茶樹氟富集規(guī)律、亞細(xì)胞分布及在葉片表面存在形態(tài)的研究.pdf

1、茶樹(Camelliasinensis(L.)O.Kuntze)是一種典型的聚鋁、富氟植物。茶葉是世界三大飲料植物之一,近年來,通過飲茶攝入的氟與人體健康關(guān)系受到較大關(guān)注。氟作為一種環(huán)境污染物,很容易被土壤吸收而存在于土壤中。本文對(duì)外源水溶性氟在茶園土壤中的環(huán)境化學(xué)行為及生物有效性、茶樹吸收氟的動(dòng)力學(xué)特性、氟在茶樹亞細(xì)胞水平的分布和氟在茶樹葉片表面的存在狀態(tài)進(jìn)行了相關(guān)研究。主要研究內(nèi)容包括:
　　1.采用盆栽實(shí)驗(yàn)和化學(xué)連續(xù)提取法,

2、研究了外源添加水溶性氟在茶園土壤中的賦存形態(tài)轉(zhuǎn)化及不同賦存形態(tài)氟對(duì)茶樹氟富集的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明:茶園土壤中本底各賦存形態(tài)氟含量隨時(shí)間的變異很小,處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),外源水溶性氟進(jìn)入土壤后迅速向各個(gè)形態(tài)轉(zhuǎn)化,10mg?kg-1氟處理下,水溶性氟含量表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì),有機(jī)束縛態(tài)氟和鐵錳結(jié)合態(tài)氟含量隨著處理時(shí)間呈下降的趨勢(shì),可交換態(tài)氟處理前后含量沒有顯著性差異(p>0.05),殘余態(tài)氟含量則保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài);200mg?kg-1氟處理下,水

3、溶性氟、鐵錳結(jié)合態(tài)氟和有機(jī)束縛態(tài)氟含量隨著處理時(shí)間呈下降的趨勢(shì),可交換態(tài)氟含量則表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì),處理前后含量沒有顯著性差異(p>0.05),殘余態(tài)氟含量則為上升的趨勢(shì),與10mg?kg-1氟處理表現(xiàn)有差異。0-10mg?kg-1氟處理內(nèi),茶樹根、莖和葉中總氟含量之間的差異達(dá)顯著水平(p<0.05);在10-100mg?kg-1氟處理內(nèi),則變化不顯著(p>0.05)。逐步回歸分析表明茶園土壤中不同形態(tài)氟對(duì)茶樹根、莖和葉中水溶性氟和總

4、氟的積累貢獻(xiàn)有差異,葉片T-F含量與土壤中Ws-F、Fe/Mn-F、O.M.F和Res-F含量有顯著的回歸關(guān)系(p<0.05),而Ws-F含量與土壤各賦存形態(tài)氟含量均沒有顯著的回歸關(guān)系(p>0.05)。
　　2.采用水培方法研究了不同氟處理水平和處理時(shí)間下,茶樹對(duì)溶液氟離子的吸收動(dòng)力學(xué)特性及茶樹生長對(duì)溶液氟的反應(yīng)。結(jié)果表明:茶樹對(duì)氟的耐受性與品種有關(guān)。低氟(≤50mg?L-1)能夠促進(jìn)茶樹生物量的積累和根系的生長,但高氟(≥50m

5、g?L-1)不利于茶樹的生長。1mg?L-1氟處理下,莖和葉中氟含量與處理時(shí)間呈線性正相關(guān)(R2莖=0.9164,R2葉=0.9706),根中氟含量變化不顯著;10mg?L-1氟處理下,根、莖和葉氟含量與處理時(shí)間均呈線性正相關(guān),并于32d達(dá)到最大值。低氟下(0.1-10mg?L-1),茶樹根系吸收溶液氟符合Michalis-Menten動(dòng)力學(xué)模型,為主動(dòng)吸收過程;高氟下(50-100mg?L-1),表現(xiàn)出被動(dòng)吸收的過程,根系和莖氟含量迅

6、速上升,葉在50mg?L-1氟處理下達(dá)到飽和狀態(tài)。茶樹根系氟吸收短動(dòng)力學(xué)曲線具有二型性,即開始是快速的吸收隨后是緩慢的飽和吸收。茶樹氟的吸收速率與轉(zhuǎn)運(yùn)速率均與氟處理濃度呈線性正相關(guān)。
　　3.通過水培試驗(yàn),結(jié)合差速離心方法研究平陽特早、烏牛早和鳧早2號(hào)氟富集的特性及根和葉片中氟的亞細(xì)胞分布,比較不同品種之間的差異。3個(gè)品種茶樹根、莖和葉氟含量均隨著培養(yǎng)介質(zhì)氟濃度的增加而升高,0-10mg?L-1氟處理下,地上部分氟含量大于根部氟含

7、量(轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)>1),且茶樹吸收的氟56％貯存在地上部分。除對(duì)照組外,葉片中大部分氟積累在細(xì)胞壁和可溶性部分(76.84%-91.58%),與根系表現(xiàn)一致(53.24%-80.35%),氟的添加均增加了氟在3個(gè)品種茶樹細(xì)胞壁和可溶性部分中的分配比例,減少了其在細(xì)胞器中的富集。加氟處理下,平陽特早和烏牛早葉片亞細(xì)胞組分氟含量的變化趨勢(shì)為:細(xì)胞壁>可溶性部分>細(xì)胞器;鳧早2號(hào)為可溶性部分>細(xì)胞壁>細(xì)胞器。低氟(0-5mg?L-1)氟處理下,茶

8、樹根系亞細(xì)胞氟含量變化趨勢(shì)為:細(xì)胞器≥細(xì)胞壁>可溶性部分;高氟(10-50mg?L-1)氟處理下,則為細(xì)胞壁>可溶性部分≥細(xì)胞器。轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)、地上部分氟的貯存率和氟在亞細(xì)胞組分的分布表明,茶樹具有較強(qiáng)的向上運(yùn)輸氟的能力;氟在茶樹根和葉中的亞細(xì)胞分布與茶樹的品種和溶液氟處理的濃度有關(guān),葉片中總氟含量與各亞細(xì)胞組分氟含量之間及其各亞細(xì)胞組分氟含量之間的關(guān)系與品種有關(guān),根系表現(xiàn)與品種無關(guān);細(xì)胞壁和可溶性部分是茶樹高氟處理下氟主要的存儲(chǔ)部位。

9、r>　　4.采用XPS技術(shù)研究了氟在茶樹葉片表面存在形態(tài)及其對(duì)葉片表面XPS表征的影響。結(jié)果表明:茶樹葉片表面主要由C和O組成,少量Si,N和Al,葉片近軸面表面還存在少量的P和Ca。氟處理下,茶樹葉片遠(yuǎn)軸面表面的C含量增加,O含量降低,與近軸面的表現(xiàn)相反;葉片遠(yuǎn)軸面的Al有向近軸面轉(zhuǎn)運(yùn)的趨勢(shì),近軸面和遠(yuǎn)軸面的N含量均降低,葉片固氮能力下降。氟處理使近軸面表面的角質(zhì)層變薄,角化層變厚,表面產(chǎn)生的有機(jī)酸含量顯著增加,且氧化狀態(tài)更活潑;遠(yuǎn)軸