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《西南科技大学》 2012年
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麻疯树对铯、锶胁迫的生理生化响应及富集

贾秀芹  
【摘要】:本文以麻疯树为研究材料,分别在壤土和砂土培养条件下进行以下处理:(1)Cs、Sr不同浓度胁迫处理,分别为100mg/kg、200mg/kg、400mg/kg;(2)Cs、Sr复合胁迫处理(100Cs~++100Sr~(2+)mg/kg、200Cs~++200Sr~(2+)mg/kg);(3)在200mg/kg浓度Cs胁迫下施加K+(35mg/kg、70mg/kg)处理,和在200mg/kg浓度Sr胁迫下施加Ca2(+100mg/kg、200mg/kg)的处理。各处理分别在30、70和120天后取样,测定其生长指标、生理生化指标和富集特征等指标,希望为应用木本植物修复技术治理Cs和Sr污染土壤提供一定理论依据和技术指导。结果表明: 1、在不同浓度Cs~+胁迫处理下,麻疯树幼苗株高、株茎、叶面积、随浓度升高而呈下降趋势,其中400mg/kg浓度胁迫造成明显的叶片变黄和脱落。说明麻疯树幼苗在各浓度处理下均能生长,但浓度越高对麻疯树幼苗生长的抑制作用越明显。在光合生理水平,除对照外,各处理浓度和处理时间与麻疯树幼苗的Chla、Chlb和Chla+b含量基本呈负相关关系;荧光参数Fv/Fm在Cs~+浓度0~200mg/kg范围内属正常波动(0.8~0.84),变化不显著,而在高浓度400mg/kg条件下随处理时间增加则明显下降,说明高浓度Cs~+处理才对麻疯树幼苗的光合能力有明显的胁迫作用,且随胁迫时间增加其胁迫程度增大。最大相对电子传递速率(ETRmax)和半饱和光强(IK)随处理浓度和处理时间增加而下降,说明麻疯树幼苗的电子传递速率和光耐受能力受到胁迫而减弱。与对照组比较,各处理组麻疯树幼苗叶片快速光曲线初始斜率(α)下降明显,表明其捕光能力受到了胁迫影响。此外,麻疯树幼苗叶片的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量、电导率随处理时间和浓度增加而上升,表明胁迫程度越高,影响了叶片质膜的相对透性,从而造成更大的伤害;植株叶片主要通过提高过氧化物酶(POD)、过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性,以应对胁迫造成的氧化损伤。与壤土培养比较,各浓度胁迫处理下,砂土介质幼苗长势较弱,其株高仅为壤土介质幼苗的1/3~1/2;并且砂土幼苗叶绿素含量及荧光参数值较低,抗氧化酶波动范围较大,表明受到Cs~+胁迫程度更大。在不同浓度Sr~(2+)胁迫处理下,麻疯树幼苗生长指标、光合生理指标、抗氧化酶和渗透调节等生理生化指标的变化趋势与Cs~+胁迫 基本一致。随Sr~(2+)胁迫浓度增加和胁迫时间延长,麻疯树幼苗的生长、光合能力受到抑制,叶片膜透性和抗氧化酶活性增强。但是,与对照相比,低浓度(0~200mg/kg)范围的Sr~(2+)胁迫对麻疯树幼苗的各项指标影响程度不大,表明麻疯树幼苗对0~200mg/kg范围浓度的Sr~(2+)胁迫有较强的适应性。而高浓度(400mg/kg)Sr~(2+)胁迫随处理时间延长则明显降低了麻疯树幼苗Chla、Chlb、Chla+b、类胡萝卜素(Car)和各光合荧光参数,并显著提高了MDA、Pro含量和电导率,表明麻疯树幼苗在高浓度Sr~(2+)受到的胁迫明显,并通过增强POD、SOD和CAT酶活性来抵御胁迫造成的氧化损伤。此外,各项指标表明,同一浓度Sr~(2+)胁迫处理下麻疯树幼苗在壤土中受到的损伤比在砂土中更小。Cs~+和Sr~(2+)的复合处理对麻疯树幼苗的生长、光合作用、渗透调节和抗氧化系统等造成胁迫,与单独Cs~+和Sr~(2+)处理造成的胁迫趋势基本一致。其中高浓度组胁迫对麻疯树幼苗的生长和生理功能造成的抑制作用比低浓度组更明显。与同一浓度水平的单独Cs~+和Sr~(2+)处理比较,这两种核素的混合处理增强或减弱对麻疯树幼苗在生长、光合荧光生理、渗透调节和抗氧化酶系统的胁迫程度较大。 2、Cs~+胁迫施加K~+处理和Sr~(2+)胁迫施加Ca~(2+)处理,在一定程度上能够缓解麻疯树幼苗受到的胁迫。特别是在施加低浓度的K~+和Ca~(2+)处理水平,麻疯树幼苗在株高和生物量等明显增加;Cs~+胁迫施加K~+后,Fv/Fm和α与对照相比随时间呈明显的先升高后下降趋势,Chla、Chlb、Chla+b含量有所增加;Sr~(2+)胁迫施加Ca~(2+),随着处理时间延长,Fm和Fv/Fm逐渐高于单独Sr~(2+)胁迫,表明麻疯树光合能力受到的胁迫程度在逐渐减弱;施加K~+和Ca~(2+)处理,MDA含量明显降低,表明麻疯树叶片受到的渗透调节胁迫下降;POD和CAT活性随处理时间延长明显降低,表明抗氧化能力有所提高或受到的氧化胁迫下降。而施加高浓度的K~+和Ca~(2+)缓解胁迫的能力却不显著。此外,土壤性质对K~+和Ca~(2+)缓解Cs~+和Sr~(2+)胁迫的效果也有比较明显的影响,从各指标变化趋势看出,K~+和Ca~(2+)在壤土介质中缓解麻疯树受胁迫的能力更强。 3、麻疯树幼苗对Cs~+、Sr~(2+)富集量随处理浓度和处理时间而增加,根是主要的富集器官,富集的顺序为根叶茎。其中根对Cs~+的富集量最大达到12.38mg.g-1,对Sr~(2+)的富集最大达到24.41mg.g-1。各处理及取样时期,麻疯树根茎叶转运系数和富集系数与处理时间呈显著正相关,均为L/R>S/R和R/S>L/S>S/S。施加K~+和Ca~(2+),麻疯树幼苗根茎叶组织Cs~+、Sr~(2+)含量均降低,并且施加低浓度K~+和Ca~(2+)处理,各组织Cs~+、Sr~(2+)富集量下降明显。砂土中麻疯树幼苗各组织的Cs~+含量和富集系数均大于壤土幼苗,且Cs~+含量随K~+浓度增加而降低。此外,砂土中麻疯树各组织对Sr~(2+)的富集均大于壤土,Ca~(2+)对植株吸收Sr~(2+)有一定的抑制作用,低Ca~(2+)浓度处理随时间变化促进幼苗长高和株茎加粗,而高浓度Ca~(2+)处理的作用不明显。
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X173

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