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紫花苜蓿对硒的吸收积累特征及其解毒机理的研究

崔科飞  
【摘要】:硒(Se)是人与动物必需的微量元素,而植物在自然界硒循环转化、人类健康领域具有重要地位和作用,使得近年来植物富硒研究备受世人关注。适量硒具有促进植物生长发育、提高作物产量品质、增强作物抗氧化性等作用。当硒超过植物的耐受范围则对植物的生长产生抑制作用,甚至导致植物死亡。因此,寻找新的生物量大、生长迅速、抗逆性好、富集重金属能力强的植物具有广阔的应用前景。紫花苜蓿(Medicago sativa L)是一种生物量大、生长迅速、抗逆性强的多年生草本植物,具有重要的经济及生态价值。本试验分别以阿尔金冈、大叶苜蓿、维多利亚3种紫花苜蓿栽培品种为供试材料,分析在0、100、900μmol/L浓度硒胁迫下对不同栽培品种紫花苜蓿叶绿素、类胡萝卜素含量的影响,明确不同浓度硒胁迫对紫花苜蓿根、茎、叶的生物量、耐性指数及抗氧化酶防御系统、丙二醛含量、渗透调节物质的变化规律,揭示不同栽培品种紫花苜蓿对硒富集能力的差异机理,以期为培育出耐硒的紫花苜蓿新品种探索新的途径。本试验主要得出以下结论:(1)不同栽培品种紫花苜蓿对硒胁迫下叶片光合色素的影响。随着硒胁迫时间的延长,第60d时,大叶苜蓿叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡卜素含量和Fv、Fm、Fv/Fm和Fv/Fo的值均显著高于对照,且差异显著(P0.05)。在900μM硒胁迫下,3种紫花苜蓿相比较,大叶苜蓿叶片叶绿素a、叶绿素总量、类胡卜素含量和Fv、Fm、和Fv/Fm的值均高于其他两个品种,综合表明,大叶苜蓿叶片具有较强的耐Se能力。(2)不同栽培品种紫花苜蓿对硒胁迫下生物量和相对生长量积累的影响。随着硒胁迫时间的延长,在第20和40天时,100μmol/L硒处理显著增加了3个品种苜蓿生物量的积累,Se浓度为900μmol/L时,不同品种相比较,大叶苜蓿根和茎的生物量和相对生物量显著高于其他两个品种。(3)不同栽培品种紫花苜蓿对硒胁迫下抗氧化酶的影响。不同浓度硒胁迫下,3种苜蓿抗氧化酶相比较,大叶苜蓿SOD、CAT、APX和POD活性和GSH含量显著高于其他两个品种,且差异显著。综合分析,大叶苜蓿的抗氧化能力强,维多利亚苜蓿的抗氧化能力最差。(4)不同栽培品种紫花苜蓿硒胁迫对渗透调节物质的影响。随着硒胁迫程度的增加,参试紫花苜蓿品种可溶性蛋白、脯氨酸和超氧阴离子呈增加趋势,表明均遭受了硒的不同程度的氧化胁迫,且硒胁迫程度越大其遭受的氧化胁迫就越大。(5)不同栽培品种紫花苜蓿对硒具有较强的吸收、富集能力和耐受性。随着硒浓度的增大,参试紫花苜蓿根、茎、叶中转运系数、耐性指数、硒积累量、硒含量均高于对照,在100μmol/L硒时,硒处理显著提高了3个品种苜蓿根、茎、叶片的硒含量、耐性指数、硒积累量。当Se浓度为900μmol/L时,且参试阿尔金冈和大叶苜蓿各器官富集系数、硒积累量与叶片转运系数均大于0.5,大叶苜蓿各器官硒积累量均大于1,且显著高于其他两个品种。(6)不同栽培品种紫花苜蓿硒胁迫对其他元素的吸收影响。随着硒胁迫时间延长,在60d时,100μmol/L硒处理显著增加了3个品种苜蓿根、茎、叶片K、P、Ca、Mg元素的吸收,Se浓度为900μmol/L时,则显著降低了阿尔冈金和维多利亚不同器官及大叶苜蓿根和茎对Zn吸收积累量。不同品种间相比较,大叶苜蓿硒积累量和K、Ca、Mg元素吸收显著高于其他2个苜蓿,且差异显著。综合评价表明,大叶苜蓿对矿质元素有较好的吸收和富集能力。综合研究表明,随着硒胁迫浓度的增大,大叶苜蓿硒积累量和K、Ca、Mg元素吸收及抗氧化能力显著高于其他2个苜蓿,且差异显著。因此,初步判断大叶紫花苜蓿有解毒和富集Se的能力,具有用于修复Se污染土壤的潜能。


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