東南景天（Sedum alfredii Hance）對(duì)鎘的超積累與有機(jī)酸含量變化的關(guān)系.pdf

1、本研究通過(guò)水培試驗(yàn)，從兩種生態(tài)型東南景天個(gè)體分別在鎘脅迫和鋅鎘復(fù)合脅迫下的生長(zhǎng)反應(yīng)、葉綠素含量和對(duì)Zn和Cd的富集特性，以及對(duì)其體內(nèi)有機(jī)酸含量的影響等方面，探討了有機(jī)酸在礦山型東南景天鋅、鎘解毒機(jī)制中的作用，以期為進(jìn)一步解釋礦山型東南景天對(duì)鋅和鎘的耐性機(jī)制提供更多的理論支持?，F(xiàn)將本研究的主要結(jié)果總結(jié)如下： 1.在水培條件下，小于或等于10μmolL-1的Cd處理水平，在一定程度上抑制了非礦山型東南景天的生長(zhǎng)，但影響不顯著。Cd處

2、理對(duì)其葉綠素的含量也無(wú)顯著影響。在0～10μmolL-1的供Cd范圍內(nèi)，非礦山型東南景天莖和葉片的Cd含量隨著Cd處理水平的升高而緩慢增加，而根系Cd含量隨著Cd處理水平的升高而迅速增加。各部分Cd含量為：根＞莖＞葉。而對(duì)于礦山型東南景天來(lái)說(shuō)，小于或等于100μmolL-1的Cd處理水平反而在一定程度上促進(jìn)其生長(zhǎng)，但影響不顯著。而且Cd處理對(duì)其葉綠素含量也無(wú)明顯影響。在0～100μmolL-1的Cd處理范圍內(nèi)，隨著Cd處理水平的升高，礦

3、山型東南景天根系、莖和葉片的Cd含量急劇增加。各部分Cd含量為：葉＞莖＞根。這說(shuō)明礦山型東南景天比非礦山型東南景天具有更強(qiáng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和積累Cd的能力。 2.兩種生態(tài)型東南景天在Cd脅迫下，體內(nèi)有機(jī)酸的種類(lèi)相同，均含有戊二酸、草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、乳酸和乙酸。但各種有機(jī)酸含量變化趨勢(shì)不同，尤其是對(duì)Cd絡(luò)合能力較強(qiáng)的草酸和酒石酸。在相同濃度的Cd脅迫下，礦山型東南景天莖和葉片中草酸和酒石酸的濃度普遍要高于非礦山型，這可能與礦山型東南景天

4、超積累Cd有關(guān)。而且，在Cd脅迫下，礦山型東南景天根、莖、葉片中草酸和酒石酸的濃度均高于對(duì)照；而非礦山型東南景天則不同，除了其根系中草酸和酒石酸的濃度隨著Cd供應(yīng)水平的升高有所升高外，莖、葉片中草酸和酒石酸的濃度隨著Cd供應(yīng)水平的升高而降低。這再次說(shuō)明兩種生態(tài)型東南景天對(duì)Cd積累的差異很可能與有機(jī)酸含量變化的差異有關(guān)。在Cd的脅迫下，礦山型東南景天很可能釋放出更多的有機(jī)酸(如草酸和酒石酸等)，通過(guò)草酸和酒石酸等絡(luò)合植物體內(nèi)的Cd2+，降

5、低植物體內(nèi)的Cd2+的濃度，減少Cd2+與植物體內(nèi)重要的生物酶結(jié)合的機(jī)會(huì)，而且，提高了Cd在植物體內(nèi)的移動(dòng)性，有利于Cd向地上部運(yùn)輸。 在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：在Cd脅迫下，礦山型東南景天葉片草酸和酒石酸的濃度隨著Cd供應(yīng)水平的提高而增加，但是莖部草酸和酒石酸的濃度并不是隨著Cd處理濃度的提高而同步增加。在供Cd1μmolL-1時(shí)，莖部草酸和酒石酸濃度急劇增加，大約為對(duì)照的4倍。而供Cd水平在100μmolL-1，草酸和酒石酸的濃度雖然高

6、于對(duì)照但遠(yuǎn)低于供Cd1μmolL-1時(shí)的濃度。莖是物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕鞴?，莖部的有機(jī)酸很可能參與Cd的運(yùn)輸。在供Cd1μmolL-1時(shí)，莖部草酸和酒石酸濃度急劇增加，很可能由于草酸和酒石酸參與運(yùn)輸，把大量的有機(jī)酸轉(zhuǎn)運(yùn)至葉片，以Cd-有機(jī)酸的形式貯存與液泡內(nèi)；但供Cd水平在100μmolL-1，莖部草酸和酒石酸濃度并沒(méi)有高于1μmolL-1時(shí)的濃度，即使這樣，葉片Cd濃度仍然高于1μmolL-1時(shí)的Cd濃度。這可能是因?yàn)殡S著Cd供應(yīng)水平的提高

7、，存在著另外的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)體，草酸和酒石酸的轉(zhuǎn)運(yùn)功能已不占主要地位。 3.在Zn/Cd復(fù)合脅迫下，Cd≤10μmolL-1和Zn≤50μmolL-1的Zn/Cd復(fù)合處理對(duì)非礦山型東南景天的生長(zhǎng)和葉綠素含量沒(méi)有顯著影響。在此Zn/Cd復(fù)合處理范圍內(nèi)，非礦山型東南景天根、莖和葉片中Zn的含量均隨Zn處理濃度的增加而增加，而Cd處理水平對(duì)其根、莖、葉中Zn含量影響不顯著；根、莖和葉片中Cd含量隨Cd供應(yīng)水平的升高而增加，Zn處理水平對(duì)其C

8、d含量影響不顯著。 而Cd≤100μmolL-1及Zn≤500μmolL-1的Zn/Cd復(fù)合處理對(duì)礦山型東南景天的生長(zhǎng)和葉綠素含量影響也不顯著。在此Zn/Cd復(fù)合處理范圍內(nèi)，礦山型東南景天根、莖和葉片中Zn的含量均隨Zn處理濃度的增加而增加，而Cd處理水平在一定程度上促進(jìn)了非礦山型東南景天根、莖、葉中Zn含量的增加，但影響不顯著；根、莖和葉片中Cd含量隨Cd供應(yīng)水平的升高而增加，Zn處理水平在一定程度上促進(jìn)了對(duì)礦山型東南景天對(duì)C

9、d的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，但影響并沒(méi)有達(dá)到顯著水平。 這說(shuō)明在試驗(yàn)設(shè)置的Zn/Cd復(fù)合處理水平下，兩種生態(tài)型東南景天都能夠正常生長(zhǎng)。施加Zn在一定程度上促進(jìn)礦山型東南景天對(duì)Cd的吸收，而施加Cd也在一定程度上促進(jìn)了其對(duì)Zn的吸收，但作用并不顯著。 4.在試驗(yàn)設(shè)置的Zn/Cd復(fù)合處理范圍內(nèi)，Zn和Cd處理濃度的增加不影響兩種生態(tài)型東南景天有機(jī)酸的種類(lèi)。兩種生態(tài)型根、莖和葉片中，含量較多的有機(jī)酸均為戊二酸、草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、乳酸和

10、乙酸。但是Zn和Cd處理濃度的增加對(duì)兩種生態(tài)型有機(jī)酸含量影響不同，特別是絡(luò)合能力較強(qiáng)的草酸、酒石酸和蘋(píng)果酸。隨著Cd處理濃度的增加，雖然，非礦山型東南景天根系草酸和酒石酸濃度有所升高，但是莖和葉片中草酸、酒石酸和蘋(píng)果酸含量均Cd處理水平的升高而降低。隨著Zn處理水平的增加，非礦山型東南景天根、莖和葉片草酸、酒石酸和蘋(píng)果酸濃度均降低。與此不同，隨著Cd供應(yīng)水平的升高，礦山型東南景天根、莖和葉片中草酸和酒石酸濃度增加；Zn的加入雖然抑制了各

11、部分草酸和酒石酸濃度的增加，但是促進(jìn)了各部分蘋(píng)果酸的增加。 這種不同，很可能是由于蘋(píng)果酸有助于礦山型東南景天對(duì)Zn的耐性和積累，而草酸和酒石酸則有助于其對(duì)Cd的耐性和積累。 5.此外，在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，在不施加Cd處理的情況下(即對(duì)照)，礦山型東南景天的根、莖、葉干物量均比非礦山型的低。而且，礦山型東南景天在Cd處理前，根系顏色較暗，有的甚至為褐色；Cd處理后根系顏色變?yōu)榘咨?，且須根較多而粗。而非礦山型東南景天在Cd處理前

12、，根系為白色；Cd處理4天后顏色開(kāi)始變暗，8天后變?yōu)闇\褐色，須根少且細(xì)?？梢?jiàn)，適度的Cd污染利于礦山型東南景天的生長(zhǎng)；而在不施加Cd處理的情況下，礦山型生長(zhǎng)情況并不如非礦山型。Jain(1979)指出，植物耐性的獲得是植物單方面的適應(yīng)性反應(yīng)，這就導(dǎo)致植物在生理生化變量上的代價(jià)，即“分配代價(jià)”。植物在特殊環(huán)境下能夠利用的生存資源的總量是一定的，在對(duì)付環(huán)境中的物質(zhì)褐能量消耗過(guò)大，自然植物在構(gòu)建自我的能量就降低，其生長(zhǎng)、發(fā)育的程度和速度就降低