寬葉香蒲對重金屬的累積與耐性機(jī)理研究.pdf

1、重金屬污染可引起一系列的環(huán)境問題，危害人類的生產(chǎn)生活和健康，因此對重金屬污染的防治非常重要。常用的重金屬污染治理方法有物理、化學(xué)、植物和微生物修復(fù)技術(shù)。重金屬污染的理化治理可能導(dǎo)致土壤的二次污染、微生物治理存在重金屬回收難等問題，因此植物修復(fù)成為較理想的土壤重金屬修復(fù)方法。植物修復(fù)亦存在周期長，見效慢等缺點(diǎn)，但可以通過提高植物對重金屬的耐性和積累來提高其效率。寬葉香蒲可積累多種重金屬，多胺具有調(diào)控植物生理功能和提高植物對環(huán)境脅迫抗性的作

2、用。有關(guān)寬葉香蒲對重金屬的積累作用和多胺提高植物抗重金屬脅迫能力的研究已有報(bào)道，但亞精胺（Spermidine，Spd）對鎘(Cd)、鉛(Pb)單一及復(fù)合脅迫下寬葉香蒲對重金屬累積、耐性機(jī)理的調(diào)節(jié)研究未見報(bào)道。因此，本課題在野外調(diào)研凡口鉛鋅礦人工濕地寬葉香蒲對多種重金屬的積累與耐性機(jī)理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過土培實(shí)驗(yàn)，采用多功能酶聯(lián)儀、原子吸收分光光度計(jì)等，研究了Cd、Pb單一及其復(fù)合脅迫對寬葉香蒲抗氧化系統(tǒng)的影響、寬葉香蒲對Cd、Pb的積累

3、與耐性機(jī)理，以及外源Spd對寬葉香蒲吸收積累Cd、Pb、抗氧化系統(tǒng)功能的調(diào)控作用。主要結(jié)果如下:
　　(1)凡口鉛鋅礦寬葉香蒲濕地調(diào)研:
　　(a)寬葉香蒲是多種重金屬的耐性植物，能有效降低人工濕地土壤重金屬含量，進(jìn)水口到出水口土壤重金屬的減少量（除Pb、Fe外）均在80％左右。相比單一金屬的超富集植物，寬葉香蒲能大量積累多種重金屬，符合環(huán)境復(fù)合污染需求，應(yīng)用價(jià)值更大。
　　(b)寬葉香蒲對重金屬的吸收主要受土壤重金屬

4、含量的影響，重金屬之間的相互作用與根的選擇吸收是寬葉香蒲吸收重金屬的關(guān)鍵影響因素。
　　(c)寬葉香蒲根系對重金屬的大量累積（Cd與Fe在寬葉香蒲地下部的積累均為50％以上，Pb、Zn和Cu都大于80％），尤其是抑制植物非營養(yǎng)元素Cd、Pb向地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)，葉片細(xì)胞壁和胞基質(zhì)對重金屬的阻隔和結(jié)合是寬葉香蒲耐受重金屬污染的重要機(jī)制。
　　(2)寬葉香蒲耐重金屬脅迫土培實(shí)驗(yàn):
　　(a)Cd、Pb脅迫明顯提高土培寬葉香蒲超

5、氧陰離子自由基(Superoxide anion，O2·-)、過氧化氫(Hydrogen peroxide，H2O2)、丙二醛(Malondialdehyde，MDA)、一氧化氮(Nitric oxide，NO)的積累。外源Spd能夠顯著提高寬葉香蒲內(nèi)源Spd的含量，在一定程度上緩解了Cd、Pb對寬葉香蒲的氧化脅迫。相關(guān)性分析表明，Cd、Pb脅迫下，外源Spd能夠一定程度抑制寬葉香蒲葉片活性氧(Reactive oxygen speci

6、es，ROS)的產(chǎn)生、脂質(zhì)過氧化及減弱NO對寬葉香蒲的有害影響，提高寬葉香蒲的對Cd、Pb的抗性。
　　(b)Cd、Pb脅迫能夠降低寬葉香蒲葉片可溶性蛋白的含量，但對過氧化物酶(Peroxidase，POD)和過氧化氫酶(Catalase，CAT)影響不大，能夠明顯提高谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidase，GPX)的活力，顯著降低谷胱甘肽還原酶(Glutathione reductase，GR)的活力，

7、從而影響抗壞血酸-還原型谷胱甘肽(ASA-GSH)系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致還原型抗壞血酸(Reduced ascorbate，ASA)和還原型谷胱甘肽(Reduced glutathione，GSH)含量降低。外源Spd能顯著提高寬葉香蒲葉片CAT和GR的活力，維持還原性谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)平衡，使ASA-GSH途徑發(fā)揮出積極的抗氧化作用。
　　(c)Cd、Pb、Spd處理和寬葉香蒲種植后，土壤的pH值升高，在6.

8、21～6.98內(nèi)波動(dòng)，外源Spd可一定程度提高土壤堿度。土壤中Cd、Pb的形態(tài)分布與土壤pH值等理化性質(zhì)相關(guān)。Cd、Pb處理濃度和弱酸可溶態(tài)含量越高，寬葉香蒲積累重金屬越多?？傮w上，Cd、Pb復(fù)合脅迫可促使寬葉香蒲積累更多的重金屬，外源Spd可在一定程度上提高植物對Cd、Pb的積累。
　　(d)寬葉香蒲根、莖、葉組織中，Cd、Pb含量的亞細(xì)胞分布為細(xì)胞壁組分＞胞基質(zhì)組分＞細(xì)胞器組分。外源Spd可以通過提高重金屬在寬葉香蒲細(xì)胞壁或細(xì)