海濱木槿不同家系對重金屬Cd脅迫的響應.pdf

1、海濱木槿(HibiscushamaboSieb.etZucc.)系錦葵科(Malvaceae)木槿屬(Hibiscus),落葉喬木,因極耐鹽堿、水淹,抗海風,是護堤林和海岸基干林帶造林先鋒樹種。目前對海濱木槿的育苗技術(shù)、水淹脅迫、鹽脅迫等方面開展了初步研究并取得了一定成果。重金屬Cd脅迫對海濱木槿家系的影響,至今罕見報道。本文以海濱木槿6家系幼苗(4月生)為材料,運用水培法研究海濱木槿對Cd(0、10、20、30mg/L)耐性的生理生化

2、機制及其家系間耐Cd性差異,旨在為利用木本植物修復與改善重金屬污染土壤(特別是灘地)提供有益參考價值;并通過海濱木槿家系間的耐Cd性差異比較,指出重要評價指標選育優(yōu)良家系,為構(gòu)建東南沿海潮灘護岸林提供植物材料。結(jié)果表明:
　　 (1)Cd脅迫下海濱木槿家系幼苗生長和生理特性變化規(guī)律
　　 水培條件下,長時間(60d)的10-30mg/LCd2+脅迫,顯著降低了海濱木槿家系幼苗株高凈生長量和總生物量,濃度越高抑制作用越明顯

3、,脅迫初期幼苗株高凈生長量增長最快,脅迫時間越長,增長幅度越小。
　　 Cd2+脅迫下海濱木槿SPAD、葉綠素熒光主要參數(shù)Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP,隨脅迫時間的延長而逐漸下降,NPQ逐漸上升,降低了PSⅡ活性,葉綠素分子減少是Fm降低的主要原因;同時,Cd2+脅迫改變了海濱木槿光合色素構(gòu)成,Chla的合成對Cd2+更敏感,Car含量的降低表明Cd2+降低了海濱木槿非酶促抗氧化能力。
　　 隨Cd2+脅迫時間的延長,海濱

4、木槿家系幼苗葉片SOD、POD、CAT活性、SP含量均呈先升高后下降的變化趨勢,它們的增加在一定程度上減輕了Cd2+的毒害作用,但它們的降低表明海濱木槿膜系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的保護作用有一定限度;SOD、CAT活性變化時間一致,POD活性被激活程度和持續(xù)時間相對長于SOD、CAT活性;SP含量到達峰值的時間較SOD、POD、CAT活性最短,表明海濱木槿幼苗SP對Cd2+更敏感,因持續(xù)時間較短易受Cd2+抑制。隨Cd2+濃度增加和脅迫時間延

5、長,海濱木槿幼苗葉片MDA含量逐步增加,細胞膜脂過氧化作用加劇。
　　 (2)海濱木槿家系幼苗根系對Cd脅迫的形態(tài)構(gòu)型及生理響應
　　 長時間的10-30mg/LCd2+脅迫顯著降低海濱木槿家系幼苗根系總長度、表面積、體積、根尖數(shù)和根系組成,且根系橫向生長(根尖數(shù)和細根組成)受Cd2+脅迫影響大于根系縱向生長(根總長、根表面積、根體積),致使根系形態(tài)構(gòu)型趨向簡單化,濃度越高,根系空間結(jié)構(gòu)越簡單。Cd2+脅迫下根系MDA含

6、量與形態(tài)參數(shù)呈顯著性負相關(guān)(R=0.865,P＜0.05),推測Cd2+引起海濱木槿幼苗根MDA含量升高是其根系形態(tài)構(gòu)型發(fā)生改變(趨于簡單化)的重要原因。
　　 隨著Cd2+濃度的增加,海濱木槿幼苗根系SOD/POD、SOD/CAT均隨之增大,且SOD/POD增加幅度更明顯,表明海濱木槿幼苗根細胞已造成氧化損傷。海濱木槿不同家系根系耐Cd性存在差異,以家系SH3、S8表現(xiàn)最好,家系C25、S1表現(xiàn)最差。
　　 (3)海濱

7、木槿家系幼苗對Cd脅迫的積累和耐受性
　　 10-30mg/LCd2+脅迫60d,不僅顯著降低海濱木槿家系幼苗地上、地下生物量生產(chǎn),而且明顯增大幼苗根冠比,改變了其生物量分配格局。10、20、30mg/LCd2+脅迫下,海濱木槿家系幼苗根Cd含量分別達1720、3410、4780mg/kg,具有超高的Cd積累能力,且表現(xiàn)出根部富集特征。隨Cd2+濃度增加,家系幼苗Cd積累量升高但生物量卻降低,表明海濱木槿高生物量生產(chǎn)和高Cd積累

8、能力兩者不可能同時出現(xiàn),Cd高積累能力會降低其潛在生物量。
　　 耐性指數(shù)顯示,海濱木槿幼苗在水培Cd2+含量為10mg/L時仍具有高Cd忍耐性(Ti=69.30),對20、30mg/LCd2+脅迫具有中等程度忍耐性(Ti分別為55.53、35.21)。Cd2+脅迫引起海濱木槿不同家系Cd積累和耐性差異較大,表現(xiàn)良好家系為SH3、S8,最差家系為C25。
　　 (4)海濱木槿家系幼苗耐Cd性綜合評價
　　 相關(guān)分

9、析表明,Cd污染越嚴重,海濱木槿家系幼苗株高、生物量、SPAD、熒光參數(shù)Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP表現(xiàn)越差;Cd污染可明顯提高海濱木槿植株P(guān)OD活性以保護膜系統(tǒng),同時也顯著增大了非光化學猝滅系數(shù)NPQ和植物細胞體內(nèi)MDA有害物質(zhì)含量。
　　 主成分分析顯示,Cd污染引起海濱木槿幼苗生長性狀和葉綠素熒光參數(shù)的變化最明顯,對土壤污染程度具有一定指示作用;POD酶活性可作為海濱木槿反映Cd污染脅迫的靈敏生理指標。此外,根系形態(tài)參數(shù)也是