现为叶绿素降解、叶绿体功能失调，无法进行光合作用。叶绿体是植物进行光合作用的核心细胞作用，而砷会对叶绿体中的超微结构造成严重的影响，有实验发现，当利用3mg/L的As3+处理黑藻叶细胞的过程中，6天后，叶绿体就会膨胀成球形，而利用5mg/L的As3+处理黑藻叶细胞的过程中，12天后，叶绿体的外膜破损。砷对叶绿体的毒害也会因为植物的发育阶段而出现一定的差异，在高砷的条件背景下，叶绿体会呈球形，膜系统也会严重受损。而研究表明，类囊体结构完整性和有序性，可以保证植物光合作用正常运行，从而进行有效的光能转换[1]。其次是砷对植物光合色素的影响，叶绿素含量是影响植物光合作用的物质基础，叶绿素含量和光合作用之间呈现正相关关系。也就是说，叶绿素的含量越高，植物的光合作用就越强，但是当叶绿素含量超过一定限度后，就会失去对光合作用的影响。而砷的存在可以取代叶绿素中的镁离子，继而阻止叶绿素合成，同时还会提高叶绿素中分解酶的活性，从而导致叶绿素分解。以玉米为例，砷酸盐会减少玉米叶绿素合成，不仅是玉米，春小麦和燕麦中也发现了类似的结果，而亚砷酸盐也可以让叶绿素合成受阻。砷还会对叶绿素分子比例、叶绿素含量造成影响，但是会根据植物种类的不同，产生不同程度的影响。现阶段，在研究砷对植物光合色素影响的过程中，经常会涉及到對叶绿素的影响，只有对植物光合色素的变化进行系统分析，才能具体观察砷对植物光合色素的影响程度。

三、砷对植物光合速率影响

综上所述，砷对植物光合作用的影响主要来自于砷对植物叶绿体以及光合色素方面的破坏，这是影响植物光合作用的主要因素之一。随着砷对植物的影响程度的加深，叶片衰老速度加快、叶绿素含量下降、叶绿体内部结构解体，光合速率也会受到影响。砷对植物光合速率的影响，会根据植物种类、植物发育阶段、植物的外界环境条件而发生改变。也就是说，同一个植物在不同的发育阶段，砷对植物光合作用的影响不一样，当植物根系吸收砷进入到植物内后，植物体内营养元素就会出现不平衡的现象，进而造成代谢失调，对植物生长造成抑制作用。当砷进入植物体内后，会导致植物气孔开度减少甚至是关闭，二氧化碳无法进入叶片，叶片内的淀粉水解作用进一步加强，光合产物的转运速度减缓，最终造成植物体内的糖分过度累积，呼吸消耗增加，光合速率降低[2]。

总结：综上所述，在目前关于砷对植物光合作用影响机制的分析还处于初级阶段，虽然针对砷对植物光合作用的影响进行了一定的探索，但是还有很多问题没有解开，需要在以后的学习中进一步思考研究。

参考文献

[1]王丽红，孙静雯，王雯.酸雨对植物光合作用影响的研究进展[J].安全与环境学报，2017，17（2）：775-780.

[2]刘晓聪，董家华，欧英娟.大气中CO2与O3浓度升高对植物光合作用影响研究[J].环境科学与管理，2016，41（3）：152-155.