菹草根-葉對鈣的吸收-釋放機(jī)制研究.pdf

1、鈣是植物必需的營養(yǎng)元素，在植物生長發(fā)育和應(yīng)對環(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)胞伸長和根系生長、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)胞不能無限制地吸收Ca2+，胞內(nèi)Ca2+濃度過高會引起毒害。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

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)輸有被動吸收和主動吸收兩種形式，主動吸收消耗能量，與根系活性有關(guān);被動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，莖葉分泌鈣和對鈣的轉(zhuǎn)移。設(shè)計(jì)植物在不同鈣離子濃度下生長，觀察生長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)高濃度的鈣會抑制菹草生長。溶液鈣濃度為10mg/L時(shí)，菹草生長最快，生長速率是5mg/

4、L處理的兩倍，在20mg/L和30mg/L高濃度鈣條件下，菹草生長緩慢。細(xì)胞不能無限制地吸收Ca2+，胞內(nèi)Ca2+濃度過高會引起毒害。
　　 (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)，但總體趨勢還是鈣由根向莖葉運(yùn)移再從莖

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，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+并非為簡單的被動