不同作物根系吸收多環(huán)芳烴(菲)的差異研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(PAHs)因其強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變性及難以被生物降解而受到人們的高度重視。當(dāng)前，土壤和作物PAHs污染形勢(shì)比較嚴(yán)峻。開展不同作物根系吸收PAHs差異研究對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品安全的保障和PAHs污染土壤或水體植物修復(fù)效果的強(qiáng)化意義重大。為此，本文以大豆、小麥、胡蘿卜為研究對(duì)象，以菲(PHE)為多環(huán)芳烴的代表，采用水培手段，研究了不同作物根系吸收PAHs的動(dòng)力學(xué)差異，測(cè)定了不同根系吸收多環(huán)芳烴的膜電位變化，對(duì)比了多環(huán)芳烴對(duì)作物酶活的影響

2、，并且分析了根系構(gòu)型和成分因素在吸收多環(huán)芳烴的相對(duì)貢獻(xiàn)，為選育少或超量吸收多環(huán)芳烴(PAHs)的植物品種進(jìn)而進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)和PAHs污染環(huán)境的植物修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。論文主要結(jié)論如下:
　　 采用植物水培試驗(yàn)，研究了不同植物根系吸收PAHs動(dòng)力學(xué)特征差異，結(jié)果表明:大豆、小麥和胡蘿卜根系菲吸收量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，整個(gè)吸收過程可分為兩個(gè)階段:即快速階段和慢速階段。三種作物根系菲吸收能力的大小為大豆＞胡蘿卜＞小麥。作

3、物根系對(duì)水培液中菲的吸收量與時(shí)間的關(guān)系符合Elovich方程，吸收速率常數(shù)（k)的大小順序?yàn)榇蠖梗竞}卜＞小麥;作物根系菲吸收速率與菲濃度之間的關(guān)系可用米氏方程擬合，米氏常數(shù)(Km)的大小為大豆＜胡蘿卜＜小麥，菲吸收載體親和力的順序則相反（即大豆＞胡蘿卜＞小麥）;作物根系菲吸收會(huì)導(dǎo)致周圍介質(zhì)pH升高，三種作物根系菲吸收介質(zhì)pH升高(ΔpH)的幅度為大豆＞胡蘿卜＞小麥。由于吸收速率常數(shù)、親和力常數(shù)和ΔpH的變化與3種作物根系吸收菲的能力大

4、小一致，因此可以用此三個(gè)參數(shù)表征作物根系PAHs吸收能力，但吸收速率常數(shù)和親和力常數(shù)較ΔpH所受的影響因素少，更適于表征作物根系PAHs吸收能力的差異。
　　 電生理試驗(yàn)表明，三種作物根系吸收PAHs過程中膜電位會(huì)發(fā)生去極化-復(fù)極化-超極化現(xiàn)象。大豆、小麥和胡蘿卜的去極化程度與其對(duì)菲的吸收相一致。在試驗(yàn)濃度范圍(0-1.2mg·kg-1)內(nèi)，隨著菲濃度的升高，膜電位的去極化程度也越高。在pH4.5-6.0范圍內(nèi)，低pH能促進(jìn)植物

5、根系吸收更多菲，導(dǎo)致膜電位更強(qiáng)去極化，而且大豆因此引起的去極化程度最大，pH5.5和6.5時(shí)胡蘿卜的去極化程度相近。釩酸鹽和2，4-二硝基苯酚(DNP)不僅抑制大豆、小麥對(duì)PHE的吸收，而且降低了兩者膜電位的去極化程度。
　　 用含不同濃度PHE的反應(yīng)液體系研究了三種作物根系在吸收PAHs時(shí)酶活變化。PHE對(duì)不同植物NR和質(zhì)膜H+-ATPase活性有激活作用，小麥和胡蘿卜NR活性在反應(yīng)液pH7.5時(shí)最大，而大豆NR活性在pH為6

6、.5時(shí)最大。三種作物的質(zhì)膜H+-ATPase活性在反應(yīng)體系pH為7時(shí)達(dá)到最大，PHE對(duì)大豆質(zhì)膜H+-ATPase的激活作用大于小麥和胡蘿卜。三種作物PEPase活性均在反應(yīng)體系pH7.0時(shí)最大，并且隨著PHE在反應(yīng)體系中濃度的增大，三者的活性降低。PHE會(huì)降低Mg2+對(duì)小麥PEPase的激活作用。PHE會(huì)刺激小麥和胡蘿卜根系PPase活性，大豆PPase對(duì)菲無明顯響應(yīng)，三種作物PPase活性的最適pH為7.5。
　　 根系形態(tài)、