菹草根-葉對(duì)鈣的吸收-釋放機(jī)制研究.pdf_第1頁(yè)
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1、鈣是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素,在植物生長(zhǎng)發(fā)育和應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫中發(fā)揮著極其重要的作用。鈣是參與細(xì)胞壁構(gòu)成不可缺少的元素,同時(shí)可以促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)和根系生長(zhǎng)、穩(wěn)定細(xì)胞膜、參與第二信使傳遞,具有酶促作用和滲透調(diào)節(jié),以及減少活性氧的生成。細(xì)胞對(duì)Ca2+的作用包括吸進(jìn)Ca2+和排出Ca2+兩個(gè)過程。細(xì)胞不能無(wú)限制地吸收Ca2+,胞內(nèi)Ca2+濃度過高會(huì)引起毒害。因此,細(xì)胞吸收Ca2+的過程也是維持胞內(nèi)Ca2+平衡的過程,此平衡由Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來完成。目前,國(guó)

2、內(nèi)外關(guān)于植物鈣吸收機(jī)制研究已取得較大進(jìn)展,鈣在植物體內(nèi)吸收和運(yùn)輸有被動(dòng)吸收和主動(dòng)吸收兩種形式,主動(dòng)吸收消耗能量,與根系活性有關(guān);被動(dòng)吸收主要受植物蒸騰作用的影響。
   全面了解水生植物吸收,分泌和運(yùn)輸Ca2+對(duì)植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展將是至關(guān)重要的。本文主要研究了沉水植物菹草根吸收鈣,莖葉分泌鈣和對(duì)鈣的轉(zhuǎn)移。設(shè)計(jì)植物在不同鈣離子濃度下生長(zhǎng),觀察生長(zhǎng)速率是否有明顯的區(qū)別,在10mg/L的Ca2+最適濃度下,分離提取植物葉片不同組分并分

3、析其中鈣含量所占百分比,從而知道菹草在吸收分泌鈣的過程中,鈣主要集中在哪個(gè)組分中。用根室和莖葉室兩隔室實(shí)驗(yàn),得出鈣在菹草中的遷移動(dòng)力學(xué)規(guī)律。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行菹草葉際的掃描電鏡觀察和光學(xué)顯微鏡觀察并進(jìn)行能譜分析。設(shè)計(jì)不同的處理,用微電極連續(xù)240min內(nèi)分別測(cè)定不同處理的根室和莖葉室氧化還原電位,溶解氧濃度,了解其變化情況。主要結(jié)論有:
   (1)高濃度的鈣會(huì)抑制菹草生長(zhǎng)。溶液鈣濃度為10mg/L時(shí),菹草生長(zhǎng)最快,生長(zhǎng)速率是5mg/

4、L處理的兩倍,在20mg/L和30mg/L高濃度鈣條件下,菹草生長(zhǎng)緩慢。細(xì)胞不能無(wú)限制地吸收Ca2+,胞內(nèi)Ca2+濃度過高會(huì)引起毒害。
   (2)鈣在菹草中的遷移方向主要是從根吸收到莖葉釋放。從根對(duì)鈣的吸收結(jié)果可以看到,根室和莖葉室培養(yǎng)液中鈣總含量都隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,4d后莖葉室鈣濃度增加5mg/L左右,4d后根室鈣濃度增加2mg/L左右。菹草根和莖葉在吸收過程中都有一些鈣的釋放情況出現(xiàn),但總體趨勢(shì)還是鈣由根向莖葉運(yùn)移再?gòu)那o

5、葉向溶液釋放。
   (3)鈣在遷移過程中主要集中在細(xì)胞壁,其次是可溶性部分,較少量的鈣集中在細(xì)胞器。同時(shí),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),鈣先由細(xì)胞壁向可溶性部分遷移,再由可溶性部分遷移至其他細(xì)胞壁。這一結(jié)果與掃描電鏡觀察到的大量晶體主要集中在細(xì)胞外圍的現(xiàn)象相呼應(yīng)。
   (4)當(dāng)根室鈣濃度為10mg/L時(shí),莖葉對(duì)鈣離子的分泌最好。在根室鈣濃度為80mg/L時(shí),由于鈣濃度太高,破壞了鈣運(yùn)移系統(tǒng)的穩(wěn)定性,菹草對(duì)鈣離子的運(yùn)移不再受運(yùn)移系統(tǒng)

6、控制。
   (5)光學(xué)顯微鏡下看到,不同濃度鈣溶液處理的菹草葉片表皮細(xì)胞上都有大量的晶體存在,上表皮上晶體多于下表皮。根室供鈣濃度為10mg/L的條件下葉片上表皮晶體數(shù)量最多。
   (6)在SEM下看到菹草葉片上表皮和下表皮細(xì)胞緊密排列。菹草表皮細(xì)胞上形成的晶體狀物質(zhì)主要分散在細(xì)胞的上表皮,且圍繞著細(xì)胞壁四周分布。在一定的濃度范圍內(nèi),上表皮細(xì)胞分散的晶體多余下表皮。
   (7)根吸收Ca2+并非為簡(jiǎn)單的被動(dòng)

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