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白菜(Brassica chinensis L.)镉积累及生理的研究

李德明  
【摘要】: 不结球白菜是人们喜食的绿叶蔬菜之一,由于长期自然和人工选择,现存在丰富的品种类群。随农田污染日益严重,不结球白菜生产易受镉(Cd)污染危害。因此,筛选低Cd积累不结球白菜品种,能为生产安全蔬菜提供重要保证。同时,已有证实植物对Cd的吸收、积累与生长环境有关,因此通过改进农艺条件也可降低不结球白菜对Cd的吸收、积累。目前有关植物对Cd的吸收、积累的基因型差异机理尚存在争议,因此有必要进行相关研究。本论文从不结球白菜基因型差异筛选入手,利用水培试验,较为系统地研究了Cd影响不结球白菜生长及其Cd积累基因型差异的生理机制,并探索了某些外源物质如硅(Si)、硒(Se)对减少不结球白菜Cd吸收、积累的影响机理。 1、不结球白菜Cd积累不同基因型差异 于春夏和秋冬两生长季节在Cd污染(6 mg·kg~(-1) Dry soil)土壤中进行87个品种不结球白菜Cd积累差异研究。结果表明,不同品种Cd积累存在明显的基因型差异,同一品种春夏季Cd积累量高于秋冬季。品种、生长季节、季节与品种互作间差异均达极显著水平,表明小白菜安全生产应选择适宜品种、适宜栽培条件与栽培季节。 2、Cd在不同品种小白菜中亚细胞分布的研究 以差速离心法研究Cd在不同品种小白菜亚细胞的分布情况。结果表明,Cd在各器官中的含量依次为根系>叶片>叶柄,并且存在品种差异。在各器官的细胞中,Cd主要分布在细胞可溶性成分、细胞壁和质体(或叶绿体)中,而在细胞核、线粒体和核糖体中Cd分布量较少。根系与叶片四种重要细胞器(质体(或叶绿体)、细胞核、线粒体和核糖体)中的Cd分配率随Cd处理浓度的增加而增加,沪青一号上升更明显;叶柄中,线粒体和核糖体Cd分配率随Cd处理浓度的增加而增加,但叶绿体和细胞核Cd分配率下降,沪青一号四种细胞器Cd分配率高于苏州青。各细胞器中Cd分配率受Cd处理浓度影响,沪青一号各器官的细胞生命活动均较苏州青受Cd危害严重。 3、Cd对小白菜光合特性的影响 微量Cd(0.01mg·L~(-1))促进小白菜生长,对苏州青作用更明显;高浓度Cd显著抑制地上部生长,对根系生长影响相对较小。Cd降低叶绿素含量,苏州青降幅较大。高浓度Cd(1、10 mg·L~(-1))明显降低小白菜净光合速率(Pn),但增加胞间CO_2浓度(Ci),因此高浓度Cd降低Pn可能是由于非气孔限制所引起的。叶绿素荧光测定表明,Cd对小白菜叶片光化学效率(Fv/Fm)影响不大,而高浓度Cd明显降低光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)。Cd增加沪青一号非光化学淬灭系数(qNP),而苏州青在高Cd浓度下qNP下降,表明沪青一号具有较强的保护自身光合机构不受Cd伤害的能力,苏州青自身保护能力稍弱。 4、不同Cd水平对小白菜生长和Cd、养分吸收的影响 0.1~1 mg·L~(-1)Cd对不同品种小白菜生长影响不同,其中苏州青与湘潭束腰受抑制。0.1 mg·L~(-1)Cd不影响叶绿素含量,但除湘潭束腰外,1 mg·L~(-1)Cd减少叶绿素含量。0.1 mg·L~(-1)Cd减少苏州青和油冬 儿的 挝,但对湘潭来腰、沪歼一号影响不人:及鹏·卜‘U明显减少湘潭范腰、苏州青、油冬儿植株 的硼g量,但沪青一号U处理前洲蒸腾量反而有所增加。小白菜叶片、叶柄C(!含举及积累量随M处理量 升高而增加,0-I柄Cd含量、积累量显为低于叫片。0.l。g·L-‘Cd处理时,各品种叶片Cd含量差异未达 显著水平,而IDWe柄差异达显著水平,油冬儿山含量最高,苏州卉最低。1峪·卜‘M处理时,叶片比含 量差异仍未达显著水平,而叶柄中差异达显著水平,油冬儿m含量最高,沪青一号剔氏。C(1处理降低小 白菜地上部P、S的含量。ling·I。-‘Cd处理降低小白剩也上部K、I4g含量,但叶柄Ca含量相对降低而叶 片相对升高;0.ling·L’Cd处理促进地上部贴积累。小白拟L上部微挝元素含蒸受Cd影响逐渐降低。 5、不同浓度&对小白菜活性气清除系统的影响 低剂挝Cd($1 mg·L-’)处理促进小白菜GSH、AsA和脯氨 量升高,苏州青中二者含挝均低于沪青 一号。比降低可溶蛋白质含量,沪青一号显著低于苏州青。低剂量m处理增加叶片p A含泉,但沪青一 号峪低了苏州青。低n略促进沪青一号超氧囱由基产生速率,苏州青则先显斡降低随h浓度增加后显著 升高。低剂挝Cd降低小肉菜 SOD活性,两品种芹异不人;两品种G-pD、CAT。APX和 DIWi活性均受低剂 钨n促进;低剂烘U促进苏州青朋活性,但抑制沪青一号m活性。 6、Cd对菜心生长和元素含量基囚型差异研究 0.5。g·L-’Cd明显抑制全年i巾青生K,但对其它品种影响不人;1。g·L创显达抑制各品种地上部 生K,且对全年汕青、洲8四九和测a菜起地卜部生K抑制效贝显茗。比(<1峪·丫〕略降低菜心地上 部含水挝,lllg·L-’Cd显著增加红苔菜与十月细恰冠比。Cd(<1 gig·L‘)显著增加各品种地上部、地 下部m含堆,除改良黄叶外,1吧·八d处理时各品种地上部、地卜部m含填均显斡高于队加;g·L‘U 处理。0.5。g·厂’U显垮增加改良询w地V部P、h含挝、十月红地上部S、吨、N、h和m含挝、别8 四九和红苔剿也上部h含量以洲R问菜途地下部N和h含量,显著?


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