海州香薷（Elsholtzia haichowensis）的耐铜机理及其在植物修复中的应用

【摘要】： 用溶液培养的方法研究了海州香薷(Elsholtzia haichowensis)对铜的吸收与积累和耐铜机理，并用土壤培养的方法研究了海州香薷在修复重金属污染土壤中的潜力。 实验结果表明，50μM Cu~(2+)能够抑制海州香薷根系生长，但对海州香薷的生物量并没有显著影响。当铜浓度达到100和200μM时，铜则可显著降低海州香薷根系的生物量，对地上部生物量仍无显著影响。铜对海州香薷生长的抑制作用主要表现在根部，而对地上部的影响较小。 海州香薷能吸收大量的铜，这些铜主要分布在根系，地上部所占的比例较小，地上部所吸收的铜主要以可溶态形式存在。随着铜处理浓度的增加，海州香薷根系和地上部铜的含量均增加，其中根系铜含量的增加更为明显。 随铜处理浓度的增加(≤100μM Cu~(2+))及处理短期内(4天或6天)，海州香薷叶片和根系中谷胱甘肽(GSH)、总巯基(TT)及蛋白巯基(PBT)含量均增加，而对叶片和根系中的非蛋白巯基(NPT)含量无影响，但当铜处理时间延长(8天)或处理浓度达到200μM时，叶片中的GSH、根系中TT及PBT含量又有所下降，但仍高于对照。50μMCu处理时可增加海州香薷根系和叶片中游离氨基酸的含量。结果表明在一定时间和浓度范围内铜可诱导海州香薷合成GSH和PBT。100μM Cu~(2+)处理下施加不同浓度的外源GSH可以明显缓解海州香薷Cu毒害症状。 100μM铜处理海州香薷8天，经Sephedax G-50层析分析，结果表明，根系中蛋白质的3个吸收峰中前2个检测到Cu的存在，而叶片中蛋白质的2个吸收峰中均检测到Cu的存在，同时根系和叶片中蛋白质与巯基出现的位置一致，。结果表明，铜可以诱导海州香薷根系和叶片中产生富含巯基的铜结合蛋白或多肽。 不同铜浓度处理海州香薷8天，根系中MDA含量显著增加，叶片中则无显著变化，表明根系受到的氧化胁迫的伤害远远大于叶片；根系中SOD、POD、CAT、APX、GR活力也随铜处理浓度的增加而显著增加，叶片中只有POD、SOD活力随Cu处理浓度的增加而有所增加。除CAT外，根系中这些抗氧化酶的活力都远远大于叶片中的活力，表明根系中抗氧化酶系统在抵御Cu毒害引起的氧化胁迫中发挥了重要的作用。 土壤培养结果表明，施用5 mmol·kg~(-1)EDDS和EDTA可以显著增加海州香薷地上部的Cu、Pb、Zn和Cd含量和积累量。EDDS比EDTA具有更强的溶解土壤Cu、Zn，并增加植物吸收积累Cu、Zn的能力。但对土壤Pb、Cd的溶解及Pb、Cd在植物地上部积累的促进作用，EDTA大于EDDS。