杠板歸的錳超富集機(jī)制研究.pdf

1、超富集植物是一種極端的金屬積累型植物，因其超尋常的重金屬積累能力而被廣泛應(yīng)用于污染環(huán)境修復(fù)。因此，篩選生長(zhǎng)快、地理分布廣，適應(yīng)性強(qiáng)的錳超富集植物，探討植物的錳超富集機(jī)制，是開(kāi)展錳污染環(huán)境植物修復(fù)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
　　 通過(guò)對(duì)湘潭錳尾礦廢棄地系統(tǒng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)杠板歸(Polygonumperfoliatum L.)對(duì)錳具有很強(qiáng)的耐性。通過(guò)溫室培養(yǎng)，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)、透射電鏡一能譜聯(lián)用技術(shù)、傅里葉紅外光譜

2、分析技術(shù)(FTIR)等分析手段研究杠板歸的錳富集特性、杠板歸錳耐性的FTIR分析、杠板歸錳富集的生理響應(yīng)，以期探討杠板歸的錳超富集機(jī)制，為錳污染環(huán)境修復(fù)和錳尾礦廢棄地生態(tài)重建提供科學(xué)依據(jù)。
　　 研究表明，杠板歸是一種新發(fā)現(xiàn)的錳超富集植物。杠板歸葉中的Mn含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于莖和根中的Mn含量；水培條件下，在Mn處理濃度為500μmol·L-1時(shí)，杠板歸葉片中Mn含量高達(dá)13140 mg·kg-1，而無(wú)明顯受害癥狀；隨著Mn供應(yīng)水平的提

3、高，杠板歸葉中的Mn含量持續(xù)增加，并在Mn處理濃度為15000μmol·L-1時(shí)達(dá)到最大值41540mg·kg-1。隨Mn處理濃度的提高，杠板歸不同組織器官內(nèi)Mn含量逐漸增加，Ca、Mg和Fe含量則隨Mn含量的增加而減少，但都維持在正常水平范圍內(nèi)。
　　 紅外光譜研究表明，杠板歸莖組織在處理濃度500μmol·L-1后3420和2926 cm-1處峰高先上升后下降，反映糖類(lèi)和氨基酸等有機(jī)物在低Mn處理濃度下往往作為滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)

4、出現(xiàn)，其含量升高，但隨著Mn含量的升高，其合成和運(yùn)輸受限，含量逐漸下降；杠板歸根2926cm-1。處200μmol·L-1后峰高先減弱后增強(qiáng)，說(shuō)明杠板歸分泌的有機(jī)酸不斷螯合Mn2+，造成羧酸O-H的減少，隨著錳毒害的加重，其羧酸螯合能力變?nèi)酢Ｈ~組織在1640cm-1處的顯著吸收峰可能與杠板歸葉中氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)含量升高有關(guān)，或與根部輸送的羧酸鹽過(guò)多有關(guān)，且與根部此處峰值的下降趨勢(shì)吻合；杠板歸根、莖、葉的1060 cm-1處在最

5、高濃度下峰值的變化，主要表現(xiàn)是膜脂過(guò)氧化，這可能是杠板歸的錳耐性有關(guān)。
　　 透射電鏡-能譜聯(lián)用儀研究分析結(jié)果表明，當(dāng)Mn處理濃度為1000μmol·L-1時(shí)，杠板歸根、莖和葉細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞器清晰可見(jiàn)，未發(fā)生任何損傷。當(dāng)Mn處理濃度為100001μmol·L-1時(shí)，杠板歸組織細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器未發(fā)生缺失。然而，根細(xì)胞內(nèi)線粒體數(shù)量減少，莖細(xì)胞的線粒體嵴數(shù)量減少變得稀疏、葉綠體開(kāi)始受損，葉細(xì)胞葉綠體膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損，基粒片層結(jié)構(gòu)減少，嗜