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颉颃作用

一种离子的存在干扰另一种离子的吸收。颉颃作用不仅发生在不同阳离子的吸收之间,而且发生在阴离子之间,以及阴阳离子之间。阳离子间的颉颃其典型的例子是K+和Ca2+、K+和Mg2+、Fe3+和Mn2+之间的颉颃。当果树供钾水平提高时,随着叶片中钾的含量增加,会引起镁的缺乏。另外,作物施用铵态氮肥过多时,对钙、镁的吸收会有抑制作用。

一种离子的存在干扰另一种离子的吸收。颉颃作用不仅发生在不同阳离子的吸收之间,而且发生在阴离子之间,以及阴阳离子之间。

阳离子间的颉颃

其典型的例子是K和Ca2+、K和Mg2+、Fe3+和Mn2+之间的颉颃。当果树供钾水平提高时,随着叶片中钾的含量增加,会引起镁的缺乏。另外,作物施用铵态氮肥过多时,对钙、镁的吸收会有抑制作用。产生这种作用的原因是由于细胞带负电荷,大多数种类的阳离子能被细胞负电荷所吸引,因此当某种阳离子进入细胞后,细胞膜去极化,从而阻碍了其它阳离子的吸收。

试验证明,在营养液中增加一种阳离子的浓度,必然会减少植株中其它阳离子的浓度,但植株中阳离子的吸收总量变化不大。当提高向日葵的镁供给量时,植株内钠和钙的含量降低,而镁的含量相应增加,以维持植株内相当恒定的阳离子总量(见表)。但钾的含量不仅没有减少,反而随Mg2+浓度增加而有提高的趋势。这是因为在细胞质膜上存在着ATP酶、离子载体等专性吸收K的系统,致使钾的吸收不降低。

增加镁的施用量对向日葵体内各种阳离子含量的影响

阴离子间的颉颃

当施用硝态氮()肥时,它可与其它阴离子(H2PO4 -、SO4 2-和Cl-)发生竞争。反之,当NO3 -吸收减少时,植物对Cl-、SO4 2-和H2PO4 -的吸收增加。此外,营养介质中Cl-的供应量高时,会明显减低植株内NO3 -的吸收和积累。产生这种颉颃作用的原因是由于阴离子的吸收按质子—阴离子共运输(symport)的方式进行。为细胞吸收的H2PO4 -、NO3 -、SO4 2-、Cl-,必须先与H结合而质子化,这样带正电的复合物才可为带负电的细胞所吸收(见图)。

质子—阴离子共运输示意图

因此,当某种质子化的阴离子进入细胞后,也会产生细胞膜的去极化作用,从而阻碍了其他阴离子的吸收。其原理与阳离子之间的颉颃作用是类似的。不同的是,在阴离子吸收的同时,质子又返回细胞质内,导致膜外H浓度的降低,使介质pH值提高。

阴、阳离子间的颉颃

根部介质H2PO4 -含量过高,会引起Zn2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+的缺乏。这主要由于大量磷的存在干扰了这些微量元素向地上部的运转,它们在根部组织内往往形成磷酸盐沉淀。另外,当供氮增加时,不论什么氮源,都会使地上部锌的含量降低。这被认为是由于形成不易移动的锌—蛋白质复合物而滞留在根内的结果,而使地上部更为缺锌。再如在石灰性土壤上存在大量离子会强烈地抑制植物对铁的吸收。在许多土壤中硅酸盐离子含量过多时,能干扰锰的吸收。

离子之间颉颃作用又分为竞争性抑制非竞争性抑制两种。