东南景天古银矿生态型超积累镉的生理机制与调控

【摘要】： 通过野外调查、溶液培养试验和盆栽试验,结合荧光微孔板检测、透射电镜和毛细管电泳激光诱导荧光检测(CE-LIF)等技术,研究了东南景天古银矿生态型吸收积累镉的特性及其对镉胁迫的耐性机理,探讨了外源抗氧化物质对东南景天古银矿生态型镉耐性的影响,取得了以下主要研究结果: 1.古银矿区调查和水培试验结果表明,在野外条件下,衢州古银矿区东南景天地上部的镉含量达到893 mg kg~(-1),相应的富集系数(植物镉含量/土壤全镉量的比值)高达22;在水培条件下,镉浓度达到400μM仍能正常生长,叶片的镉含量可达6556 mg kg~(-1),茎的镉含量可达3631 mg kg~(-1),说明东南景天古银矿生态型具有超积累镉的特性。 2.选用NO特异性新型荧光探针DAMBO-P~H,建立了高灵敏度高选择性检测植物内NO的微孔板荧光分析新方法,其检测限为0.19 nM,灵敏度显著高于可见光度法(检测限为100～200 nM)和荧光光度法(检测限为10～20 nM)。 3.建立了生物材料中黑色素的CFSE柱前衍生毛细管电泳-激光诱导荧光(CE-LIF)检测分析的新方法。对影响其化学衍生反应和CE分离的诸项试验因素进行了系统优化。该方法的检测限为10~(10)M,而现有报道的电化学和紫外检测方法的检测限分别为10~(-8)M和10~(-6)M,说明新建立的方法具有较高的灵敏度和选择性。 4.微孔板荧光检测结果表明,东南景天古银矿生态型体内NO的含量随镉处理时间(0～28d)的延长而增加,不同镉处理间叶片NO含量在处理20d时差异最大,达到极显著水平。 5.添加适量抗氧化物质谷胱甘肽、水杨酸和黑色素能有效地提高东南景天古银矿生态型对镉的耐性,主要表现在叶片自由基含量的降低和抗氧化系统酶活的增强。CE-LIF检测技术测得东南景天古银矿生态型体内黑色素含量分布为根＞叶＞茎,说明黑色素能被植物吸收,直接参与抗氧化作用。 6.适当N、P肥的施入能够影响复合污染土壤下东南景天古银矿生态型生物量及重金属的吸收。结果表明,适当的氮、磷营养可提高东南景天镉含量,但过量氮肥(＞0.4 g kg~(-1)土)施入不利于东南景天正常生长,而且没有促进镉、锌、铅的吸收;在一定范围内(0.025～0.25 g kg~(-1)土)施磷,可显著促进东南景天地上部对镉的吸收,同时也增加了锌、铅的吸收,但是随着磷水平的提高其吸收能力呈降低趋势。单施钾肥(KCl,K_2SO_4)未能提高东南景天的生物量及重金属含量。