论文部分内容阅读
我国水体重金属污染很严重,利用水生植物修复重金属污染水体具有价格低廉、环境友好的优势,受到了广泛关注。当前,国内外针对这方面的研究主要集中在挺水植物和浮水植物,对沉水植物的研究相对少见。本文主要研究沉水植物对镉的富集能力和抗性生理,为筛选合适的沉水植物修复镉污染水体提供依据。本研究以沉水植物铁皇冠和宽叶皇冠为受试对象,设置了低浓度镉暴露组(0、0.1、1、5、10、20mg/L)和高浓度镉暴露组(0、20、40、60、80、100mg/L),测定了铁皇冠各组织对镉的寓集以及吸收与吸附量,并且通过测定叶绿素、丙二醛(MDA)、可溶性糖与可溶性蛋白含量、过氧化物酶(POD)与超氧化物歧化酶(SOD)活性、以及叶绿素荧光参数等生理生化和光合作用指标,分析铁皇冠对镉胁迫的抗性生理。其主要研究结果如下:
铁皇冠对镉具有超强的富集能力,远远超过土壤镉超富集植物的标准(100mg/kg干重)。铁皇冠富集浓度随镉暴露浓度的增加而增加,各组织镉富集浓度的大小顺序为:不定根＞羽片＞叶柄＞根状茎。当镉暴露浓度为1mg/L时,不定根和羽片中镉的富集浓度分别达到542mg/kg与166mg/kg(干重);当镉暴露浓度为60mg/L时,铁皇冠不定根、羽片、叶柄、根状茎的镉富集浓度分别为10652.53±2477.74mg/kg、3738.39±348.03mg/kg、3086.10±749.29mg/kg、2511.93±285.47mg/kg。铁皇冠羽片镉富集量最大,超过整株植物镉富集量的50％;其次为不定根,约为整株植物镉寓集量的10-30％。铁皇冠各组织对水中镉的生物富集系数最小为41.87,最大可达920.21。在20mg/L,镉暴露浓度下,铁皇冠暴露3天,其镉富集量就趋于最大值,对水体镉的净化能力达到40-60％。铁皇冠各组织铁含量与镉富集量之间呈显著负相关(R=-0.534,P=0.022＜0.05)。
铁皇冠对镉的超富集能力主要依赖于对镉的吸收能力;在高浓度暴露组,其吸收能力也未受抑制,而其吸附能力却受到抑制。整株植物对镉的吸收量均高于吸附量,而且随着镉暴露浓度的增加,吸收量逐渐增加,吸附量逐渐减少;在40mg/L、80mg/L镉暴露水平下,铁皇冠对镉的吸收量分别达到其富集量的78％、87％。随镉暴露浓度的增加,铁皇冠各纽织对镉的吸收量增加,而吸附L量减少。在相同镉暴露浓度下,铁皇冠各组织镉吸收量无显著著异,并且铁皇冠羽片、叶柄和根状茎镉吸收量远高于吸附量;而铁皇冠各组织镉吸附量差异明显,不定根的吸附量明显高于其他组织。
铁皇冠对镉暴露的耐受能力很强。在低浓度镉暴露7天后,铁皇冠各项生理生化指标与对照相比均未发生明显变化;只有在80mg/L和100mg/L的镉暴露水平下,才发现其受到较严重的氧化损伤,光合作用受剑较明显抑制。
铁皇冠受镉胁迫后具有较强的自身修复能力。铁皇冠经过7天自身修复后,各组织中镉含量均有所降低,各项生理指标均得到一定程度的恢复;但是,其自身修复能力随着镉暴露浓度的增加而逐渐减弱。
与铁皇冠相比,宽叶皇冠对镉胁迫非常敏感。在低浓度镉暴露水平下,暴露4天就发生明显的氧化损伤,各暴露组叶片发黄萎蔫,叶绿素含量显著降低,POD活性被显著诱导,MDA和可溶性糖含量都与镉暴露浓度成显著正相关;而SOD活性和可溶性蛋白含量反应不敏感。
铁皇冠作为本研究新发现的镉超富集植物,用来修复镉污染水体,具有周期短、净化能力强等优点。宽叶皇冠对镉胁迫非常敏感,可作为监测水体镉污染的指示植物。