冬小麥對土壤鉬污染的響應(yīng)及其耐鉬機(jī)制研究.pdf

1、鉬是植物、動(dòng)物和微生物必需的微量元素之一，同時(shí)也是非常重要的戰(zhàn)略資源。目前對鉬的研究主要集中在鉬缺乏對農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，事實(shí)上，鉬污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響也不容忽視，土壤中過量的鉬可通過食物鏈傳遞導(dǎo)致動(dòng)物或人體病害。研究植物對土壤鉬污染的響應(yīng)特征及其耐高鉬的調(diào)控機(jī)制，不僅可為鉬耐性植物及鉬超富集植物的篩選提供理論指導(dǎo)，也可為土壤鉬污染修復(fù)提供技術(shù)支撐。本文通過土壤培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)研究了冬小麥對土壤鉬污染的響應(yīng)特征及其耐鉬的生理機(jī)制

2、。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用土壤培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)研究了不同鉬水平對冬小麥生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明:輕度鉬污染（添加鉬量0.15～500 mg·kg-1）對冬小麥產(chǎn)量影響不顯著，嚴(yán)重鉬污染（添加鉬量1000～2000 mg·kg-1）顯著抑制產(chǎn)量的形成。隨鉬污染水平的提高，冬小麥葉綠素含量、凈光合速率(Pn)、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度(Gs)呈下降趨勢，而胞間CO2濃度(Ci)和Gs呈下降趨勢，推測鉬污染條件下氣孔限制可

3、能是Pn下降的原因之一;隨著鉬污染水平的提高，葉綠素a/b值呈上升趨勢，推測葉綠素a向葉綠素b轉(zhuǎn)化受阻。鉬過量可引起內(nèi)囊體排列紊亂，線粒體嵴變形;極端鉬污染條件下（3000～4000 mg·kg-1）冬小麥不能完成其生命周期。
　　2.采用土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了鉬污染條件下冬小麥對鉬的吸收與分配規(guī)律。結(jié)果表明:鉬污染條件下，冬小麥各部位鉬含量高低順序?yàn)楦救~片＞莖＞穎殼＞籽粒;隨著鉬污染水平的提高，鉬在籽粒和穎殼等生殖器官中累積分配

4、比例下降，在一定范圍(100～1000 mg·kg-1)冬小麥地上部的鉬更多積累于莖中，嚴(yán)重鉬污染下(1000～2000 mg·kg-1)葉片成為過量鉬的積累部位，推測隨鉬水平的提高鉬從營養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移的比例降低，但冬小麥籽粒中鉬含量仍可高達(dá)6.43～320.19μg·g-1，人體健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.98～48.67，且籽粒中鉬含量與土壤有效鉬呈現(xiàn)指數(shù)相關(guān)的關(guān)系，方程為y=0.942e0.009x(r=0.881 p＜0.01)，

5、說明鉬污染條件下的冬小麥通過食物鏈威脅人體健康的風(fēng)險(xiǎn)較大。
　　3.采用土壤培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)初步研究了冬小麥耐高鉬污染的生理機(jī)制。結(jié)果表明:鉬污染條件下，冬小麥細(xì)胞壁和液泡鉬含量和分配比例顯著提高，表明冬小麥吸收的過量鉬主要分布在細(xì)胞壁和液泡中，這可能是冬小麥耐高鉬的原因之一;冬小麥的MDA含量隨鉬水平的提高呈現(xiàn)上升趨勢且與適量施鉬(0.15 mg·kg-1)相比差異顯著，推測隨著鉬污染水平提高膜結(jié)構(gòu)會(huì)有一定程度損傷，細(xì)胞膜結(jié)

6、構(gòu)完整性易被破壞;同時(shí)脯氨酸含量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，推測輕度鉬污染條件下冬小麥可通過脯氨酸的積累降低細(xì)胞水勢，維持體內(nèi)水分平衡，保持植物正常生長，重度鉬污染條件下由于細(xì)胞膜氧化損傷而對脯氨酸合成有一定的抑制作用;隨著鉬污染水平的提高，冬小麥抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性基本穩(wěn)定，推測其活性氧清除系統(tǒng)尚未被破壞，這可能也是冬小麥耐高鉬污染的原因之一。
　　4.采用營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)研究過量鉬對冬小麥代謝物質(zhì)變化的影響