井欄邊草和蜈蚣草對As-Pb脅迫的富集作用.pdf

1、本文研究了鳳尾蕨屬兩種植物井欄邊草(Pteris multifida Poir．)和蜈蚣草(Pteris vittata L．)在不同濃度痕量元素砷和鉛的環(huán)境脅迫下的富集作用。利用生理生化酶系統(tǒng)測定、元素含量ICP-MS法(電感耦合等離子體質(zhì)普法)、透射電鏡結(jié)構(gòu)觀察等實(shí)驗(yàn)方法，研究比較砷和鉛元素在這兩種植株內(nèi)的累積情況，同時探索在重金屬脅迫下，井蘭邊草和蜈蚣草的生長發(fā)育和生理變化。研究結(jié)果表明： (1)在As-Pb土壤中，井蘭邊

2、草的生長發(fā)育受到一定程度的抑制，但均能存活；蜈蚣草生長正常。2個月后，成熟的羽葉有不同程度的毒害癥狀出現(xiàn)，且與濃度和時間呈正相關(guān)，主要癥狀特征是：隨濃度增大、時間延長，葉面和邊緣出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)。3個月后，井蘭邊草的受毒害部位出現(xiàn)凋亡。對二者羽葉超微結(jié)構(gòu)電鏡觀察證實(shí)：植株的細(xì)胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的破壞，重金屬在細(xì)胞壁和一些膜上出現(xiàn)沉積。 (2)對井蘭邊草和蜈蚣草在重金屬脅迫下的生理生化分析顯示，在植物體內(nèi)存在多種抗氧化機(jī)制，包括由

3、SOD和POD組成的抗氧化酶系、可溶性蛋白對重金屬的吸附、抗氧化劑GSH(谷胱甘肽)和AsA(抗壞血酸)所組成的AsA-谷胱甘肽-NADPH循環(huán)。重金屬脅迫導(dǎo)致SOD和POD活性升高、可溶性蛋白含量下降、GSH和AsA含量增加。 (3) ICP-MS法元素測定發(fā)現(xiàn)，井蘭邊草和蜈蚣草對Pb均沒有強(qiáng)的富集能力，但蜈蚣草的富集量要大于井蘭邊草，在900+1500mg／kg(As+Pb，下同)的脅迫濃度下，三個月后蜈蚣草的根、葉柄、羽葉

4、分別富集273.71±70.46、182.81±120.48、99.67±6.86mg／kgdrywet的Pb，而同濃度下井蘭邊草相應(yīng)部位富集的Pb分別只有77.30±64.48、32.91±4.73、20.10±0.75mg／kg(干重)。井蘭邊草和蜈蚣草對As都有強(qiáng)富集能力，在300+500mg／kg濃度下，蜈蚣草羽葉中富集的As含量就達(dá)1230.08±552.25mg／kg(干重)，在處理濃度為900+1500mg／kg時，更是達(dá)

5、到3303.98±229.68mg／kg(干重)，遠(yuǎn)大于基質(zhì)中的900mg／kg；井蘭邊草富集As的能力明顯低于蜈蚣草，在處理濃度為900+1500mg／kg時，其羽葉的As含量才達(dá)到1220.8±206.08mg／kg(干重)，比蜈蚣草在300+500mg／kg濃度下富集量還少，但已經(jīng)達(dá)到1000mg／kg(干重)的超富集植物標(biāo)準(zhǔn)。 (4)重金屬As、Pb在井蘭邊草和蜈蚣草上的富集器官不同。As主要集中分布在井蘭邊草和蜈蚣草的

6、羽葉里，分布規(guī)律為：羽葉＞葉柄＞根，因此As比較容易往井蘭邊草和蜈蚣草的地上部分遷移；Pb主要累積在植株的根部，表現(xiàn)出根＞葉柄＞羽葉的規(guī)律，井蘭邊草和蜈蚣草在Pb的富集上，屬于根部囤積型植物。 (5)離子區(qū)隔化是植物抵御重金屬毒害的有效機(jī)制。結(jié)果顯示：井蘭邊草和蜈蚣草吸收的Pb主要蓄積在細(xì)胞壁上，細(xì)胞壁阻止了Pb向細(xì)胞內(nèi)滲透，對細(xì)胞的正常代謝起到了一定保護(hù)作用，同時細(xì)胞壁對As也有沉積作用，在900+1500mg／kg的高濃度下