马缨丹对锌、铜的生理响应和富集特征研究

发布时间：2017-12-24 05:16

本文关键词：马缨丹对锌、铜的生理响应和富集特征研究　出处：《四川农业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：土壤重金属污染是农业生产和人类健康面临的严峻问题,利用植物修复技术对其进行治理是一种绿色有效的方法。然而,目前的重金属修复植物还存在生物量低、耐性差、富集量小、观赏性差等不足,不能满足实际需要,因此,寻找生物量大,耐性和富集能力强的修复植物是植物修复技术的关键。本文以四川省汉源富泉铅锌矿区自然植被马缨丹(Lantana camara L.)为试验材料,通过室内盆栽试验,研究了锌(Zn)、铜(Cu)单一胁迫下马缨丹的生长响应及其对Zn、Cu的吸收和富集特征,同时从植株体内Zn、Cu的化学形态和亚细胞分布以及抗氧化酶活性等方面分析了马缨丹的耐性机制,探讨了马缨丹对Zn、Cu污染土壤的修复潜力。研究结果表明：(1)0～1500 mg/kg的Zn处理促进马缨丹的生长,而高于此浓度的Zn处理显著抑制其生长。同时,0～1500 mg/kg Zn处理下,马缨丹根系和叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性较强,植株有效缓解了Zn处理诱导的氧化胁迫,因而生长受到促进：而高于此浓度时,植株根系和叶片中的抗氧化酶活性显著降低,抗氧化能力减弱,植株受到严重的氧化伤害,生长受到抑制。(2) 0～500 mg/kg Zn处理时,马缨丹地上部Zn含量大于根部,而1000～3000 mg/kgZn处理时,根部Zn含量大于地上部,根部限制了Zn向地上部的转运。植株根部和地上部最大Zn含量分别约1576 mg/kg和1538 mg/kg;植株根部和地上部最大Zn富集量分别约1.6 mg/plant和15 mg/plant,植株对Zn的富集能力很强。但是,当Zn处理浓度高于2500 mg/kg时,其富集量略有降低。(3)植株体内的Zn形态及亚细胞分布研究表明,马缨丹植株根、茎、叶中Zn均主要以毒性较大的水提取态和毒性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态存在；且Zn主要被固定在根、茎、叶的细胞壁(32%-45%、43%-46%、33%-45%)和可溶性部分(39%-52%、32%-49%、32%-44%),细胞器等部分含量较少。(4)Zn处理下,马缨丹根际土壤pH降低,移动性较强的酸提取态Zn所占百分比逐渐增加,Zn受到活化；且0～1500mg/kg的Zn处理下,马缨丹根际土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性增加,而2000～3000mg/kg Zn处理下,土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性受到抑制,对Zn毒害反应灵敏。(5) 0～600 mg/kg的Cu处理促进马缨丹的生长,而高于此浓度的Cu处理显著抑制其地上部的生长。同时,0～600 mg/kg的Cu处理下,植株根系和叶片中的SOD、CAT、APX活性显著高于对照,植株能够缓解Cu处理诱导的氧化胁迫,因而其生长受到促进；而高于此浓度时,叶片中POD、CAT、APX活性显著下降,抗氧化能力减弱,叶片受到氧化胁迫伤害,地上部生物量显著降低。(6)马缨丹植株体内Cu含量仅约12～59 mg/kg,且根系中Cu含量均高于地上部,根系抑制了Cu的吸收和转运。植株根部和地上部最大Cu富集量分别约80 μg/plant和407 μg/plant,其Cu富集能力较强。(7)植株体内的Cu形态及亚细胞分布研究表明,马缨丹根和叶中Cu主要以生物毒性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在,茎中Cu主要以氯化钠提取态和毒性极大的乙醇提取态存在；且Cu主要固定于根的可溶性部分(37%-64%)和茎、叶的细胞壁(400%～43%、29%～38%),细胞壁等部分的含量较少。(8)Cu处理下,马缨丹根际土壤pH降低,移动性较强的酸提取态Cu所占百分比逐渐增加,Cu受到活化；且0～100 mg/kg的Cu处理下,磷酸酶和蔗糖酶活性增加,过氧化氢酶和脲酶无显著变化,而300～1800 mg/kg Cu处理下,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性受到抑制,对Cu毒害的反应灵敏。综上所述,马缨丹对Zn、Cu均具有较强的耐性和富集能力,适用于修复浓度低于2500 mg/kg的Zn污染土壤或浓度低于1800 mg/kg的Cu污染土壤。其主要耐性机制是根系对Zn、Cu转运的限制,细胞壁和可溶性部分对Zn、Cu的固定及抗氧化酶对活性氧物质的清除。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;X173

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