铅对鱼腥草根系生理的影响与鱼腥草对铅的抗性机理研究

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植物对金属污染的抗性,多年来一直是污染生态学研究的热点,而植物根系在植物重金属抗性中扮演着重要的角色。本文以采自雅安市(Y)和眉山市(M)的鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb)为材料,通过水培和土培试验研究了铅对鱼腥草的伤害效应、不同浓度铅处理下鱼腥草的根际生理、生态效应及鱼腥草对铅的累积特征,探讨了鱼腥草能动适应铅胁迫的机制,主要结果如下:1铅处理严重抑制了两个来源地鱼腥草地上部分的生长;低浓度铅可刺激鱼腥草根系伸长,当铅处理浓度超过250 mg/kg根长随铅处理浓度的增加而降低。鱼腥草Y的根系耐性指数高于鱼腥草M,说明鱼腥草Y对铅的耐性较鱼腥草M强。2鱼腥草Y的叶片叶绿素含量随铅处理浓度的增加呈现先升高后降低再升高的变化趋势,但差异不显著;而鱼腥草M的叶片叶绿素含量总体随着铅处理浓度的增加而降低。铅可刺激鱼腥草根系活力的增加。不同浓度铅处理对两个来源地鱼腥草根系活力的影响结果相似,均呈现先增加后降低的趋势。鱼腥草M根系对铅的敏感性较Y高,受铅影响后根系活力变化幅度也较Y大。3不同浓度铅处理后,鱼腥草根际环境pH明显低于对照,说明铅处理可造成鱼腥草根际环境的酸化。随处理时间的增长,鱼腥草根际环境pH呈上升趋势,说明鱼腥草根系抑制了根际环境的酸化。铅处理浓度越高,鱼腥草根系抑制根际环境酸化作用越弱。根际环境离子浓度随时间变化趋势为先减少,后增加,之后又减少。铅处理后鱼腥草根系分泌物中有机酸种类、分泌量明显增加。随着铅处理浓度的增加,两个来源地鱼腥草Y、M根泌酒石酸都明显增加,最大值分别达到了对照的5.05和3.71倍;在对照未检测到苹果酸的情况下,铅处理下两个来源地鱼腥草根泌苹果酸大量产生,并随铅处理浓度增加呈现下降趋势。两个来源地鱼腥草Y、M根系分泌物中可溶性氨基酸随铅处理浓度的增加而增加,当铅处理浓度为600mg/kg时达到最大值,分别为对照的3.92倍和3.12倍。鱼腥草Y、M根泌可溶性糖随铅处理浓度的增加呈现先增加后下降的趋势,在铅处理浓度为200 mg/L时可溶性糖含量达到最大值,分别为对照的2.88和3.74倍。4不同浓度铅胁迫下鱼腥草Y的POD活性高于鱼腥草M,且两个来源地鱼腥草POD活性对不同浓度铅处理的响应有所不同。随铅处理浓度增加,鱼腥草Y的POD活性先升高后降低,在铅浓度为400mg/L时达到最高值;而鱼腥草M受不同浓度铅处理后,叶片的POD活性总体呈现上升趋势,在铅处理浓度600 mg/L时达到最大值。随铅处理浓度的增加,两个来源地鱼腥草叶片CAT活性先增加后降低。鱼腥草Y、M叶片CAT活性分别在铅处理浓度为200 mg/L和100 mg/L时达到最大值。铅处理浓度超过此值后,其CAT活性随铅处理浓度的增加而降低。5两个来源地鱼腥草Y、M根际土、非根际土微生物量碳对铅胁迫的响应结果相似,即随着铅处理浓度的增加,微生物量碳先增加后减少,而后又有所增加。随着铅处理浓度的增加,鱼腥草根际土微生物量碳与非根际土之间的差值由大变小。6铅处理浓度越高,两个来源地鱼腥草根、茎、叶中铅含量越高,鱼腥草Y、M根、茎、叶中铅含量与铅处理浓度呈极显著正相关。铅在鱼腥草各部位的分布为根>茎>叶,根、茎中铅含量随铅处理浓度的增加而显著增加,叶片中铅含量相对较低,铅主要被固定在鱼腥草根部。
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