外源硒對(duì)苧麻在植物修復(fù)中的促進(jìn)作用及其影響機(jī)制的研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球受到著重金屬污染的威脅和毒害。重金屬污染的主要來源是礦業(yè)開發(fā)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、交通排放等相關(guān)行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的耕地污染面積達(dá)2667萬公頃，其中，工業(yè)污染的1000萬公頃，1000萬公頃化肥污染的農(nóng)藥殘留。鎘、砷、鉛、鉻等重金屬污染近2000萬公頃，約占土地總面積的1/5，這其中，鎘污染土地面積1133萬公頃，汞污染土地面積約為312萬公頃，涉及我國(guó)25個(gè)區(qū)的11個(gè)省。重金屬污染的治理已

2、刻不容緩，而重金屬修復(fù)技術(shù)的研究和開發(fā)，正是實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理的重要手段。
　　植物修復(fù)技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的物理、化學(xué)工程修復(fù)等技術(shù)方法，植物修復(fù)具有工程操作簡(jiǎn)便、投資運(yùn)營(yíng)成本低、無二次污染、后續(xù)處理簡(jiǎn)便、具有潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，植物修復(fù)還可以改善耕地質(zhì)量，改善居民周邊的生活環(huán)境，是一種可持續(xù)的、生態(tài)性、社會(huì)效益明顯的修復(fù)技術(shù)。
　　本文研究了鎘對(duì)不同類型苧麻的多項(xiàng)生理指標(biāo)的影響，探討了不同根型苧麻對(duì)鎘脅迫的耐性及其耐性機(jī)理。

3、并從苧麻抗氧化酶系統(tǒng)和DNA甲基化水平上探討了硒對(duì)重金屬脅迫的緩解機(jī)制。本文的研究結(jié)論主要有:
　　1)較低濃度(3mgL-1)的鎘處理，對(duì)苧麻的生長(zhǎng)量無明顯危害，當(dāng)鎘濃度≥3mgL-1時(shí)，三種根型的苧麻生長(zhǎng)量都隨著鎘濃度的增加而減少，鎘濃度為9mgL-1時(shí)，三種苧麻的莖干重相比對(duì)照組分別下降了69.76％，77.08％，33.87％。三種苧麻的莖干重對(duì)比中，中苧一號(hào)（深根型）＞瀏陽(yáng)大葉青（中根型）＞長(zhǎng)沙青葉麻（淺根型）。相比于對(duì)

4、照組，長(zhǎng)沙青葉麻、瀏陽(yáng)大葉青、中苧一號(hào)三種苧麻，細(xì)胞膜透性分別增加了51％、46％、18％，說明當(dāng)鎘濃度高于一定值后，將致使抗脅迫機(jī)制的失效，從而造成細(xì)胞膜等生理結(jié)構(gòu)的損傷。
　　2)苧麻對(duì)鎘的吸收隨著鎘處理濃度的增加而升高，吸收的鎘主要集中在苧麻根系部分，而不同鎘濃度的處理，都降低了苧麻對(duì)鎘的運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)。三種苧麻對(duì)鎘的運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)僅在0.13-0.23之間，而根系積累的鎘含量能達(dá)到278-1389mgkg-1dw。在鎘濃度為6mgL-

5、1條件下，長(zhǎng)沙葉青麻、瀏陽(yáng)大青葉、中苧一號(hào)對(duì)鎘的運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)分別由0.227、0.211、0.180下降到0.139、0.144、0.130。這種結(jié)果表明，植物吸收的重金屬大量的集中在耐性更強(qiáng)的根部，是苧麻抗鎘脅迫的重要機(jī)制之一。
　　3)Cd脅迫能迅速促使苧麻葉片細(xì)胞內(nèi)包括內(nèi)源亞精胺、脯氨酸等物質(zhì)的產(chǎn)生，從而減低鎘脅迫造成的自由基氧化脅迫，減低水分缺失等生理迫害。這表明鎘脅迫能有效促使苧麻細(xì)胞產(chǎn)生特定的生理響應(yīng)，激活抗鎘脅迫防御機(jī)制

6、，這是苧麻耐鎘的重要生理機(jī)制之一。
　　4)苧麻能有效的固定根系周邊的大量鎘，從而減少環(huán)境中鎘的流動(dòng)性，減低對(duì)周邊環(huán)境的連續(xù)污染及擴(kuò)散，將重金屬固定在污染區(qū)域，這也是植物修復(fù)的一個(gè)重要途徑。但是，重金屬對(duì)苧麻的毒性具有相當(dāng)高的隱蔽性，這也提醒在苧麻的植物修復(fù)應(yīng)用工程中，苧麻的的安全利用應(yīng)該引起高度的重視，避免重金屬污染條件下生長(zhǎng)的苧麻，通過食物鏈進(jìn)入生物鏈高級(jí)動(dòng)植物，以免造成對(duì)人類健康的危害。
　　5)代表淺根型、中根型、深

7、根型的長(zhǎng)沙青葉麻、瀏陽(yáng)大葉青和中苧一號(hào)，在不同鎘濃度脅迫條件下，中苧一號(hào)苧麻的生物量、吸收積累鎘高于長(zhǎng)沙青葉麻、瀏陽(yáng)大葉青。而且，在高濃度鎘脅迫環(huán)境中，細(xì)胞膜透性對(duì)鎘脅迫的影響最小。表明代表深根型苧麻的中苧一號(hào)，具有更好的抗鎘脅迫能力。
　　6)適當(dāng)濃度的硒能有效改善苧麻的耐鎘脅迫能力，較高濃度硒則會(huì)對(duì)苧麻產(chǎn)生產(chǎn)生毒害作用。當(dāng)葉片噴灑硒濃度為1.2μM時(shí)，無鎘和鎘脅迫濃度為6mgL-1的苧麻組，葉綠素含量分別增加了14.70％和3

8、6.49％，根內(nèi)細(xì)胞MDA含量分別下降了20.32％和8.97％，葉片細(xì)胞MDA含量分別下降了15.68％和15.05％，而苧麻葉片細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞膜透性則無明顯變化。在噴硒酸鈉溶液為1.8μM時(shí)，培養(yǎng)液中鎘含量分別為0和6mg/L時(shí)，苧麻葉片葉綠素含量下降了8.40％和8.32，根內(nèi)細(xì)胞MDA含量分別上升了9.80％和9.82％，葉片細(xì)胞MDA含量分別上升了9.45％和15.50，而苧麻葉片細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞膜透性則增加了7.48％和12.75

9、％。這證實(shí)了第三章結(jié)論，即低濃度鎘能促進(jìn)苧麻生長(zhǎng)，高濃度鎘會(huì)危害苧麻生長(zhǎng)，甚至是造成不可恢復(fù)性損傷。
　　7)在不同濃度鎘脅迫條件下，葉片噴灑濃度為1.2μM的硒酸鈉溶液，與單獨(dú)在3、6、9mg/L鎘濃度條件下相比，苧麻葉片細(xì)胞內(nèi)的SOD和POD活性分別上升了35.34％，43.18％，3.63％和12.45％，14.14％，3.27％，DNA甲基化分別下降了10.70％，18.18％and15.59％。說明低濃度硒能有效增強(qiáng)植物