多年生黑麥草對(duì)重金屬鎘的抗性機(jī)理研究.pdf

1、本文研究了多年生黑麥草(Lolium perenne)對(duì)鎘的積累特性和Cd2+對(duì)多年生黑麥草的毒性效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，證明了谷胱甘肽和植物絡(luò)合素在多年生黑麥草中對(duì) Cd2+的解毒作用，并通過(guò)外源GSH的調(diào)節(jié)達(dá)到了提高多年生黑麥草對(duì)Cd2+抗性的目的，得到的主要結(jié)果如下。
　　1.5、10、20mg/LCd2+處理多年生黑麥草18天，根中的鎘濃度分別為4.65、4.71、6.21mg/gDW，地上部的鎘濃度分別為0.34、0.43、0

2、.62mg/gDW，鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.07、0.09、0.10，地上部鎘的富集系數(shù)分別為67.68、43.15、31.22，地上部鎘的分布比例分別為27.05％、32.24%、42.52%，地上部積累鎘的總量分別為0.20、0.24、0.31mg/10株。隨著 Cd2+處理濃度的升高，多年生黑麥草對(duì)鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)、鎘在地上部的分布比例和地上部鎘的富集總量顯著升高，多年生黑麥草對(duì)鎘表現(xiàn)出持續(xù)富集的能力。多年生黑麥草地上部的鎘富集濃度超過(guò)了

3、鎘超富集植物要求的100mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，但轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)小于1，因此，多年生黑麥草仍屬于鎘的高積累植物，而不是超富集植物。
　　2.對(duì)多年生黑麥草進(jìn)行0（CK）、5、10、20mg/LCd2+處理，多年生黑麥草的生長(zhǎng)速率受 Cd2+的顯著影響，處理后18天，5、10、20mg/LCd2+處理分別較對(duì)照顯著下降了33.94%、45.23%、53.89%。Cd2+處理下，多年生黑麥草植株的含水量、地上部生物量、地下部生物量和根冠比均較對(duì)照

4、顯著降低。多年生黑麥草根系的各項(xiàng)生長(zhǎng)參數(shù)均受 Cd2+的顯著抑制。Cd2+處理下，地上部的鉀、鎂濃度較對(duì)照顯著降低。
　　3.5mg/LCd2+處理多年生黑麥草6天，結(jié)果表明Cd2+處理未導(dǎo)致光合色素含量的變化，氣體交換參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)均受到顯著的影響。Pn在處理后3和6天分別較0天顯著下降了24.4%和23.4%，非氣孔因素對(duì) Pn的降低起到了主要作用。實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSII)、相對(duì)電子傳遞效率(rETR)和光化學(xué)淬滅系

5、數(shù)(qP)在處理后6d較0天顯著下降，葉片PSII的光化學(xué)反應(yīng)能力顯著降低。非光化學(xué)淬滅系數(shù)(qN)和調(diào)節(jié)性能量耗散(Y(NPQ))在處理后6d顯著升高，能量熱耗散的加強(qiáng)起到了光保護(hù)的作用。
　　4.5mg/LCd2+處理多年生黑麥草6天，葉片中的GSH濃度逐漸升高，根系中的谷胱甘肽濃度先升高后降低，植物絡(luò)合素合成速度的加快導(dǎo)致了谷胱甘肽的過(guò)度消耗。隨著Cd2+處理時(shí)間的延長(zhǎng)，多年生黑麥草根系和葉片中的植物絡(luò)合素濃度逐漸升高，根系

6、中植物絡(luò)合素的濃度要大于葉片。Cd2+處理下，多年生黑麥草根系中 PC3的巰基占總巰基數(shù)量的比例最大，處理后6天占總巰基的83.35%，葉片中GSH的巰基比例最大，處理后6天占總巰基數(shù)量的46.08%。多年生黑麥草根、葉中總巰基(T-SH)的濃度隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)顯著升高，根中總巰基的濃度與鎘濃度極顯著正相關(guān)。
　　5.對(duì)5mg/LCd2+處理的多年生黑麥草施加外源GSH，結(jié)果表明外源GSH的調(diào)節(jié)可提高多年生黑麥草對(duì)Cd2+的抗性

7、。外源GSH促進(jìn)了Cd2+脅迫下多年生黑麥草的生長(zhǎng)，處理后24天，Cd2++0.5mMG、 Cd2++1mMG處理下的地上部、地下部生物量和根冠比均較Cd2+處理顯著升高。外源GSH減輕了根系的氧化脅迫，處理后12天，Cd2++0.5mMG、Cd2++1mMG處理下根中的MDA含量較Cd2+處理顯著降低。外源GSH減輕了Cd2+對(duì)Ca2+吸收的抑制作用，提高了Cd2+處理下多年生黑麥草的光合能力。
　　6.對(duì)5mg/LCd2+處理

8、的多年生黑麥草施加外源 GSH抑制劑（BSO），結(jié)果表明，Cd2++BSO處理下多年生黑麥草葉綠素b、類胡蘿卜素含量較Cd2+處理顯著降低，植物絡(luò)合素對(duì)光合色素具有保護(hù)作用；根、葉中的MDA含量顯著高于Cd2+處理；葉中的SOD、POD、CAT、APX、MDHAR、GR、GPX活性和根中的POD、CAT活性均低于Cd2+處理；在多年生黑麥草的葉片和根系中，Cd2+BSO處理下的ASA的含量較Cd2+處理降低，DHA的含量較Cd2+處理升

9、高；谷胱甘肽和植物絡(luò)合素對(duì)Cd2+脅迫下多年生黑麥草的抗氧化系統(tǒng)有保護(hù)作用，進(jìn)而減輕了Cd2+導(dǎo)致的氧化脅迫。處理后24天，BSO顯著降低了Cd2+處理下多年生黑麥草的Pn、Gs、和Tr，地上部的Mg濃度和根系中的K濃度亦較Cd2+處理顯著降低。Cd2++BSO處理下的多年生黑麥草地下部生物量和根冠比均較Cd2+處理降低，處理后6、12、24天，地下部生物量分別較Cd2+處理下降了3.65%、3.77%和17.86%，根冠比分別較Cd2