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《湖南农业大学》 2003年
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蜈蚣草的某些营养特性及富砷机理研究

肖细元  
【摘要】: 蜈蚣草是世界上首次报道的一种砷超富集植物,同时也是钙质土壤的指示植物。它具有明显的耐高砷特征及需钙特性。通过砂培盆栽试验,本论文从砷和钙的作用对蜈蚣草生长和累积砷的影响及砷、钙与其他必需金属元素的关系等方面研究了蜈蚣草的营养特性,从砷、钙、磷的亚细胞定位探讨了蜈蚣草对砷的解毒机理及钙的作用机制。所得结果如下: 砂培条件下,蜈蚣草具有明显的耐高砷特征。当介质中砷高达0.2mmol/L时,蜈蚣草的生长正常,与对照比较,其生物量没有显著差异。然而,介质中高浓度的钙表现出明显的抑制蜈蚣草生长作用,特别在5.0mmol/L Ca处理下,生物量极显著减少,而低钙(0.03mmol/L Ca)水平处理有利于蜈蚣草的生长,生物量较大。 砷和钙处理浓度对蜈蚣草植株砷浓度均有显著影响。随着添加砷浓度的提高,蜈蚣草各部位的砷浓度都显著增加,其羽叶/根的富集系数也逐渐提高。提高溶液中钙浓度,根部砷浓度不受影响,但叶柄中的砷浓度增加,羽叶中砷浓度有明显下降,即钙明显抑制蜈蚣草羽叶中砷的吸收。添加砷促进蜈蚣草根部及羽叶对钙的吸收。与低钙处理比较,提高钙水平,蜈蚣草体内钙浓度明显增加,但除叶柄外,中钙和高钙处理间其他部位的钙浓度差别不明显。添加砷抑制蜈蚣草根部磷的吸收,但对地上部磷浓度无明显影响。钙对蜈蚣草根部及叶柄中磷浓度有显著影响。 砷、钙对蜈蚣草羽叶累积砷有显著的交互效应。提高溶液中砷浓度,蜈蚣草对砷的累积量明显增加,而钙处理却极显著抑制蜈蚣草对砷的累积,即低水平钙处理有利于蜈蚣草累积砷。 除Fe和Zn外,添加砷对蜈蚣草羽叶中各金属元素浓度均无显著影响,表明高砷条件下,蜈蚣草中金属元素营养状况正常,可维持良好的生理活动。提高介质中钙浓度对蜈蚣草吸收Pe、Cu和Zn无显著影响,但对K、Mg和Mn的吸收转运均有显著拮抗作用。从根部到羽叶中,各金属元素之间的相互作用逐渐加强,尤其是植株中的Ca作用更明显。在根部中Ca与各种金属元素都无显著的相关性;叶柄中Ca与Fe浓度呈极显著正相关;在羽叶内,Ca浓度的增加明显降低K、Mg、Mn和Zn浓度。 在无砷处理下,蜈蚣草植株体内的砷主要分布在细胞壁,且其根部细胞壁中钙的比重较高,有抑制砷进入蜈蚣草细胞内的趋势。随着砷处理浓度的提高,砷主要位于胞质中,从根部到地上部,砷在胞质中的分布比例逐渐升高,钙在胞质中分布比例与砷相似,呈现从地下部到地上部逐渐增加的规律。
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