東南景天（Sedum alfredii Hance）對鎘的超積累與有機酸含量變化的關系.pdf

1、本研究通過水培試驗，從兩種生態(tài)型東南景天個體分別在鎘脅迫和鋅鎘復合脅迫下的生長反應、葉綠素含量和對Zn和Cd的富集特性，以及對其體內有機酸含量的影響等方面，探討了有機酸在礦山型東南景天鋅、鎘解毒機制中的作用，以期為進一步解釋礦山型東南景天對鋅和鎘的耐性機制提供更多的理論支持?，F(xiàn)將本研究的主要結果總結如下： 1.在水培條件下，小于或等于10μmolL-1的Cd處理水平，在一定程度上抑制了非礦山型東南景天的生長，但影響不顯著。Cd處

2、理對其葉綠素的含量也無顯著影響。在0～10μmolL-1的供Cd范圍內，非礦山型東南景天莖和葉片的Cd含量隨著Cd處理水平的升高而緩慢增加，而根系Cd含量隨著Cd處理水平的升高而迅速增加。各部分Cd含量為：根＞莖＞葉。而對于礦山型東南景天來說，小于或等于100μmolL-1的Cd處理水平反而在一定程度上促進其生長，但影響不顯著。而且Cd處理對其葉綠素含量也無明顯影響。在0～100μmolL-1的Cd處理范圍內，隨著Cd處理水平的升高，礦

3、山型東南景天根系、莖和葉片的Cd含量急劇增加。各部分Cd含量為：葉＞莖＞根。這說明礦山型東南景天比非礦山型東南景天具有更強的運轉和積累Cd的能力。 2.兩種生態(tài)型東南景天在Cd脅迫下，體內有機酸的種類相同，均含有戊二酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸和乙酸。但各種有機酸含量變化趨勢不同，尤其是對Cd絡合能力較強的草酸和酒石酸。在相同濃度的Cd脅迫下，礦山型東南景天莖和葉片中草酸和酒石酸的濃度普遍要高于非礦山型，這可能與礦山型東南景天

4、超積累Cd有關。而且，在Cd脅迫下，礦山型東南景天根、莖、葉片中草酸和酒石酸的濃度均高于對照；而非礦山型東南景天則不同，除了其根系中草酸和酒石酸的濃度隨著Cd供應水平的升高有所升高外，莖、葉片中草酸和酒石酸的濃度隨著Cd供應水平的升高而降低。這再次說明兩種生態(tài)型東南景天對Cd積累的差異很可能與有機酸含量變化的差異有關。在Cd的脅迫下，礦山型東南景天很可能釋放出更多的有機酸(如草酸和酒石酸等)，通過草酸和酒石酸等絡合植物體內的Cd2+，降

5、低植物體內的Cd2+的濃度，減少Cd2+與植物體內重要的生物酶結合的機會，而且，提高了Cd在植物體內的移動性，有利于Cd向地上部運輸。 在試驗中發(fā)現(xiàn)：在Cd脅迫下，礦山型東南景天葉片草酸和酒石酸的濃度隨著Cd供應水平的提高而增加，但是莖部草酸和酒石酸的濃度并不是隨著Cd處理濃度的提高而同步增加。在供Cd1μmolL-1時，莖部草酸和酒石酸濃度急劇增加，大約為對照的4倍。而供Cd水平在100μmolL-1，草酸和酒石酸的濃度雖然高

6、于對照但遠低于供Cd1μmolL-1時的濃度。莖是物質運輸的主要器官，莖部的有機酸很可能參與Cd的運輸。在供Cd1μmolL-1時，莖部草酸和酒石酸濃度急劇增加，很可能由于草酸和酒石酸參與運輸，把大量的有機酸轉運至葉片，以Cd-有機酸的形式貯存與液泡內；但供Cd水平在100μmolL-1，莖部草酸和酒石酸濃度并沒有高于1μmolL-1時的濃度，即使這樣，葉片Cd濃度仍然高于1μmolL-1時的Cd濃度。這可能是因為隨著Cd供應水平的提高

7、，存在著另外的Cd轉運體，草酸和酒石酸的轉運功能已不占主要地位。 3.在Zn/Cd復合脅迫下，Cd≤10μmolL-1和Zn≤50μmolL-1的Zn/Cd復合處理對非礦山型東南景天的生長和葉綠素含量沒有顯著影響。在此Zn/Cd復合處理范圍內，非礦山型東南景天根、莖和葉片中Zn的含量均隨Zn處理濃度的增加而增加，而Cd處理水平對其根、莖、葉中Zn含量影響不顯著；根、莖和葉片中Cd含量隨Cd供應水平的升高而增加，Zn處理水平對其C

8、d含量影響不顯著。 而Cd≤100μmolL-1及Zn≤500μmolL-1的Zn/Cd復合處理對礦山型東南景天的生長和葉綠素含量影響也不顯著。在此Zn/Cd復合處理范圍內，礦山型東南景天根、莖和葉片中Zn的含量均隨Zn處理濃度的增加而增加，而Cd處理水平在一定程度上促進了非礦山型東南景天根、莖、葉中Zn含量的增加，但影響不顯著；根、莖和葉片中Cd含量隨Cd供應水平的升高而增加，Zn處理水平在一定程度上促進了對礦山型東南景天對C

9、d的吸收和轉運，但影響并沒有達到顯著水平。 這說明在試驗設置的Zn/Cd復合處理水平下，兩種生態(tài)型東南景天都能夠正常生長。施加Zn在一定程度上促進礦山型東南景天對Cd的吸收，而施加Cd也在一定程度上促進了其對Zn的吸收，但作用并不顯著。 4.在試驗設置的Zn/Cd復合處理范圍內，Zn和Cd處理濃度的增加不影響兩種生態(tài)型東南景天有機酸的種類。兩種生態(tài)型根、莖和葉片中，含量較多的有機酸均為戊二酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸和

10、乙酸。但是Zn和Cd處理濃度的增加對兩種生態(tài)型有機酸含量影響不同，特別是絡合能力較強的草酸、酒石酸和蘋果酸。隨著Cd處理濃度的增加，雖然，非礦山型東南景天根系草酸和酒石酸濃度有所升高，但是莖和葉片中草酸、酒石酸和蘋果酸含量均Cd處理水平的升高而降低。隨著Zn處理水平的增加，非礦山型東南景天根、莖和葉片草酸、酒石酸和蘋果酸濃度均降低。與此不同，隨著Cd供應水平的升高，礦山型東南景天根、莖和葉片中草酸和酒石酸濃度增加；Zn的加入雖然抑制了各

11、部分草酸和酒石酸濃度的增加，但是促進了各部分蘋果酸的增加。 這種不同，很可能是由于蘋果酸有助于礦山型東南景天對Zn的耐性和積累，而草酸和酒石酸則有助于其對Cd的耐性和積累。 5.此外，在試驗中還發(fā)現(xiàn)，在不施加Cd處理的情況下(即對照)，礦山型東南景天的根、莖、葉干物量均比非礦山型的低。而且，礦山型東南景天在Cd處理前，根系顏色較暗，有的甚至為褐色；Cd處理后根系顏色變?yōu)榘咨翼毟^多而粗。而非礦山型東南景天在Cd處理前

12、，根系為白色；Cd處理4天后顏色開始變暗，8天后變?yōu)闇\褐色，須根少且細?？梢姡m度的Cd污染利于礦山型東南景天的生長；而在不施加Cd處理的情況下，礦山型生長情況并不如非礦山型。Jain(1979)指出，植物耐性的獲得是植物單方面的適應性反應，這就導致植物在生理生化變量上的代價，即“分配代價”。植物在特殊環(huán)境下能夠利用的生存資源的總量是一定的，在對付環(huán)境中的物質褐能量消耗過大，自然植物在構建自我的能量就降低，其生長、發(fā)育的程度和速度就降低