柳屬植物對(duì)重金屬鎘脅迫的生長(zhǎng)與生理響應(yīng).pdf

1、重金屬作為最常見的不可降解的污染物，對(duì)生物的危害日益受到全世界的關(guān)注。鎘污染范圍廣、毒性較強(qiáng)，這主要是因?yàn)殒k具有易被植物吸收與積累的特點(diǎn)，可造成植物的生理過程受到抑制，甚至死亡。柳樹(Salix spp.)是Cd2+高積累型速生樹種，對(duì)修復(fù)鎘引起的環(huán)境污染有極大潛力。因此研究柳樹對(duì)鎘脅迫下的生長(zhǎng)與生理響應(yīng)有意義。主要結(jié)果如下：
　　1.采用沙培法，研究Cd2+脅迫對(duì)旱柳、銀芽柳、杞柳根系形態(tài)的影響。在Cd2+處理6天、9天時(shí)，旱柳

2、根系長(zhǎng)度顯著低于對(duì)照；在處理9天時(shí)，杞柳根系長(zhǎng)度顯著低于對(duì)照；在處理9天時(shí)，銀芽柳根系長(zhǎng)度也低于對(duì)照，但差異不顯著，說明在Cd2+處理下，銀芽柳對(duì)鎘的耐性較旱柳、杞柳強(qiáng)。
　　在Cd2+處理6天、9天時(shí)：旱柳根系的表面積、體積在較對(duì)照無明顯差異，但是根系中起主要吸收功能的直徑≤0.5mm的根系長(zhǎng)度、表面積、體積明顯低于對(duì)照。可能因?yàn)橹睆健?.5mm的根系吸收能力強(qiáng)，被動(dòng)吸收Cd2+多，富集的鎘濃度大，進(jìn)而受到鎘的傷害嚴(yán)重。杞柳根系

3、長(zhǎng)度、表面積、平均直徑、根尖數(shù)量以及直徑≤0.5mm的根系長(zhǎng)度、表面積、體積，在Cd2+處理3天、6天時(shí)，與對(duì)照無顯著差別；在處理9天時(shí)，則顯著低于對(duì)照，印證了Cd2+處理強(qiáng)烈抑制根尖的產(chǎn)生的現(xiàn)象。
　　2.以沙培條件下澆灌Cd2+處理液的方法研究鎘在旱柳、杞柳、銀芽柳中的積累特性及Cd2+處理對(duì)鈣、鎂、鉀三種元素分配的影響。結(jié)果表明，隨著Cd2+處理時(shí)間的延長(zhǎng)，三種柳樹根、莖、葉中的鎘濃度逐漸升高，在處理9天時(shí)，三種柳樹地上部的

4、鎘濃度均超過了100mg/kg。鎘處理9天時(shí)，三種柳樹的地上部、地下部生物量均未受到顯著影響，三種柳樹對(duì)鎘表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗性，具備了鎘修復(fù)植物的潛在特性。Cd2+處理下，三種柳樹根中的鎘濃度遠(yuǎn)大于莖和葉片，鎘在植物體內(nèi)被限制運(yùn)輸?shù)角o、葉，這在一定程度上降低了鎘對(duì)植物地上部的毒害。Cd2+處理下，三種柳樹根中的鉀濃度顯著降低，且處理9天時(shí)莖、葉中的鉀濃度較3天降低，三種柳樹根系對(duì)鉀的吸收能力和鉀向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力均受鎘的抑制。
　　C

5、d2+處理9天，旱柳根、莖、葉中的鎘濃度較3天分別提高了3.04、2.36和21.56倍，旱柳地上部對(duì)鎘的富集能力隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)增加。Cd2+處理3、6天時(shí)，鎘的分布比例以地上部為主，處理時(shí)間延長(zhǎng)至9天時(shí)，鎘向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力受到了抑制，根中鎘的分布比例超過了地上部。Cd2+脅迫下，旱柳根系加速了對(duì)鈣的吸收，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部，處理9天時(shí)旱柳莖中的鈣濃度較3、6天分別顯著上升了21.73％、23.66%。旱柳莖、葉對(duì)鎂的轉(zhuǎn)運(yùn)能力

6、受 Cd2+的抑制。Cd2+脅迫下，旱柳根系對(duì)鉀的吸收能力和鉀向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力均受鎘的抑制，處理9天時(shí)旱柳根中的鉀濃度較3、6天分別顯著下降了51.98%和66.79%。Cd2+脅迫下，旱柳根中鎂的分布比例顯著升高，處理9天時(shí)較3、6天顯著提高了80.22%和77.57%。
　　Cd2+處理下，三種柳樹中，除旱柳根中鎘的分布比例與鎂的分布比例顯著正相關(guān)、杞柳莖中鉀的分布比例與鎘的分布比例顯著正相關(guān)外，礦質(zhì)元素的其他分配格局均未受

7、到鎘的顯著影響。旱柳、杞柳、銀芽柳對(duì)礦質(zhì)元素的分配具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力。
　　3.以盆栽銀芽柳為材料，利用Mini-Imaging-PAM熒光成像測(cè)定系統(tǒng)，研究了 Cd2+脅迫下葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化及其光響應(yīng)曲線。結(jié)果表明，初始熒光Fo與最大熒光Fm隨著Cd2+濃度的增大而呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，F(xiàn)o與Fm在200mg/L的Cd2+處理4周時(shí)達(dá)到最高值，400mg/L的Cd2+處理則顯著下降；PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)與PS

8、Ⅱ潛在光化學(xué)效率(Fv/Fo)顯著受Cd2+脅迫抑制，但隨Cd2+濃度的增加呈先降后升的變化趨勢(shì)。Cd2+脅迫下各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的光響應(yīng)結(jié)果表明，PSⅡ?qū)嶋H光量子效率Y(Ⅱ)、熒光淬滅系數(shù)(qP)隨光化光強(qiáng)度的增加呈下降趨勢(shì)，而同光強(qiáng)下高濃度Cd2+使Y(Ⅱ)與(qP)顯著降低；PSⅡ調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y(NPQ)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(qN)與表觀電子傳遞速率(ETR)則隨著光強(qiáng)增加呈上升趨勢(shì)，同光強(qiáng)下高濃度 Cd2+處理顯著提高

9、Y(NPQ)、qN與ETR。Cd2+脅迫下，PSⅡ非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y(NO)穩(wěn)定在較低水平，同光強(qiáng)下Y(NO)隨Cd2+濃度增加略有提高。說明，銀芽柳通過調(diào)節(jié)PSⅡ反應(yīng)中心開放程度與活性，對(duì)Cd2+脅迫表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性，高濃度Cd2+脅迫導(dǎo)致PSⅡ反應(yīng)中心關(guān)閉或不可逆失活，表現(xiàn)出光抑制。
　　基于以上研究結(jié)果，旱柳、杞柳、銀芽柳對(duì)高濃度 Cd2+脅迫均有較強(qiáng)抗性，可用于重度鎘污染地區(qū)的植物修復(fù)，并且是選育用于重金屬植物修