Ca對秋茄Cd耐受性影響的研究.pdf

1、目前，紅樹林濕地面臨越來越嚴(yán)重的重金屬污染，紅樹林濕地重金屬污染的修復(fù)近年來成為研究熱點(diǎn)，然而紅樹植物對重金屬的耐性機(jī)制及其影響因素仍然沒有得到全面揭示。紅樹植物受到海水的周期性浸淹，海水中的主要元素Ca對其影響重大。已有研究證明Ca能提高植物對重金屬的耐受作用，而對于Ca在紅樹植物重金屬耐性中的作用及其機(jī)制的研究鮮見報(bào)道。本文從學(xué)術(shù)思想上提出Ca可能是影響紅樹植物在高污染環(huán)境耐受重金屬的重要因素之一。
　　本文以紅樹植物秋茄為研

2、究材料，采用Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)9個(gè)處理，Cd濃度為0、0.5、5.0mgL-1三個(gè)水平;Ca濃度為0、400、800mgL-1三個(gè)水平，探討Ca對Cd脅迫下的紅樹植物秋茄的影響，結(jié)果表明:
　　1.Cd脅迫下，秋茄幼苗葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙CO2濃度和蒸騰速率隨著Cd濃度的增加而降低。同一Cd處理水平下，加Ca處理組與未加Ca處理組相比，秋茄幼苗葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙CO

3、2濃度和蒸騰速率都有不同程度的升高。施加一定濃度Ca(400mgL-1)處理組的秋茄幼苗葉片光合指標(biāo)為最大值。當(dāng)Ca濃度達(dá)到800mgL-1時(shí)，秋茄的光合指標(biāo)降低。表明Cd對秋茄幼苗葉片的光合作用有毒害，外源Ca能緩解Cd對秋茄葉片光合作用的脅迫。
　　2.秋茄幼苗在重金屬Cd脅迫的下，葉綠素含量，根系活力均受到顯著影響，葉片丙二醛(MDA)含量上升，可溶性糖含量升高，單寧含量升高。外源Ca(400mgLL-1)可緩解Cd對秋茄幼

4、苗的生理傷害，提高葉綠素含量，增強(qiáng)根系活力，降低MDA含量，減輕Cd脅迫下秋茄葉片膜脂過氧化，提高秋茄幼苗對Cd的耐受能力，但是高濃度的Ca會(huì)對秋茄幼苗產(chǎn)生生理脅迫。結(jié)果說明低濃度外源Ca能有效緩解重金屬對植物的脅迫作用。
　　3.秋茄幼苗各營養(yǎng)器官（根、莖、葉）Cd含量隨著Cd處理濃度的升高而增加，各器官積累Cd濃度:根＞莖＞葉。相同濃度Cd脅迫下，根中Cd含量遠(yuǎn)大于莖和葉，表明重金屬Cd不易向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，根成為秋茄幼苗積累Cd

5、的主要器官。同一Cd處理組，加Ca處理，不同程度降低了秋茄幼苗各器官Cd積累量，且隨著Ca濃度的升高幼苗各器官Cd吸收積累量逐漸降低。同一Ca處理水平下，Cd處理降低了秋茄幼苗各器官中Ca的含量，且隨著Cd濃度提高秋茄幼苗各器官中Ca的含量逐漸降低，秋茄各器官積累Ca濃度:葉＞莖＞根。
　　4.紅樹葉片具有適應(yīng)周期性潮水淹沒等海濱濕地特殊生境的結(jié)構(gòu)特征，如厚的、蠟質(zhì)、薄層狀的葉片角質(zhì)層，可以降低因蒸騰作用而喪失的水分。Cd脅迫下，

6、秋茄幼苗葉片的柵欄組織所占的比例增加，柵欄組織排列更加緊密，降低了葉片組織中的細(xì)胞間隙度，增強(qiáng)了水分疏導(dǎo)的安全性。在一定的Cd濃度范圍內(nèi)，秋茄幼苗葉片厚度隨Cd處理濃度的上升而增加，而高濃度的Cd(5mgL-1)降低了葉片的厚度。隨著Cd處理濃度的升高，海綿組織厚度的變化沒有呈現(xiàn)規(guī)律的變化，顯示出一定的波動(dòng)性。葉片上下表皮角質(zhì)層的厚度和相對厚度（角質(zhì)層與葉片厚度的比值），隨Cd處理濃度的增加而增加。施加Ca在一定程度上緩解了秋茄葉片重金

7、屬脅迫形成的解剖結(jié)構(gòu)的“旱生化”，然而在解剖結(jié)構(gòu)層面上的變化差異不顯著。
　　5.透射電鏡觀察表明:Cd對秋茄幼苗葉片細(xì)胞葉綠體、線粒體和細(xì)胞核等主要細(xì)胞器的毒害程度不同，而施加外源Ca緩解Cd對細(xì)胞器的破壞的能力也不同。細(xì)胞器對Cd的耐受能力由強(qiáng)到弱依次是:線粒體、葉綠體、細(xì)胞核。Ca對Cd引起的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的損傷破壞有一定的保護(hù)和緩解作用，尤其是對Cd脅迫下的細(xì)胞核和葉綠體有很強(qiáng)的修復(fù)功能。
　　6.秋茄葉片細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)研

8、究結(jié)果顯示:對照組秋茄幼苗葉片細(xì)胞中，細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜邊緣清晰光滑，細(xì)胞核雙層膜結(jié)構(gòu)清晰;線粒體膜結(jié)構(gòu)完整清晰，峭突清晰可見;葉綠體數(shù)量多，呈長橢圓形，基質(zhì)濃密，內(nèi)含少量高電子密度的小球形脂質(zhì)球。葉綠體膜結(jié)構(gòu)清晰，基粒類囊體排列整齊緊密，與基質(zhì)類囊體形成連續(xù)的膜系統(tǒng)。低濃度Cd(0.5mgL-1)處理時(shí)，細(xì)胞核核仁邊緣模糊，核仁開始解體;線粒體則未見明顯損傷;葉綠體數(shù)量明顯減少，葉肉細(xì)胞中類囊體片層膨脹、擴(kuò)張，葉綠體膨脹呈圓

9、球形，外膜的內(nèi)外層之間發(fā)生膨脹，類囊體腫脹，基粒類囊體排列紊亂。高濃度Cd（5.0mgL-1）處理時(shí)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)不規(guī)則，細(xì)胞壁、細(xì)胞膜邊緣模糊，細(xì)胞核膜核仁消失，染色質(zhì)出現(xiàn)凝縮;線粒體形狀完整規(guī)則，但是開始膨脹，峭突減少，并有峭突溶解，有的線粒體成空泡狀;葉綠體膨脹加劇，類囊體片層稀疏，囊內(nèi)空泡化顯著，類囊體片層溶解現(xiàn)象清晰可見，部分葉綠體膜結(jié)構(gòu)模糊不清，甚至消失，腫脹的類囊體片層排列不規(guī)則，散布于細(xì)胞質(zhì)中，部分類囊體片層溶解。施加適量濃