堿蓬和濱藜對(duì)鎘吸收分配及其模型擬合研究.pdf

1、鎘(Cd)是一種毒性很強(qiáng)的重金屬，隨著河口和海岸等鹽沼濕地生態(tài)系統(tǒng)重金屬污染的日益加劇，關(guān)于鹽生植物對(duì)Cd吸收、積累及轉(zhuǎn)運(yùn)方面的研究受到了越來(lái)越多的關(guān)注。堿蓬(Suaeda salsa)和濱藜(Atriplex triangularis)在我國(guó)北部沿海灘涂有著廣泛的分布，但目前并不了解這兩種鹽生植物的Cd耐性如何，對(duì)其Cd吸收和分布規(guī)律也缺乏深入的認(rèn)識(shí)。此外，堿蓬和濱藜是否直接吸收CdCln2-n絡(luò)合物尚不清楚，Cl-影響鹽生植物Cd吸

2、收的可能作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。本文通過(guò)水培試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并結(jié)合相關(guān)重金屬吸收和毒性效應(yīng)模型，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行研究，以期為今后鹽沼濕地重金屬污染修復(fù)和海水蔬菜品質(zhì)安全研究提供理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.堿蓬和濱藜鎘耐性、亞細(xì)胞分布及其模型擬合
　　比較了不同類型鹽生植物堿蓬和濱藜的Cd耐性，研究了兩者對(duì)Cd和Na的富集規(guī)律及亞細(xì)胞水平上的Cd分配差異。結(jié)果表明，Cd脅迫下堿蓬和濱藜的根長(zhǎng)、株高及干重等均受到不同程度

3、的抑制，兩者的表觀毒害癥狀及對(duì)Cd的響應(yīng)敏感度也存在明顯差異;根系耐性指數(shù)可以作為評(píng)價(jià)兩者Cd耐性的指標(biāo)，堿蓬表現(xiàn)出更強(qiáng)的Cd耐性。另外，除1μmol·L-1 Cd脅迫下，堿蓬根表的單位面積Cd吸附量均顯著高于濱藜;兩者吸收的Na大量轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部，吸收的Cd則主要富集在根部，但堿蓬對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)能力比濱藜弱。亞細(xì)胞分布分析發(fā)現(xiàn)，兩種鹽生植物各器官中Cd均主要分布于細(xì)胞壁，其次為胞液;細(xì)胞壁的固定為兩者亞細(xì)胞水平上的主要Cd解毒機(jī)制，且堿蓬

4、不同器官細(xì)胞壁的固定能力比濱藜強(qiáng)，根部Cd亞細(xì)胞分布特性對(duì)Cd從根部向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)有顯著影響。Cd脅迫除產(chǎn)生直接毒害外，也影響著堿蓬和濱藜地上部及根部的Na含量，干擾了兩者不同器官及亞細(xì)胞水平上的正常Na穩(wěn)態(tài)。通過(guò)對(duì)堿蓬和濱藜根、莖、葉中Cd亞細(xì)胞分布的模型擬合發(fā)現(xiàn)，堿蓬根部細(xì)胞壁組分的臨界Cd濃度和最大積累值分別為133.90μmol·L-1和1680.13 mg·kg-1，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性;而濱藜莖、葉部細(xì)胞器組分的最大積累值較高，分

5、別為13.39 mg·kg-1和21.13 mg·kg-1，易對(duì)細(xì)胞器造成嚴(yán)重的毒害。
　　2.固定Cd2+活度下堿蓬和濱藜對(duì)鎘吸收、分配及其模型擬合
　　設(shè)置不同NaCl、Na2SO4及Cd處理濃度，使不同處理溶液中Cd2+自由離子活度保持一致，分析了鹽生植物對(duì)Cd2+自由離子及其它Cd形態(tài)(CdCl+、CdCl20、CdSO40)的吸收差異，探討Cl-影響堿蓬和濱藜Cd吸收的可能作用機(jī)制，驗(yàn)證堿蓬和濱藜存在對(duì)CdCln2

6、-n絡(luò)合物直接吸收的假設(shè)。研究結(jié)果表明，添加NaCl及Na2SO4處理維持溶液中Na含量一致，并未對(duì)營(yíng)養(yǎng)液中的離子強(qiáng)度造成顯著改變，不同處理也未對(duì)堿蓬和濱藜的根部形態(tài)及生理指標(biāo)造成顯著的差異。堿蓬的地上部Cd含量及Cd積累量在較低Cl-濃度處理下較高，隨著處理營(yíng)養(yǎng)液中Cl-濃度的增大整體呈下降趨勢(shì)，根部Cd含量變化趨勢(shì)與地上部相反，Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)也隨著處理營(yíng)養(yǎng)液中Cl-濃度的增大而降低，表現(xiàn)出Cl-處理促進(jìn)堿蓬根部Cd的吸收，但限制了堿蓬