姜對土壤鉛和鎘毒害的生理響應(yīng)特性.pdf

1、為明確土壤Pb、Cd等重金屬對姜生長、產(chǎn)量的影響及其對姜植株毒害的時(shí)間、劑量效應(yīng)，本文以‘萊蕪大姜’為試材，采用污灌方式外施Pb(NO3)2、CdCl2.2.5H2O溶液，研究了不同水平Pb、Cd脅迫對姜生長、活性氧代謝、光合碳同化及氮代謝的影響，并探討了外源H2S緩解姜Pb、Cd脅迫的生理機(jī)制，以期為Pb、Cd對姜毒害的生產(chǎn)檢測和調(diào)控提供理論依據(jù)，為姜優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴姜對輕度Pb脅迫存在

2、一定的適應(yīng)性，脅迫前期，150 mg.kg-1Pb處理可刺激姜株高、地上部及根莖生長量的積累；但脅迫后期，尤其是至根莖膨大期，P b脅迫顯著抑制姜生長和各器官生物量的積累，且隨 Pb水平的增加，抑制程度加重，根系活力顯著下降。與此同時(shí)，Pb脅迫對姜的毒害作用存在器官差異，即Pb污染對姜根系毒害最重，并顯著抑制姜莖的生長，從而造成植株莖干瘦弱。⑵Cd脅迫顯著抑制了姜株高及莖粗，尤其是脅迫后期同時(shí)伴隨著分枝數(shù)和葉片數(shù)的下降，此外，姜地上和地

3、下部生物量亦降低，尤其是根系在幼苗期受Cd脅迫即呈顯著的劑量效應(yīng)，根系活力顯著受抑。⑶隨Pb、Cd脅迫水平的升高及脅迫時(shí)間的延長，姜葉片中O2?.生成速率和H2O2含量顯著升高，但過高濃度Pb脅迫則使其降低；Pb、Cd脅迫均導(dǎo)致了姜葉片中MDA含量和電導(dǎo)率的持續(xù)增加。脅迫40 d（幼苗期），SOD、POD、CAT、GR、APX、MDHAR、DHAR等抗氧化酶活性均被Pb、Cd脅迫所誘導(dǎo)增強(qiáng)，AsA、GSH、酸溶性SH、植物絡(luò)合素等抗氧化

4、物質(zhì)含量顯著升高，AsA/DHA、GSH/GSSG比值顯著增加；隨著脅迫的持續(xù)進(jìn)行，Pb脅迫下，抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)含量多以150 mg·k g-1的輕度Pb脅迫的較高，過高濃度的Pb脅迫則使其顯著降低，表明AsA-GSH循環(huán)遭受嚴(yán)重破壞，同時(shí)，隨Cd脅迫濃度和時(shí)間的增加，相關(guān)保護(hù)酶活性及抗氧化物質(zhì)含量均顯著降低，表明姜對脅迫40 d或輕度Cd脅迫具有適應(yīng)性，但脅迫120 d或較為嚴(yán)重的Cd脅迫嚴(yán)重?fù)p傷了姜葉片抗氧化系統(tǒng)，使活性氧代

5、謝失調(diào)，葉片膜系統(tǒng)遭到嚴(yán)重傷害。⑷雖然低濃度Pb處理短期內(nèi)可刺激了葉片色素含量的增加，但高濃度Pb、Cd脅迫均可導(dǎo)致姜葉片色素含量在整個(gè)生育期的顯著下降，降低姜葉片對光能的利用，引起Pn、Gs、Fv/Fm及ΦPSⅡ等的顯著下降，導(dǎo)致可溶性糖含量的增加，且幼苗期Pb、Cd污染引起的光合速率的下降主要是氣孔限制，但發(fā)棵期和根莖膨大期，施Pb、Cd處理的姜葉片光合速率的下降主要是由于非氣孔限制。⑸姜葉片中氮代謝相關(guān)酶活性在短期 Pb、Cd脅迫

6、下可被誘導(dǎo)，形成一種自我保護(hù)的特性；但隨著脅迫的持續(xù)，NR、GS、GOGAT活性顯著受到抑制，銨平衡被打破，且脅迫后期姜植株過量的內(nèi)源銨主要通過GDH途徑清除；Pb、Cd均可直接抑制姜根系對硝態(tài)氮的吸收同化作用，引起根系和葉片中硝態(tài)氮的顯著下降，造成銨態(tài)氮的積累，誘導(dǎo)可溶性蛋白的降解，刺激游離氨基酸含量尤其是脯氨酸含量的顯著增加。⑹外施NaHS可增強(qiáng)Pb、Cd脅迫前期對抗氧化酶活性的刺激作用，減緩脅迫后期酶活性的下降幅度，并抑制了AAO

7、活性的顯著增加，從而提高了姜清除O2-.和H2 O2的能力，維持較低水平的ROS含量，減緩MDA含量的增加速率，顯著誘導(dǎo)姜植株內(nèi)H2S含量。⑺外施NaHS可有效提高Pb、Cd脅迫下姜葉片色素含量，有效緩解Pb、Cd脅迫下姜葉片Pn、F v/F m、ΦPSⅡ的下降幅度，延緩了脅迫下姜葉片中C i的上升速度和Ls的下降速率，使非氣孔限制得以延后，有效緩解了NPQ的顯著增加，保護(hù)PSⅡ的生理功能，誘導(dǎo)了姜葉片在光下的氣孔開放，維持了一定的蒸騰