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土荆芥对铅胁迫的生理响应及其对铅污染土壤的修复

张兆金  
【摘要】:以土荆芥为实验材料,通过土培、水培等系列实验研究了土荆芥对铅的吸收效应和抗性生理、土荆介的生长对土壤中铅形态分布的影响等,初步探讨了该植物用于铅污染土壤修复的可行性,本研究的主要结果归纳如下: 1.种子萌发试验表明:50mg·L~(-1)的铅浓度对土荆芥种子萌发率无抑制效应,随着铅浓度的继续增大,萌发率开始下降,450mg·L~(-1)铅溶液处理10天后,萌发率仅为对照的53%。铅对土荆芥种子萌发后各器官的生长都产生严重危害,强烈抑制主根的形成及其伸长生长,溶液中含铅超过300mg·L~(-1)时,胚轴不能正常伸长,萌发过程中止。 2.盆栽实验结果表明:即使在含铅量达3850mg·kg~(-1)的土壤中,土荆芥根、茎、叶的生物量,叶绿素a+b,叶绿素a,叶绿素b水平与对照相比均无显著差别。铅对土荆芥株高这一性状的影响程度最大,随着土壤中铅含量的增多,株高下降幅度增大。土荆芥根中的铅浓度远大于茎叶中的铅浓度。土荆芥对铅的单株积累量随着土壤含铅量的增加先升后降,在土壤含铅量为3850mg·kg~(-1)时最高达0.95mg。 3.种植土荆芥后,土壤中各种形态铅的含量发生了明显变化,残渣态铅含量明显下降,相对活性较高的有机态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐态铅含量增加,铅的生物可利用性增强。三个月内,起始铅浓度为1048mg·kg~(-1)的土壤中,铅总量下降了3.74%;起始铅浓度为3850mg·kg~(-1)土壤中,铅总量下降了1.73%。证明土荆芥有较高的修复铅污染土壤的潜力。水培实验条件下,铅对SOD、POD和CAT的活性均表现出低浓度下激活和高浓度下的抑制作用。土荆芥叶中SOD和POD的活性随着胁迫时间的延长呈升→降→升的变化趋势,而铅胁迫时间对CAT活性没有明显影响。叶中MDA含量随着铅胁迫程度的增加而增加。 4.运用双向电泳技术研究了铅胁迫前后土荆芥叶中蛋白质表达谱的变化,发现大部分蛋白质在受到铅胁迫前后都稳定表达,有一些蛋白质仅出现在受到铅胁迫后的表达图谱中,它们是A(14.9kD,pI5.71)、B(14.4Kd,pI3.50)、C(14.4kD,pI4.21)、D(14.7kD,pI4.30)、E(14.2KD,PI4.57)、F(103.2kD,pI3.54)和G(25.8kD,pI4.59),这些蛋白质可能与土荆芥对铅胁迫的响应有关。


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