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《厦门大学》 2007年
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桐花树幼苗植物络合素和植物多酚对重金属的响应

覃光球  
【摘要】: 本文采用盆栽砂培试验,研究了红树植物桐花树(Aegiceras comiculatum)幼苗植物络合素和植物多酚对重金属Cd、Cu和Zn暴露浓度和暴露时间的响应。分别设置Cd、Cu和Zn的暴露浓度系列为0、5、10、20、30g Kg~(-1),以不加重金属为对照,培养期150天。对Cd、Cu和Zn暴露下,桐花树幼苗非蛋白巯基(NPT)、谷胱甘肽(GSH)、植物络合素(PCs)、总多酚(TP)、总缩合单宁(TCT)、可溶缩合单宁(ECT)、蛋白质结合缩合单宁(PCT)和纤维素结合缩合单宁(FBT)的响应,以及植物络合素在非蛋白巯基中的分布比例和各缩合单宁组分在总缩合单宁中的分布比例特征等进行了系统的研究,进一步探讨桐花树幼苗植物络合素和植物多酚在其重金属耐性机制中发挥的作用。结果表明: 1.Cd、Cu和Zn分别暴露下,桐花树幼苗根系和叶片的非蛋白巯基(NPT)含量与空白对照相比有显著增高,这表明在重金属扰乱了桐花树幼苗体内的巯基代谢。相对于Cu和Zn而言,Cd对NPT的影响最大,表明Cd对桐花树幼苗的毒性最大。相对于根系而言,重金属对桐花树幼苗叶片中NPT的诱导效果较弱。对于Cu和Zn而言,在相同的处理浓度下,不同处理时间对桐花树幼苗根系和叶片的NPT含量影响的差异均不明显;只有在高浓度(30g Kg~(-1))Cd处理组的试验后期观察到NPT含量有明显下降的趋势。NPT作为抗氧化剂,重金属暴露下其含量的增加对于缓解重金属对植物造成的氧化伤害具有重要意义。 2.作为植物络合素合成的底物,桐花树幼苗谷胱甘肽(GSH)对重金属暴露体现出积极响应。Cd、Cu和Zn处理下,桐花树幼苗根系GSH含量均明显增高,但是在本试验设置的处理浓度范围内,重金属对GSH含量的剂量效应不是很明显。除了高浓度Cd处理组的试验后期观察到根系GSH含量的明显下降之外,其他处理均没有观察到明显的时间效应。Cd和Cu暴露显著增加桐花树幼苗叶片GSH的含量,但是Zn的影响效果不明显。重金属暴露促使桐花树幼苗加强GSH的生物合成,为PCs生成提供前体物质,对桐花树幼苗抵御重金属毒害具有重要意义。 3.桐花树幼苗根系和叶片植物络合素(PCs)含量在重金属暴露下显著增高。在本试验设置的浓度范围内(0~30g Kg~(-1)),不同浓度Cd、Cu和Zn处理对桐花树幼苗根系PCs含量有浓度效应,但是对叶片PCs含量影响的差异较不明显。在Cd处理组,桐花树幼苗根系和叶片PCs含量均随着处理时间的延长而有明显下降的趋势;在Cu和Zn处理组没有观察到明显的时间效应。重金属胁迫下,桐花树幼苗根系PCs含量明显高于叶片PCs的含量,表明根系是PCs合成的主要部位。重金属胁迫下桐花树幼苗体内PCs含量的增加,对于植物清除体内游离的重金属离子,缓解重金属离子毒害起到关键作用。 4.重金属暴露显著改变PCs在NPT中的分布比例。Cd、Cu和Zn处理下,随着暴露时间的延长,桐花树幼苗根系和叶片中的PCs/NPT均有波动上升的趋势,表明重金属诱导桐花树幼苗体内NPT向PCs转化,并且随着暴露时间的延长,这一转化反应更明显。 5.与对照相比,重金属暴露刺激桐花树幼苗叶片总多酚(TP)的合成,表明重金属暴露影响桐花树幼苗植物多酚代谢。但是在0~30g Kg~(-1)的浓度范围内,重金属对TP的剂量效应并不明显。本试验中,相同处理浓度下,Cd、Cu和Zn对TP的影响效果在统计水平上的差异不显著。桐花树幼苗体内多酚物质的大量合成和累积可能对植物清除体内过多的氧自由基方面发挥重要作用。 6.在0~30g Kg~(-1)的范围内,桐花树叶片可溶缩合单宁(ECT)的含量随着暴露的重金属浓度的增大而呈单峰曲线趋势。 7.Cd、Cu和Zn对桐花树幼苗叶片蛋白质缩合单宁(PCT)的影响相似:较高的重金属暴露浓度(>10g Kg~(-1))促进PCT含量的显著提高。 8.与ECT和PCT相比,纤维素缩合单宁(FCT)对重金属的响应规律比较特殊:桐花树幼苗叶片FCT含量在重金属暴露下呈现下降趋势。相同处理浓度下,FCT对不同重金属的响应没有统计学上的差异。 9.总缩合单宁(TCT)表现出和TP一样的特征,即重金属暴露促使TCT含量显著增加。 10.ECT、PCT和FCT各组分在TCT中的比例分布受重金属的影响发生显著改变。ECT/TCT随着重金属暴露浓度的增高而增大;而FCT/TCT却随着重金属暴露浓度的升高而下降。这一结果表明重金属暴露显著影响桐花树幼苗叶片的多酚代谢,这可能对桐花树吸附体内过多的游离金属离子,清除自由基,增强重金属耐性方面发挥积极作用。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q945

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