三七中砷的積累過程及其耐性機制研究.pdf

1、三七是我國傳統(tǒng)珍貴中藥，對人體心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、抗炎、止血等多方面均具有重要作用。然而目前三七種植區(qū)存在較為嚴重的土壤砷污染問題，這已經(jīng)嚴重影響了三七正常生長和藥用活性成分的合成，從而對人體健康和三七產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了嚴重威脅。本研究的目的是，從器官和亞細胞的水平揭示三七植株中存在的砷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及對砷的長期耐性機制，為控制三七中砷污染提供數(shù)據(jù)性參考。本研究針對三七種植區(qū)低砷(18 mg/kg)、高砷(517 mg/kg)這兩種不

2、同砷污染程度土壤，采用盆栽實驗，研究了砷對三七中細胞組織的作用效果，探討了了砷在土壤，三七系統(tǒng)中富集轉(zhuǎn)運特點、揭示了三七對砷的耐性機制，主要研究結(jié)果如下：
　　 1)兩種砷濃度處理下，三七各部位的生物量均表現(xiàn)為根>葉>莖，高砷處理下三七根、莖、葉的平均生物量較低砷處理分別降低了57%、41%、40%，但三七卻并未表現(xiàn)出明顯的砷毒害癥狀，表明三七存在一定程度的耐性機制。
　　 2)砷處理下，三七各部位MDA含量表現(xiàn)為葉>根

3、>莖，但含量非常相近；高砷處理下，三七根、莖、葉MDA含量分別升高了50%、14%、17%，表現(xiàn)為根>葉>莖的規(guī)律，且僅根部MDA含量表現(xiàn)出了顯著性差異(P<0.05)，表明土壤砷脅迫對三七根部細胞膜脂過氧化影響最為顯著。
　　 3)黃酮主要積累于三七葉部，高砷處理下，根、莖、葉黃酮含量分別較低砷處理降低了26%、0.58%、23%；皂苷主要積累于三七根部，高砷處理下，根、莖、葉皂苷含量分別較低砷處理降低了17%、2.9%、13

4、%；兩種砷處理下，根部的黃酮和總皂苷含量下降比例均最高，表明高砷脅迫能夠顯著抑制三七(尤其根部)藥用活性成分的積累。
　　 4)砷在高砷處理土壤中主要以水合鐵鋁氧化物態(tài)(F3、F4)為主，F(xiàn)3+F4含量達到了69%，而低砷處理僅為37%；兩種砷處理土壤非專性吸附態(tài)砷(F1)含量僅為0.50%-0.55%，從而有效降低土壤砷對三七正常生長的毒害作用；兩種砷處理土壤專性吸附態(tài)砷(F2)含量達到了28%-32%，表現(xiàn)出了較高的砷活化風(fēng)

5、險。
　　 5)低砷處理下，三七葉部的平均砷濃度最高，為1.93mg/kg；而當(dāng)土壤砷濃度為517 mg/kg時，三七各部位砷濃度大幅增加，根部平均砷濃度最高，可達到20mg/kg；兩種砷濃度處理三七的砷富集系數(shù)(BCF)值均遠小于1，且隨砷濃度上升而下降，說明三七累積砷的能力較弱；低砷處理下，三七砷的轉(zhuǎn)移系數(shù)(TF)為1.68，而高砷處理則為0.35，表明三七具有較強的砷轉(zhuǎn)運能力，而高砷脅迫會顯著抑制這一過程。
　　

6、6)兩種砷污染土壤中，砷均以As(Ⅴ)為最主要的存在形態(tài)；低砷處理下，三七根、莖、葉僅檢測到As(Ⅲ)，表現(xiàn)出較強的砷還原能力；而高砷處理下，三七根、莖、葉中同時檢測到As(Ⅲ)和As(Ⅴ)，其中As(Ⅲ)的平均濃度分別為2.35、1.74、0.84mg/kg，As(Ⅴ)則分別為1.30、0.86、0.77 mg/kg；高砷處理下，雖然三七根部As(Ⅲ)含量顯著高于As(Ⅴ)，但木質(zhì)部傷流液中這兩種形態(tài)的砷含量卻沒有顯著性差異，表明三七

7、根部As(Ⅴ)可能具有更強的通過木質(zhì)部向地上部轉(zhuǎn)運的能力。
　　 7)在高砷和低砷處理條件下，分別有53%和54%的砷累積于植株細胞壁，39%和39%的砷累積于植株胞液，8%和7%的砷累積于細胞器，顯示了細胞壁和胞液組分在三七砷富集和解毒方面的關(guān)鍵作用，也說明了三七細胞各組分砷貯存能力不受土壤砷濃度影響。
　　 8)高砷處理下，三七根、莖、葉的SOD酶活性升高了65%、1184%、54%，且差異均達到顯著水平(P<0.0