耐鎘植物抗性及富集規(guī)律的研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的不斷擴(kuò)張、農(nóng)業(yè)中化肥、農(nóng)藥、除草劑的廣泛使用及礦山開采造成的污染日益威脅人們的生活和健康，土壤鎘（Cd）污染已經(jīng)成為全球最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。很多國家對土壤重金屬污染非常重視，采取了多種修復(fù)方法，其中植物修復(fù)已成為世界各國爭相研究的熱點(diǎn)，植物修復(fù)利用綠色植物的新陳代謝活動來提取、降解、固定或揮發(fā)污染土壤環(huán)境中的重金屬污染物，是一種非常綠色環(huán)保的修復(fù)技術(shù)，不僅保持污染現(xiàn)場土壤的結(jié)構(gòu)，也可減少修復(fù)費(fèi)用。
　　本研究以草本植

2、物多花黑麥草（Lolium multiflorum L.）和孔雀草（Tagetes patula L.）為試驗(yàn)材料，通過盆栽試驗(yàn)，研究不同梯度Cd脅迫對其種子萌發(fā)及幼苗期間生長、成年植株生理抗逆性、Cd積累特性及葉片超微結(jié)構(gòu)的影響，以期挖掘出具有修復(fù)潛力的植物。研究結(jié)果如下：
　?。?）多花黑麥草和孔雀草種子的萌發(fā)對Cd脅迫生理響應(yīng)程度不同，高濃度Cd脅迫會抑制植物的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，各處理間的活力指數(shù)隨Cd脅迫濃度的增加而顯著

3、降低（P<0.05）。兩者的根長和苗長隨Cd脅迫濃度的增加均逐漸縮短，在500 mg.L-1Cd脅迫下，兩者的根長比對照分別顯著降低了92.00％、92.03%，兩者的苗長分別比對照顯著降低了40.00%、55.68%，可見高濃度Cd脅迫對根的抑制作用尤為顯著。此外，隨Cd脅迫濃度的增加，兩者的CAT活性均先升后降；多花黑麥草的SOD活性先升后降、孔雀草的SOD活性先降后生再降,在100 mg.L-1Cd脅迫下多花黑麥草SOD的活性最大

4、（150.26 U.g-1.min Fw），而孔雀草的SOD活性達(dá)到最大（149.83 U.g-1.min Fw）時的脅迫濃度為400 mg.L-1。兩者的POD活性均表現(xiàn)為先升后降?？梢?種植物幼苗的抗氧化系統(tǒng)對Cd脅迫產(chǎn)生不同程度的生理響應(yīng)，在一定濃度Cd脅迫范圍內(nèi)，植株可以通過提高自身體內(nèi)抗氧化酶的活性來清除自由基積累造成的傷害，而Cd脅迫濃度超過一定閾值，植物體內(nèi)的抗氧化酶活性降低，植物的耐受性降低。
　?。?）Cd是植物

5、光合作用的抑制劑，高濃度Cd（300 mg.kg-1）脅迫均可抑制多花黑麥草和孔雀草葉綠素的合成。隨Cd脅迫濃度的增加，2種植物的Fo先降后升；Fm、Fv/Fm和Fv/Fo先升后降。同時多花黑麥草葉片的ФPSⅡ、ETR、qP和qN均先升后降；孔雀草的ФPSⅡ、ETR、qP大體上是先升后降、qN大體上是升高的?？梢姼邼舛菴d脅迫均能夠使2種草本植物葉片PSⅡ反應(yīng)中心受損，降低電子傳遞能力和光化學(xué)效率，影響及擾亂植物生長期間的光合特性。

6、r>　?。?）Cd脅迫同樣影響2種草本植物成年植株的抗氧化系統(tǒng)，隨Cd脅迫濃度的增加，多花黑麥草的CAT活性先降后升，孔雀草的CAT活性先升后降，多花黑麥草和孔雀草的CAT活性達(dá)到最高的Cd濃度分別為300 mg.kg-1和50 mg.kg-1；多花黑麥草的SOD活性先升后降，在100 mg.kg-1Cd脅迫下的SOD活性最大（138.31 U.g-1.min-1Fw）；孔雀草的SOD活性先降后生再降，在200 mg.kg-1Cd脅迫下

7、的SOD活性最大（123.18 U.g-1.min-1Fw）；兩者的POD活性均先升后降，兩種植物的POD活性達(dá)到最高的Cd濃度分別為200、50 mg.kg-1；兩者的脯氨酸和MDA含量存在差異，高濃度Cd（300 mg.kg-1）下孔雀草脯氨酸含量（15.40 ug.g-1 Fw）和MDA含量（6.88 nmol.g-1 Fw）顯著高于多花黑麥草（1.97 ug.g-1 Fw、6.1 nmol.g-1 Fw）?？梢姡煌参飳d脅

8、迫表現(xiàn)出不同的生理抗逆性。
　　（4）多花黑麥草和孔雀草地上部和地下部 Cd含量隨 Cd脅迫濃度的增加而逐漸升高，各處理間多花黑麥草組織內(nèi)Cd分布特征均表現(xiàn)為：地下部>地上部，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)降低。在50 mg. kg-1Cd濃度脅迫下，孔雀草根、莖和葉中Cd積累量分布特征表現(xiàn)：葉>莖>根，根-莖轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（1.33）>1，在300 mg. kg-1Cd濃度脅迫下，地上部Cd含量（135 mg.kg-1）已超過Cd超富集植物的臨界值，且孔雀

9、草植株生長過程中沒有出現(xiàn)明顯的毒害癥狀，由此可知，孔雀草是Cd超富集的特征植物。
　　（5）多花黑麥草和孔雀草的葉片超微結(jié)構(gòu)在高濃度Cd（300 mg. kg-1）脅迫下發(fā)生不同程度的損傷。其中多花黑麥草葉肉中部分葉綠體膨脹成球形，基粒紊亂、基質(zhì)片層結(jié)構(gòu)溶解，嗜鋨顆粒增多，且出現(xiàn)相互聚集的現(xiàn)象，但大部分葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)還是正常的。而孔雀草葉綠體數(shù)量明顯減少，基粒及基質(zhì)片層幾乎看不清，同時葉綠體中出現(xiàn)巨型淀粉粒，嗜鋨顆粒增大，線粒體數(shù)