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重金属Zn、Cd对红树植物秋茄幼苗的生理生态效应研究

叶彬彬  
【摘要】: 本文通过土培试验方法,研究不同浓度Zn、Cd复合胁迫处理对红树植物秋茄(Kandelia candel(L.)Druce)幼苗生长及生理生态效应的影响。对秋茄幼苗萌发、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶系统、MDA含量、秋茄幼苗各组分Zn和Cd含量与富集系数等生理特性方面随Zn、Cd复合处理梯度发生的变化进行了系统的研究,进一步探讨了红树植物抗重金属生理生态学适应机制。研究结果如下: 1同一Zn水平上,秋茄的萌苗随Cd浓度增加而先增加后下降。同一Cd水平上随Zn浓度增加趋于下降。各处理组均未发现个体死亡现象,成活率达100%。 2同一Zn水平上,秋茄幼苗的高度生长随Cd浓度增加趋于下降,100 mg·kg~(-1)的Zn可减缓Cd对秋茄幼苗高度生长的抑制,此时Zn、Cd之间表现为拮抗作用;高浓度的Zn、Cd复合处理下,秋茄幼苗的高度生长受到明显的抑制,Zn、Cd之间表现为协同作用。 3 2.5 mg·kg~(-1)的Cd对秋茄幼苗的叶片生长,在Zn0和Zn500水平上表现为促进作用;100mg·kg~(-1)的Zn对秋茄幼苗的叶片生长也有一定的促进作用。 4 Cd对秋茄根系生长的影响,在Zn0和Zn100水平上表现为促进作用,且根系根长随Cd浓度增大而增加。秋茄主根数目在Zn100水平上随Cd浓度增加而减少。中短期时间培养下,100 mg·kg~(-1)的Zn对秋茄主根的数目具有促进效应。 5同一Zn水平上,秋茄茎生物量随Cd浓度增加趋于下降,根生物量和叶生物量不同时期根据Zn、Cd复合处理相对浓度关系不同表现出不同的变化趋势。Zn、Cd复合处理对秋茄茎、叶、根生物量的抑制程度大致存在以下关系:茎>根>叶。 6秋茄叶片叶绿素总量,在Zn0水平上随Cd浓度增加而降低,在Zn100和Zn500水平上随Cd浓度增加而先上升后下降。高浓度的Zn、Cd复合处理对叶绿素总量的影响表现为协同的抑制作用。随着培养时间延长,秋茄对这种抑制作用敏感性降低。中短期时间培养下,低浓度单因子Cd处理(2.5 mg·kg~(-1))对叶绿素b的促进作用大于叶绿素a。 7低浓度的Zn、Cd单独施加均促进秋茄根、叶可溶性蛋白增加。施加2.5mg·kg~(-1)的Cd时,在根中Zn、Cd之间表现为协同作用;在叶中Zn、Cd之间表现为拮抗作用。 8培养110d时,Zn、Cd复合处理下,秋茄根、叶SOD活性变化趋势相似,后者变化幅度大于前者。Zn、Cd复合处理总体上增强秋茄根、叶SOD活性。低浓度Cd刺激秋茄根、叶SOD活性增加,Zn的加入,增强了Cd对秋茄的毒害作用,SOD活性受抑制而增加缓慢,其中以100 mg·kg~(-1)的Zn效应最强。 9培养80d时,Zn、Cd复合处理下,秋茄根、叶POD活性变化趋势相似,后者变化幅度大于前者。低浓度Cd刺激秋茄根、叶POD活性增加,施加Zn则加强Cd对秋茄的伤害,POD活性受抑制而增加缓慢,该协同抑制的效应随Zn浓度增加而增加,POD活性下降。 10 Zn、Cd复合处理下,叶片的MDA含量大小及变化幅度大于根尖。高浓度的Zn、Cd复合胁迫加剧叶片细胞的膜脂过氧化作用,MDA含量大量增加。 11 Zn、Cd复合处理下,秋茄各组分的Zn含量和Cd含量有较大差异。各组分Zn含量和Cd含量的大小及变化幅度的大小关系依次是:根>胚轴>茎叶。Zn、Cd相互作用导致秋茄体内累积更多的Cd。Zn浓度在0~100 mg·kg~(-1)时,Cd抑制秋茄幼苗积累更多的Zn;Zn浓度达到500 mg·kg~(-1)时,土壤中的Zn、Cd相互作用,促进秋茄各组分(叶片除外)Zn的累积;叶片中的Zn含量随Cd浓度增加而下降。秋茄幼苗各组分对Zn、Cd的富集系数存在差异性。表现为根部对Zn、Cd的优先富集效应。


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