【摘要】：近年来,由于农药、杀菌剂等的任意使用以及工业废水和污水灌溉等问题的日益突出,土壤中的铜(Cu)污染已成为世界各国特别是发展中国家农业可持续发展的主要关注点。Cu是植物所必需的微量元素,对植物生长发育过程起到了至关重要的作用,但是随着土壤Cu的不断积累必然会对植物造成一定的毒害作用,影响植物正常的生长和发育过程。柑橘是常绿果树,在世界上,有135个国家种植柑橘,我国更是有985个县(市、区)种植柑橘,因而柑橘具有极高的经济价值。研究表明柑橘园的Cu毒害已然发生并日益严重。目前,有关Cu毒对柑橘生理影响的研究较少。每天用含0.5(对照)、100、200、300、400和500μM CuCl_2的营养液浇灌沙田柚(Citrus grandis)和雪柑(Citrus sinensis)实生苗盆栽(基质为砂),6个月后调查柑橘的生长状况、根、茎、叶中的矿质元素含量、叶部气体交换、色素浓度、叶绿素a荧光(Chlorophyll a fluorescence,OJIP)曲线和相关荧光参数,以及根、叶中的H_2O_2产生速率、电解质渗漏、叶根相对含水量(Relative water content,RWC)和非结构性碳水化合物(Total nonstructural carbohydrates,TNC)浓度,旨在阐明(a)Cu毒害对柑橘生长、光合和相关生理参数的影响和(b)Cu毒害导致生长和光合受抑的生理机制。主要研究结果如下:1.植株的生长和大多数的生理参数仅在300-500μM Cu处理的柑橘实生苗中发生较大的变化。300-500μM Cu处理被认为是过量(毒害)的。2.总的说来,随着Cu供应量的增加,根、茎、叶中的Cu含量和单株Cu的吸收量增加,根、茎、叶中的氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硼(B)和铁(Fe)含量,根、叶中的硫(S)和锌(Zn)含量和茎锰(Mn)含量,以及单株N、P、K、Ca、Mg、B和Fe吸收量减少。Cu毒害还影响了营养元素在根、茎、叶中的分配。3.随着Cu浓度的增加,根、叶中的RWC降低,根、叶中的H_2O_2产生速率和电解质渗漏增加。4.Cu在根部的积累随着Cu浓度的增加而增加。超过93%的Cu积累在Cu毒害的柑橘实生苗的根部,这可能是柑橘耐受Cu毒害的关键机制。400至500μM Cu处理的沙田柚和雪柑实生苗均有许多腐烂死亡的须根,大多数没有腐烂的须根也会变成异常暗褐色。主成分分析(Principal component analysis,PCA)表明,Cu毒害对柑橘根部的影响大于对地上部的影响。由此认为,Cu毒害可能直接损害柑橘根系,从而减少植株水分和养分的吸收,影响地上部的生长。5.Cu毒害会导致柑橘植株幼叶缺Fe失绿。Cu毒害导致的光合色素减少可能与养分缺乏、非结构性碳水化合物(葡萄糖、果糖、蔗糖、总的可溶性糖、淀粉和总非结构性碳水化合物)积累、以及叶绿体的结构损伤有关。6.Cu毒害致使原初光化学的最大量子产额(Maximum quantum yield of primary photosystem II photochemistry,F_(v/)F_m)和电子传递的量子产额(Quantum yield for electron transport,ET_o/ABS)的降低,单位反应中心的能量耗散(Energy dissipation per reaction center,DI_o/RC)和能量耗散的量子产额(Quantum yield for energy dissipation,DI_o/ABS)的增加,以及OJIP曲线的改变,表明这些叶的光系统II(PSII)复合物受到了光抑制性损伤。相对于PSII来说,光系统I(PSI)是一个较少敏感的Cu抑制位点,Cu毒害下PSII供体侧的损伤小于PSII受体侧。7.Cu毒害下柑橘叶CO_2同化下降主要是由非气孔因素所致,如类囊体结构的变化、非结构性碳水化合物积累增加导致的库-源关系的改变、水分和养分吸收的减少、活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的增加以及光合电子传递链受损等。综上所述,Cu浓度在300至500μM时对柑橘毒害的影响较显著,Cu主要积累在柑橘的根系中,抑制水分和养分的吸收以及地上部的生长,Cu毒害会造成叶绿体的结构损伤、造成营养物质缺乏和非结构性碳水化合物的积累,从而导致光合色素反应的减少以及生物合成的减少。
【图文】：
15图 3-2 过量 Cu 对沙田柚（A-D）和雪柑（E-H）实生苗生长的影响Figure 3-2 Excess Cu effects on growth of C. grandis (A-D) and C. sinensis (E-H) seedlings.表 3-1 Cu 毒害诱导的沙田柚和雪柑实生苗枯死、萎蔫以及叶片变黄数量统计表Table 3-1 Cu-toxicity-induced death, wilting and leaf yellowing of C. grandis and C. sinensisseedlingsCu 处理浓度（μM）沙田柚实生苗数量 雪柑实生苗数量枯死 萎蔫 叶片变黄 枯死 萎蔫 叶片变黄0.5 0 0 0 0 0 0100 0 0 0 0 0 0200 0 0 0 0 0 0300 0 0 4 0 0 1400 1 2 13 0 0 5500 3 0 18 8 8 10
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S666
【参考文献】
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2687774
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