超積累植物——美洲商陸對(duì)錳毒的響應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、本研究首先對(duì)廣西大新縣錳礦區(qū)植物進(jìn)行了調(diào)查，接著對(duì)南方四種抗逆性較強(qiáng)的草本植物進(jìn)行了超積累植物的篩選工作，并重點(diǎn)對(duì)錳超積累植物--美洲商陸進(jìn)行了生理特性的研究，包括對(duì)根際土壤錳元素的活化、吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)，抗氧化酶系統(tǒng)比較，葉綠素?zé)晒夥治?、紅外光譜分析等內(nèi)容，從不同的水平和層次上研究了美洲商陸對(duì)錳毒的響應(yīng)機(jī)制及耐性機(jī)理，現(xiàn)將主要研究成果總結(jié)如下： 1、廣西大新縣錳礦污染的9種優(yōu)勢耐性植物中，蜈蚣草(Pteris vittsts Lin

2、n.)對(duì)№、Zn、Ni都有較強(qiáng)的吸收能力；五節(jié)芒(Miscanthus floridulus(Labill.)Warb.)、野茼蒿(Erigeron bonariensis L.)、酸模葉蓼(Polygonum.lapathifolium L.)、加拿大蓬(Erigeron canadensis L.)對(duì)Mn的吸收較強(qiáng)；蔓生莠竹(Microstegium gratum(Hack.)A.Camus.)、馬唐(Digitaria sangu

3、inalis(L.)Scop.)、海芋(Alocasia macrorrhiza(L.)Schott＆Endl.)對(duì)Zn吸收較強(qiáng)；五節(jié)芒、加拿大蓬對(duì)Ni吸收能力顯著。雖然這些植物對(duì)三種重金屬的吸收均未達(dá)到超富集植物的要求，但作為污染土壤上的優(yōu)勢耐受性植物，相關(guān)研究仍具有一定意義。 2、錳對(duì)水蓼、小飛蓬、杠板歸和美洲商陸4種植物的生理特性都有明顯的影響。在高濃度錳處理下(16000 μmol.L<'-1>)，四種植物的質(zhì)膜透性極顯

4、著升高(p<0.01)、根系活力明顯降低(p<0.05)、地上部錳含量極顯著增加(p<0.01)，除美洲商陸外的其他三種植物的丙二醛含量明顯上升(p<0.05)，其中小飛蓬的變化幅度最大，美洲商陸的變化幅度最小。同時(shí)，該處理下水蓼、杠板歸、美洲商陸的可溶性糖及葉綠素總量維持在一定水平，與對(duì)照相比無極顯著差異(p>0.01)。植物通過維持較低的質(zhì)膜透性和丙二醛含量、較高的根系活力、穩(wěn)定的可溶性糖及葉綠素含量來增強(qiáng)耐錳性，通過比較發(fā)現(xiàn)，美洲

5、商陸的耐錳性最強(qiáng)，水蓼和杠板歸的耐錳性較強(qiáng)，小飛蓬的耐錳性最差，并且本實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)水蓼和杠板歸均已達(dá)到錳超富集植物的標(biāo)準(zhǔn)。 3、美洲商陸根莖葉中的全Mn含量隨著處理濃度的升高而逐漸遞增，尤其前期(第7天)葉片的Mn含量在錳處理為0.25g/kg時(shí)，便已達(dá)到超積累植物的標(biāo)準(zhǔn)，與之相對(duì)應(yīng)，組織中的水溶態(tài)Mn所占比例也不斷上升，最高M(jìn)n濃度下，葉片水溶態(tài)Mn含量達(dá)到19283.21mg/kg，占全錳含量的45.78％，這些變化又與根際

6、土壤中Mn的活化有著密切關(guān)系，作為能被植物吸收的易溶態(tài)Mn和弱吸附態(tài)Mn均表現(xiàn)明顯增加的趨勢。 4、錳毒脅迫下，SOD、POD、.ASA-POD、PPO活性變化不一，其中，SOD活性變化不大；POD活性總體上會(huì)隨著錳濃度的升高而逐漸上升，并在最高濃度下達(dá)到最大值，其活性是對(duì)照的507％；ASA-POD活性均有升高趨勢，后期的變化幅度最大，最高濃度下的ASA-POD活性是對(duì)照的635％；PPO活性在前期對(duì)錳毒有著較強(qiáng)的敏感性，最高

7、濃度下，其活性是對(duì)照的310％。綜合以上分析發(fā)現(xiàn)，四種保護(hù)酶對(duì)錳毒的敏感性：ASA-POD>POD>PPO>SOD。 5、錳毒脅迫對(duì)葉綠素?zé)晒飧黜?xiàng)指標(biāo)影響不大，但高濃度的錳處理影響了部分光合特性，其中，F(xiàn)<,0>、Fm、qN均受到了抑制，綜合兩個(gè)時(shí)期看，第7d的光合特性要優(yōu)于第14d。 6、不同組織器官的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)圖譜發(fā)生了變化。其中，莖組織在3336 cm<'-1>和2916 cm<'-1>處峰高先

8、上升后下降，反映了有機(jī)物運(yùn)輸受阻情況的變化，即美洲商陸在低錳刺激下會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)物作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來增強(qiáng)其耐錳性，高錳則抑制了有機(jī)物的分泌和運(yùn)輸；根和葉組織分別在2922 cm<'-1>和1606 cm<'-1>處表現(xiàn)不同變化趨勢，但都反映了一個(gè)變化規(guī)律即低錳處理下美洲商陸分泌的有機(jī)酸不斷螯合錳，隨著錳毒害的加重，其羧酸螯合力變?nèi)?；根組織1732 cm<'-1>和1026 cm<'-1>、莖組織1028 cm<'-1>、葉組織1052