山苍子幼苗对铅锌胁迫的响应

发布时间：2020-11-12 08:47

　　 在自然环境中,重金属铅和锌一般共存,因此很容易形成铅锌和其它元素的复合污染。目前,对修复铅锌重金属污染的超累积或富集植物做了较多筛选研究,但这些植物多因生物量小、生长速度慢,在实践应用中受到限制,导致修复铅锌重金属土壤效果不理想。樟科(Lauraceae)木姜子属植物山苍子(Litseacubeba(Lour.)Pers.)为中国南方重要能源和香料树种,具有生物量大、生长迅速、适应性好、地理分布广的特征。本课题组通过前期调查,发现山苍子在铅锌尾矿区生长良好,这表明其对铅锌具有较强的耐受性,具备作为重金属污染修复植物的基础。本研究采用盆栽试验,对山苍子一年生实生苗进行Pb2+、Zn2+胁迫,观测Pb2+、Zn2+单一和复合胁迫下植株的生长情况、实生苗根系形态结构的变化以及植株生理生化的变化;分析山苍子幼苗解剖结构与重金属累积特点;幼苗对主要矿质元素的吸收特性;探究山苍子幼苗对铅锌胁迫的响应特征。主要研究结果如下:(1)当单一 Pb2+浓度≤400mg·kg-1时,山苍子幼苗根系及地上部分的生长受到不同程度的促进作用。在P3处理下(Pb2+浓度为600mg.kg-1),植株地上、根系生长均受到明显的抑制,此时幼苗地上、地下生物量较对照分别下降了 12.95%、13.86%。当单一 Zn2+≤200mg.kg-1时,幼苗各项生长指标与对照无显著差异(P0.05)。在Pb2+-Zn2+复合≤200mg·kg-1浓度时,幼苗地上、地下指标均受到了轻微的促进作用。当Zn2+和Pb2+-Zn2+均大于400mg·kg-1时,植株生长较对照受到了显著的抑制作用(P0.05),且Zn2+对幼苗各项指标的抑制作用比在同离子浓度Pb2+处理下大,与此同时Pb2+-Zn2+胁迫对山苍子植株生长的抑制作用大于同离子浓度的单一Zn2+处理。高浓度的铅锌胁迫对山苍子植株的抑制作用大小依次为:Pb2+Zn2+Pb2+-Zn2+。(2)叶绿素(Chl)a含量在Pb2+、Zn2+单一处理下逐渐下降,在Pb2+-Zn2+复合胁迫下先增后减;Chlb、Chl(a+b)含量在Pb2+、Zn2+及Pb2+-Zn2+处理下均呈先升后降趋势,且Chl a/b值均低于对照;铅锌单一和复合处理下,Pn、Gs和Tr均随着浓度的增大呈先增后减的变化趋势。随着各处理浓度的增加,山苍子幼苗植株Gi上升,而Pn下降,幼苗光合作用下降是由非气孔因素导致的。山苍子幼苗叶片SOD、POD、CAT酶活性随着Pb2+、Zn2+及Pb2+-Zn2+浓度的增加先上升后下降,叶片中MDA含量则随着浓度增加逐渐上升;在高浓度Zn2+、Pb2+-Zn2+(浓度≥600mg·kg-1)胁迫下,叶片内的POD、CAT酶活性比同浓度单一Pb2+胁迫下更强,植物受到的损害更严重。随着Pb2+、Zn2+及Pb2+-Zn2+浓度的升高,幼苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趋势,脯氨酸含量随着浓度的增大持续上升。(3)在Pb2+、Zn2+单一与复合不同浓度处理下,Pb2+、Zn2+在山苍子幼苗不同器官中的累积量存在差异,且与根系形态指标密切相关。Pb2+、Zn2+重金属在幼苗地上、地下部分的累积量与盆栽基质中Pb2+、Zn2+浓度之间相关性较大,其中幼苗地上部分Pb2+含量与Pb2+胁迫浓度呈极显著正相关,相关系数为0.935;根系中Zn2+的累积量与Zn2+胁迫浓度呈显著正相关关系,相关系数为0.738。Pb2+、Zn2+处理对山苍子幼苗根系形态的影响大小不同,Zn2+处理对山苍子幼苗根系形态指标的影响大于Pb2+对其根系形态指标的影响。山苍子幼苗根部对Pb2+耐受性较强,对Zn2+的耐受性略小于对Pb2+的耐受性。(4)Pb2+、Zn2+单一及Pb2+-Zn2+复合胁迫对幼苗体内N、P、K元素的平衡存在一定程度的影响。在Pb2+、Zn2+单一胁迫下,山苍子植株地上部分、根部中N含量均呈先增后减趋势;地上、地下P含量仅在Zn2+800mg·kg-1处理下低于对照,较对照分别减少了13.26%、13.80%。山苍子地上部分N、P含量均大于根系中N、P含量,植株中K含量则表现为根部高于地上部分。Pb2+单一处理下,地上K含量在Pb2+800mg.kg-1下显著低于对照(P0.05),根部中K含量在单一Pb2+处理下均显著高于对照组(P0.05)。在Zn2+单一处理下,地上部分、根部KK含量最小值出现在Zn2+800mg·kg-1处理下,较对照分别下降了10.73%、5.26%。铅锌复合胁迫下,地上和根部中N含量总体呈现下降趋势;随着处理浓度的增大,地上部分P含量呈下降趋势,根部P含量先增后减;植株内地上、地下K含量均随着处理浓度的增大先增后减。(5)山苍子叶片的解剖结构结果显示,三种胁迫方式对幼苗叶片横切形态结构存在不同程度的影响。高浓度Pb2+、Zn2+单一及Pb2+-Zn2+胁迫下山苍子叶片厚度变薄,上、下表皮细胞体积减小,栅栏组织与海绵组织分化逐渐不明显,细胞结构疏松,栅海比下降。山苍子幼苗为了适应外界胁迫环境,叶肉组织、表皮形态均发生了不同程度的改变。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X503.231;S573.8
【部分图文】：

山苍子幼苗对铅锌胁迫的响应??３．１．３铅锌胁迫下山苍子幼苗的耐性指数??通过对植株的耐受性大小分析（如图２）发现，山苍子幼苗对重金属Ｐｂ２＋、??Ｚｎ２＋的耐受指数范围在０．４７７－１．２２０之间。随着处理浓度的增加，耐性指数在单一??Ｐｂ＇?Ｚｎ２＋及复合Ｐｂ２＋－Ｚｎ２＋处理下均逐渐下降。耐性指数最小值出现在Ｍ４处理??下，其耐性指数为０．４７７，此时的Ｐｂ２＋－Ｚｎ２＋复合处理浓度对幼苗的生长表现出明??显的抑制作用。而ＰＩ、Ｐ２、Ｍｌ处理组的植株耐性指数大于１，说明低浓度的重??金属Ｐｂ２＋?（浓度彡‘ＯＯｒｎｇ＾ｋｇ－１）及Ｐｂ２＋－Ｚｎ２＋?（浓度彡ｌＯＯｍｇ＇ｋｇ－１）对山苍子幼苗的??生长起到促进作用。??１．４００?ｐ??Ｌ２００?－關?Ｔ??｜１獅＇Ｓ?；?開?４??Ｍ?ｏ．ｂｓｄ?－?５?Ｈ?工?ｒｎ?Ｆ??班?ｇ?ｆ?ｉ?４?ｒｉ??５?§?Ｓ．＆３０?－，?；?ｎ?ｒ??＾?＿?Ｉ?＿?ｉ?；?邁?Ｊ?｜??〇?ＩＩ?Ｒ??一?Ｇ．４０Ｇ?＿??０．２＾＞?－?１?，?肩?＇??Ｄ．ＤＤＤ?Ｎｆｉｉ．Ｍｉ?｛．．ｒｉ?ｉ?１?Ｉ?ｉ?１?１?；Ｉ?ｉ?ＩＪ?ｉ?ＩＩ?ｉ?ｉ?１?Ｉ．．．１?ｉ?ｉ．?ｉ?Ｍ?ｉ??ＰＩ?Ｐ２?Ｐ３?Ｐ４?２１?２２?２Ｂ?Ｚ４?Ｍｌ?Ｍ２?ＭＳ?ｍ??图２铅锌单一及复合胁迫下山苍子幼苗的耐性指数??Ｆｉｇｕｒｅ．２?Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ?ｉｎｄｅｘ?ｏｆ?Ｌｉｔｓｅａ?ｃｕｂｅｂａ?ｓｅｅｄｌｉｎｇ?ｕｎｄｅｒ?ｓｉｎｇｌｅ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｏｕｎｄ?ｌｅａｄ

?ｚｉｎｃ?ｓｔｒｅｓｓ??３．２．１．２铅锌单一胁迫对山苍子幼苗光合作用的影响??由图４可知，在Ｐｂ２＇?Ｚｎ２＋单一不同浓度处理下，山苍子叶片净光合速率Ｐｎ??值在８：００－１２：００时间段大于１２：００－１６：００时间段，且各个处理组之间存在明显的差??异。Ｐｂ２＋、ｚｎ２＋单一胁迫下，各处理组的净光合速率呈现出“单峰”变化曲线，且峰??值都出现在１２：００。随着处理浓度的增大，凡在Ｐｂ２＋处理下表现为先升后降的变??化趋势，其最大值出现在ＰＩ?（Ｐｂ２＋浓度为２００ｍｇｌｇ－１）处理下。随着Ｚｎ２＋胁迫浓??度的增大，Ｐｎ逐渐下降。在Ｐ１与Ｐ２?（Ｐｂ２＋浓度为ＡＯＯｍｇ＇ｋｇ－１）处理下，全天的??Ｐｎ相对较髙，１２：００时的峰值大小分别为ＫＷｎｍｏｌ?ｎ＾?ｓ－１、１２．９５＾ｉｍｏｌ?ｒｒｒＷ较??对照分别增加２５．７５％、７．２０％。Ｐ３和Ｚｌ、Ｚ２胁迫下（浓度分别为ＰｂＭＯＯｍｇ．ｋｇ－１、??ＺｎＷＯＯｍｇ．ｋｇ－１、ＺｎＮＯＯｍｇ?ｋｇ－１）的Ｐｎ变化趋势与ＣＫ基本相同，在１２：００达到??全天的最高值
【参考文献】

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本文编号：2880537