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《福建农林大学》 2001年
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镉对草莓的毒害及机理和调控研究

张金彪  
【摘要】: 本文通过植物生长发育、细胞超微结构和生理生化特性三个方面系统地研 究了镉对革莓(Fragaria ananassa Duch.)的毒害,并结合镉在草莓中的分布、化 学形态,探讨镉对草莓的毒害机理,提出减轻镉毒害的调控措施。 1.镉对草莓生长及结果的影响 研究结果表明,低浓度的镉对草莓的生长有促进作用,高浓度的镉对草莓 的生长有抑制作用,且随镉浓度的增加,抑制作用加强,镉浓度≤10mg/kg时, 草莓的根长、根干重、生物量等生长指标增加,镉浓度超过25mg/kg时,上述 指标开始降低;草莓根系受镉的影响比地上部大,草莓根活力和叶含水量则随 镉浓度的增大而始终呈下降趋势,试验还表明,不同草莓品种对镉的反应存在 不同程度的差异。镉对草莓结果和果实的品质也有影响,镉处理使结果数、果 重减少,使果实中的维生素C及某些矿质元素含量降低,更重要的是,镉被草 莓吸收后,会积累在草莓果实中,果实中的镉含量与土壤中镉浓度呈极显著正 相关,当土壤中镉浓度超过0.267mg/kg时,果实中镉含量就有超过食品卫生标 准而使食品不能食用的危险。 2.镉对草莓细胞超微结构的影响 经透射电镜观察表明,镉处理后,草莓叶细胞中的叶绿体结构受损,表现 为叶绿体片层稀疏、排列方向紊乱,出现空泡直至解体等症状,还使草莓的根 细胞中的线粒体数目减少,出现峭突减少、内含物减少、直至解体等症状。从 总体上看,镉处理,使草莓细胞发生质壁分离,细胞破裂直至细胞结构解体等 变化,与此同时,叶绿体等细胞器分布发生变化并受损,细胞内有凝聚物出现。 实验结果表明,镉处理后,草莓叶细胞膜透性增大,K渗透率增加,表明细胞 膜结构也受破坏。 3.镉对草莓生理生化的影响 3.1镉对草莓光合作用的影响 镉降低草莓叶片中的叶绿素总量,并改变叶绿素a和叶绿素b的比例。镉 降低草莓叶的光合作用速率,但在镉胁迫初期,低浓度的镉对草莓叶的光合作 用速率有促进作用;镉还降低草莓叶的气孔开度、叶片的蒸腾速率和胞间CO_2 浓度,其中,叶片胞间COZ浓度的降低幅度较小。这些结果表明,镐使草 萄的光合作用系统受到损害。 3.Zff对草枣氮代谢的影响 研究结果表明,锅对草萄的氮代谢有明显影响,锅降低了草萄叶、根 中的含氮量和总氨基酸含量,隔还抑制草荧叶硝酸还原酶的活性,但使草 萄叶中核糖核酸酶的活性升高。铜胁迫下,草萄的游离脯氨酸含量和可溶 性蛋白含量升高,耐性较强的品种,某些氨基酸含量升高,体现了草萄对 铜毒害的适应性反应。 3.3N对草荧体内矿质营养元素积累和分布的彤响 在铜胁迫下,草萄中的Ca、Mg、P、B、Mo等大部分矿质营养元素 的积累减少,同一元素在草萄中的分布也受到影响,统计结果显示,在锅 胁迫下,草萄某些矿质元素间有显著的相关性,说明铜对矿质元素吸收的 影响,除了直接的作用外,可能还有其它的间接效应。 3.4ff对草苟脂质过氧化的影响 研究结果显示,铜胁迫下,草萄叶片中活性氧积累,MDA含量升高, 草萄叶中的 CAT降低,在隔浓度较高时,POD和 SOD活性也降低,表明 铜胁迫下,草萄细胞活性氧清除系统的功能降低,可能是导致细胞内活性 氧积累,进而引起膜脂过氧化发生和膜系统受损的重要原因:铜胁迫下, 草萄叶中ABA积累,可能是导致草萄叶片衰老的原因之一。 4.锅在草浆中的分布、化学形态及与铂的运输、毒性的关系 在草萄体内,锅按照富集系数根>茎>叶>果的规律分布,在草萄细胞 中,铜主要沉积于细胞壁中,在细胞器和可溶部分中也有一定的分布,统 计结果表明,铜在细胞中可溶部分的分布与草萄的生物量及生理生化变化 之间的相关达显著或极显著水平,表明铜在细胞可溶部分的分布与镐对细 胞的毒害有密切关系,草萄根细胞可溶部分的SePhadex柱层析结果显示, 锅与可溶蛋白结合,大部分以较低分子量的铜结合蛋白存在,锅使草萄根 的可溶蛋白组份发生变化,高分子量的可溶蛋白含量升高,低分子量的可 溶蛋白含量稍降低。 从铜在草萄细胞中的化学形态看,铜主要以氯化钠可提取态存在, 其次是去离子水可提取态和乙醇可提取态,铜在HAC态和残渣态中的分 布则很少:铜在草萄去离子水可提取态和乙醇可提取态中所占的比例与铜 在草萄叶根中的比例有关,表明铜的存在形态与其在草萄中的运输有关。 3 5.橱对草苟的吸收特性及调控研究 草萄对铜的吸收量随时间的延长而增加,但吸收速率随时间延长而逐渐降 低,在营养液中,草萄对锅的吸收速率在40分钟时达到高峰,随后吸收速率逐 渐降低。水培试验表明,*。、P能够降低草萄对锅的吸收:土培试验表明,***oz
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S668.4

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