大麥鉻與鹽、鋁的互作和減輕鉻毒害的化學(xué)途徑研究.pdf

1、鉻是地球和地殼巖石中第7和第21位多的元素。某些肥料含有一定量的鉻。同時(shí)，工業(yè)上大量利用鉻，由于不善管理而導(dǎo)致污染。環(huán)境中鉻污染已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一大問題。另一方面，植物通常面臨多種環(huán)境脅迫，包括鹽、重金屬、干旱和高溫等。這些非生物脅迫的影響并非簡單累加。而迄今大多數(shù)有關(guān)重金屬的研究多為針對(duì)單因子。鉻毒害在自然界往往與鹽和鋁等脅迫同時(shí)發(fā)生。因此，研究鉻和其它非生物脅迫因子對(duì)植物生長發(fā)育的互作具有重大的意義。
　　 目前，對(duì)鉻污染

2、土壤的管理或修復(fù)曾提出過一些對(duì)策，其中一種方法是利用一定的化學(xué)物質(zhì)緩解鉻的毒害效應(yīng)。本研究于2007-2010年在浙江大學(xué)進(jìn)行了系列試驗(yàn)，研究鉻和鹽、鋁的互作效應(yīng)和利用氮肥、硅及硫化氫緩解鉻的毒害。主要結(jié)果如下。
　　 (1)鉻和鹽脅迫對(duì)耐鹽性不同的大麥吸收礦質(zhì)養(yǎng)分的影響。鹽脅迫減少大麥植株組織中的K、K，Mg，Ca，F(xiàn)e，Zn，Mn和Cu濃度，但減少程度因基因型而異，耐鹽品種CM72減少程度要輕于鹽敏感品種Gairdner。鉻

3、對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分濃度和積累與鉻水平有關(guān)：在高鉻水平(50μM)下，所有礦質(zhì)養(yǎng)分的濃度和積累均顯著減少，而在低鉻水平(10μM)下，以上養(yǎng)分的濃度和積累有所增加。又之，低鉻水平下，鹽分對(duì)養(yǎng)分濃度和積累的影響程度較輕。高鉻水平和鹽脅迫組合對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的減少程度要重于這兩個(gè)因子的單獨(dú)處理。
　　 (2)鉻和鹽脅迫對(duì)耐鹽性不同的大麥基因型生長和抗氧化酶活性的影響。鹽脅迫抑制植物生長、光合作用、氣孔開度，增加大麥SOD和POD活性及MDA含量，并

4、表現(xiàn)為耐鹽品種CM72受影響要小于鹽敏感品種Gairdner。鉻對(duì)植物生長和抗氧化酶活性的影響因鉻水平而異：低鉻水平(10μM)緩解鹽的抑制效應(yīng)。高鉻水平和鹽脅迫組合處理對(duì)植物生長、光合作用以及氣孔開度的影響也大于這兩個(gè)因子的單獨(dú)處理。
　　 (3)pH、鋁和鉻對(duì)耐鋁性不同的兩個(gè)大麥基因型礦質(zhì)養(yǎng)分吸收的影響。鋁敏感基因型Shang70-119的鉻和鋁濃度顯著高于耐鋁品種Gebeina，根內(nèi)的鉻和鋁濃度顯著高于地上部。pH4.0處

5、理的植株鉻濃度顯著高于pH6.5處理的植株。鋁脅迫減少根內(nèi)P，Ca Mg，S，Cu，Mn，Zn和B的濃度，抑制K和Fe從根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)；在pH6.5下，鉻脅迫減少根內(nèi)P，K，Mg，S，F(xiàn)e，Zn和Mn的濃度，而在pH4.0下，鉻脅迫P，減少地上部K，Ca，Mg，S，Zn和Mn濃度。所有養(yǎng)分從根向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)受鉻毒害的抑制，但鈣在pH6.5下受影響較小。所有養(yǎng)分濃度均為pH4.0低于pH6.5?？傮w上，鉻和鋁組合處理減少養(yǎng)分的吸收明顯

6、要重于這兩個(gè)因子的單獨(dú)處理。又之，鉻和鋁脅迫減少養(yǎng)分的程度因基因型而異，敏感品種降低較重。
　　 (4)鋁和鉻對(duì)耐鋁性不同的大麥基因型生長和光合能力的影響。鋁脅迫減少植物生長、生物量、葉綠素含量、光合活性，且鋁敏感品種Shang70-119的減少程度大于耐性品種Gebeina。鉻脅迫導(dǎo)致大麥生長和光合能力明顯下降。低pH(4.0)下以上測(cè)定值的降低程度要大于高pH(6.0)。總體上，鋁和鉻組合處理對(duì)大麥生長和光合能力的降低作用要

7、大于這兩個(gè)因子的單獨(dú)處理，且耐鋁品種的減少程度相對(duì)較輕。
　　 (5)鋁和鉻單獨(dú)和組合處理對(duì)根系脫氫酶、氧化脅迫及抗氧化酶的影響。鋁或鉻減少植物生長、根系脫氫酶活性，導(dǎo)致氧化脅迫，表現(xiàn)為MDA和過氧化氫含量增加。在鋁或鉻脅迫下，植物組織中SOD、POD、APX、GR和CAT等抗氧化酶活性顯著增加，且耐鋁品種Gebeina增加程度要小于鋁敏感品種Shang70-119。鉻引起的氧化脅迫程度因培養(yǎng)液的pH而異，低pH條件下氧迫較重。

8、鉻和鋁組合處理對(duì)根系脫氫酶活性、MDA的過氧化氫含量以及抗氧化酶活性的影響要大于這兩個(gè)因子的單獨(dú)處理。另外，兩個(gè)供試品種在鉻或鋁脅迫下抗氧化酶活性的增加程度存在著顯著的差異。
　　 (6)氮肥形態(tài)對(duì)大麥鉻脅迫下的生長、生理和生化性狀的影響。處理有三種鉻水平(0，75 and100μM)和三種氮形態(tài)((NH4)2SO4，尿素和Ca(NO3)2)組成。無鉻條件下，氮形態(tài)對(duì)大麥生長、生理和生化性狀的影響有一定的差異。硝態(tài)氮處理的植株生

9、長快于其它兩種氮形態(tài)處理的植株。鉻脅迫顯著減少植株的生物量，但這種減少程度因氮形態(tài)而異，硝態(tài)氮的減少程度較少。鉻毒害導(dǎo)致氧化脅迫，但硝態(tài)氮處理的植株氧化脅迫程度較輕，表現(xiàn)為EL值較小，MDA、H2O2和超氧物含量較低。另外，硝態(tài)氮處理的植株有較高的可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸和游離氨基酸含量，較高的抗氧化酶活性以及非酶類抗氧化物含量。還有，硝氮氮處理植株各組織中氮含量較高、鉻含量較低。以上結(jié)果說明，在鉻污染土壤中，大麥用硝態(tài)氮要優(yōu)于銨態(tài)氮或尿素

10、。
　　 (7)硅對(duì)大麥鉻脅迫下的生長、光合作用、超結(jié)構(gòu)及鉻吸收的影響。處理有三種硅水平(0，1和2 mM)和兩種鉻水平(0和100μM)組成。結(jié)果表明，施用硅促進(jìn)大麥的生長的光合能力，且對(duì)減輕鉻的毒害效應(yīng)有明顯作用，2 mM硅處理要優(yōu)于1 mM硅處理，表現(xiàn)為硅處理后SPAD值、凈光合速率、細(xì)胞內(nèi)二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、光合效率明顯增加。又之，鉻毒害造成葉片超結(jié)構(gòu)破壞，如葉綠體不均勻膨脹、類囊體膜支解和淀粉粒數(shù)量增多、

11、變大等。同時(shí)，鉻毒害也引起根超結(jié)構(gòu)破壞，如液泡增大、核崩解等。處源硅處理減輕以上超結(jié)構(gòu)的破壞。顯然，硅對(duì)鉻有拮抗效應(yīng)，可以緩解鉻的毒害作用。
　　 (8)硫化氫對(duì)大麥生長、光合能力、超結(jié)構(gòu)及鉻吸收的影響。處理有三種H2S水平(0，100 and200μM)和兩種鉻水平(0 and100μM)組成。結(jié)果表明，H2S對(duì)大麥生長和光合能力有一定的促進(jìn)作用。在鉻脅迫條件下，H2S處理可緩解生長和光合能力的抑制作用，且本試驗(yàn)條件下以高H2