柳屬植物對重金屬鎘脅迫的生長與生理響應.pdf

1、重金屬作為最常見的不可降解的污染物，對生物的危害日益受到全世界的關注。鎘污染范圍廣、毒性較強，這主要是因為鎘具有易被植物吸收與積累的特點，可造成植物的生理過程受到抑制，甚至死亡。柳樹(Salix spp.)是Cd2+高積累型速生樹種，對修復鎘引起的環(huán)境污染有極大潛力。因此研究柳樹對鎘脅迫下的生長與生理響應有意義。主要結果如下：
　　1.采用沙培法，研究Cd2+脅迫對旱柳、銀芽柳、杞柳根系形態(tài)的影響。在Cd2+處理6天、9天時，旱柳

2、根系長度顯著低于對照；在處理9天時，杞柳根系長度顯著低于對照；在處理9天時，銀芽柳根系長度也低于對照，但差異不顯著，說明在Cd2+處理下，銀芽柳對鎘的耐性較旱柳、杞柳強。
　　在Cd2+處理6天、9天時：旱柳根系的表面積、體積在較對照無明顯差異，但是根系中起主要吸收功能的直徑≤0.5mm的根系長度、表面積、體積明顯低于對照?？赡芤驗橹睆健?.5mm的根系吸收能力強，被動吸收Cd2+多，富集的鎘濃度大，進而受到鎘的傷害嚴重。杞柳根系

3、長度、表面積、平均直徑、根尖數量以及直徑≤0.5mm的根系長度、表面積、體積，在Cd2+處理3天、6天時，與對照無顯著差別；在處理9天時，則顯著低于對照，印證了Cd2+處理強烈抑制根尖的產生的現(xiàn)象。
　　2.以沙培條件下澆灌Cd2+處理液的方法研究鎘在旱柳、杞柳、銀芽柳中的積累特性及Cd2+處理對鈣、鎂、鉀三種元素分配的影響。結果表明，隨著Cd2+處理時間的延長，三種柳樹根、莖、葉中的鎘濃度逐漸升高，在處理9天時，三種柳樹地上部的

4、鎘濃度均超過了100mg/kg。鎘處理9天時，三種柳樹的地上部、地下部生物量均未受到顯著影響，三種柳樹對鎘表現(xiàn)出較強的抗性，具備了鎘修復植物的潛在特性。Cd2+處理下，三種柳樹根中的鎘濃度遠大于莖和葉片，鎘在植物體內被限制運輸到莖、葉，這在一定程度上降低了鎘對植物地上部的毒害。Cd2+處理下，三種柳樹根中的鉀濃度顯著降低，且處理9天時莖、葉中的鉀濃度較3天降低，三種柳樹根系對鉀的吸收能力和鉀向地上部的轉運能力均受鎘的抑制。
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5、d2+處理9天，旱柳根、莖、葉中的鎘濃度較3天分別提高了3.04、2.36和21.56倍，旱柳地上部對鎘的富集能力隨著處理時間的延長持續(xù)增加。Cd2+處理3、6天時，鎘的分布比例以地上部為主，處理時間延長至9天時，鎘向地上部的轉運能力受到了抑制，根中鎘的分布比例超過了地上部。Cd2+脅迫下，旱柳根系加速了對鈣的吸收，并將其轉運到地上部，處理9天時旱柳莖中的鈣濃度較3、6天分別顯著上升了21.73％、23.66%。旱柳莖、葉對鎂的轉運能力

6、受 Cd2+的抑制。Cd2+脅迫下，旱柳根系對鉀的吸收能力和鉀向地上部的轉運能力均受鎘的抑制，處理9天時旱柳根中的鉀濃度較3、6天分別顯著下降了51.98%和66.79%。Cd2+脅迫下，旱柳根中鎂的分布比例顯著升高，處理9天時較3、6天顯著提高了80.22%和77.57%。
　　Cd2+處理下，三種柳樹中，除旱柳根中鎘的分布比例與鎂的分布比例顯著正相關、杞柳莖中鉀的分布比例與鎘的分布比例顯著正相關外，礦質元素的其他分配格局均未受

7、到鎘的顯著影響。旱柳、杞柳、銀芽柳對礦質元素的分配具有較強的調節(jié)能力。
　　3.以盆栽銀芽柳為材料，利用Mini-Imaging-PAM熒光成像測定系統(tǒng)，研究了 Cd2+脅迫下葉片葉綠素熒光參數的變化及其光響應曲線。結果表明，初始熒光Fo與最大熒光Fm隨著Cd2+濃度的增大而呈現(xiàn)先升后降的趨勢，F(xiàn)o與Fm在200mg/L的Cd2+處理4周時達到最高值，400mg/L的Cd2+處理則顯著下降；PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)與PS

8、Ⅱ潛在光化學效率(Fv/Fo)顯著受Cd2+脅迫抑制，但隨Cd2+濃度的增加呈先降后升的變化趨勢。Cd2+脅迫下各葉綠素熒光參數的光響應結果表明，PSⅡ實際光量子效率Y(Ⅱ)、熒光淬滅系數(qP)隨光化光強度的增加呈下降趨勢，而同光強下高濃度Cd2+使Y(Ⅱ)與(qP)顯著降低；PSⅡ調節(jié)性能量耗散的量子產額Y(NPQ)、非光化學淬滅系數(qN)與表觀電子傳遞速率(ETR)則隨著光強增加呈上升趨勢，同光強下高濃度 Cd2+處理顯著提高

9、Y(NPQ)、qN與ETR。Cd2+脅迫下，PSⅡ非調節(jié)性能量耗散的量子產額Y(NO)穩(wěn)定在較低水平，同光強下Y(NO)隨Cd2+濃度增加略有提高。說明，銀芽柳通過調節(jié)PSⅡ反應中心開放程度與活性，對Cd2+脅迫表現(xiàn)出較強的耐性，高濃度Cd2+脅迫導致PSⅡ反應中心關閉或不可逆失活，表現(xiàn)出光抑制。
　　基于以上研究結果，旱柳、杞柳、銀芽柳對高濃度 Cd2+脅迫均有較強抗性，可用于重度鎘污染地區(qū)的植物修復，并且是選育用于重金屬植物修