兩種重金屬脅迫對兩種草坪草生長與代謝的影響.pdf

1、通過盆栽模擬試驗，研究了重金屬鎘(Cd)、鉛(Pb)對多年生黑麥草(Loliumperenne)和匍匐翦股穎(Agrostisstolonifera)2種草坪草生長和代謝的影響。通過對草坪草表觀中毒癥狀、葉片生物量和根系生物量、葉片葉綠素含量、以及根系內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)等抗氧化酶活性水平的觀測，探討了重金屬鎘和鉛脅迫下2種草坪草的生長發(fā)育和代謝機理。 研究結(jié)果表明，重金屬鎘對草

2、坪草生長發(fā)育和生理代謝影響較大，當(dāng)營養(yǎng)液中鎘濃度達(dá)到1.5×10-3mol·L-1時，植物體內(nèi)活性氧代謝水平和生長狀況即出現(xiàn)異常，甚至出現(xiàn)明顯的表觀中毒癥狀。鎘對根系生物量的影響相對較小，但對葉片生物量的影響很大。鎘造成的根系表觀中毒癥狀出現(xiàn)較早，表現(xiàn)為根冠膨大、腐爛，地上部分生長停滯，后期引起葉片失綠，甚至枯萎死亡。鎘脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基(Reactiveoxygenspecies，ROS)造成植物細(xì)胞內(nèi)的氧化脅迫，導(dǎo)致根系代謝酶活

3、性降低，根系活力下降，葉片生長受阻。鎘被動進(jìn)入葉片后產(chǎn)生的ROS破壞了葉肉細(xì)胞內(nèi)葉綠體結(jié)構(gòu)，使葉片葉綠素水平下降，但葉綠素含量下降在受鎘脅迫的時間上具有滯后性。鎘進(jìn)入植物體內(nèi)對細(xì)胞抗氧化酶活性的毒性強度順序為：CAT＞SOD＞POD。2種草坪草中，匍匐翦股穎根系對鎘毒害的抵抗作用強于多年生黑麥草。鎘對草坪植物生長特性及生物量的影響極大，在環(huán)境監(jiān)測時應(yīng)引起足夠重視。 鉛對草坪草根系生長發(fā)育影響極大，主要使根冠細(xì)胞有絲分裂減少，導(dǎo)致

4、根系生物量降低。鉛進(jìn)入葉片葉肉組織后產(chǎn)生的超量活性氧自由基會攻擊葉綠體，引起葉片失綠，嚴(yán)重時葉片枯萎死亡。試驗早期，植物表觀中毒癥狀為根冠膨大變黑，嚴(yán)重時根系腐爛。當(dāng)營養(yǎng)液中鉛濃度達(dá)到5.0×10-3mol·L-1時，試驗后期引起植物死亡且不易恢復(fù)。在低濃度鉛脅迫下，植物根系細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性水平普遍增加，且隨脅迫時間的延長而逐漸上升，說明細(xì)胞內(nèi)ROS水平持續(xù)上升，并誘導(dǎo)抗氧化酶活性與產(chǎn)生量的增加。在高濃度時，酶活性急劇增加，但隨脅迫時

5、間的延長，酶活性則急劇下降，說明大量產(chǎn)生的ROS自由基已經(jīng)造成抗氧化酶失活，鉛毒害效應(yīng)增加，抗氧化酶消除氧自由基的作用逐漸消失。其中，SOD、CAT活性變化較為敏感，而POD相對穩(wěn)定。2種草坪草中，匍匐翦股穎對鉛脅迫的抵抗能力強于多年生黑麥草。 重金屬進(jìn)入植物體后普遍引起植物細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基含量上升。一般情況下，細(xì)胞內(nèi)自由基含量與其抗氧化酶之間維持平衡，使植物免受氧化脅迫危害，即早期產(chǎn)生的自由基短期內(nèi)可被清除酶歧化消除，但在長

6、期和高濃度脅迫下，細(xì)胞內(nèi)自由基水平與抗氧化酶間的平衡被打破，過量的自由基對清除酶產(chǎn)生傷害并導(dǎo)致植物代謝酶和細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損，從而引起植物氧化損傷。研究結(jié)果表明，重金屬鎘、鉛脅迫使植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧自由基將葉綠體中的葉綠素作為靶分子，致使葉綠素結(jié)構(gòu)破壞，引起葉片失綠；對線粒體等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，將呼吸鏈電子傳遞體作為靶分子，使代謝受損，導(dǎo)致植物生長受影響。2種重金屬中，鎘對植物的毒害作用大于鉛。2種草坪草中，葡蔔翦股穎對鎘和鉛的抵抗能力強于