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印度芥菜生理生化特性及其根区土壤中微生物对Cd胁迫的响应

姚雪 | -> | 621| 0| 0.328929MB |印度芥菜,植物修复,胁迫,重金属,生理生化指标,微生物

姚雪 姚雪 | 文档量 |浏览量9662

摘要:通过盆栽试验研究了印度芥菜对土壤Cd 污染的耐性及其生理生化特性响应。结果表明, 印度芥菜对Cd 胁迫表现了较强的耐性,在Cd 添加量为0~200 mg·kg-1 的情况下,印度芥菜能够顺利发芽、生长,其生物量出现了先增后降的“抛物线型”变化规律,Cd 主要影响其生殖生长,大量的Cd 使印度芥菜延迟进入生育期。植株体内Cd 浓度随土壤Cd 浓度增加而升高,地上部可达.824~102.672 mg·kg-1,地下部可达0.374~191.910 mg·kg-1。地上部富集系数呈逐渐降低的趋势,而地下部富集系数呈逐渐升高的趋势。转移系数为20.920~0.535,呈逐渐降低趋势。随着土壤Cd 胁迫浓度的增加,印度芥菜3 种酶活性均呈先增后降的“抛物线型”变化趋势,并且出现抗性酶活性高峰所对应的土壤Cd 浓度相同,均为120 mg·kg-1,在Cd 高浓度水平下酶活性普遍受到抑制,在最高浓度处理时的酶活性均明显低于对照。根区土壤中微生物数量为细菌>放线菌>霉菌,随着Cd 添加量的增加,土体内微生物的数量也增加,但当Cd 添加量>160 mg·kg-1 时,微生物数量下降。
    土壤重金属(Cd、Pb、Zn 等)污染是影响我国农业持续发展和生态环境质量的一个重要因素。重金属污染及防治是当前环境问题研究中的一个重要课题,镉(Cd)是重金属污染物中最危险的元素之一。印度芥菜(Brassica juncea L.)以其生活史短、地上部生物量大,且能同时积累多种重金属元素(如Cd、Cu、Se、Pb、Zn 等)而成为治理污染土壤的首选植物材料[1]。植物细胞在长期进化过程中形成了两套清除ROS 系统,即由SOD、POD、APX 和CAT 等抗氧化酶组成的酶系统以及谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸等抗氧化剂组成的非酶系统[2]。Cd 会影响植物体内多种酶,主要
是由于Cd 对细胞膜的伤害,破坏了细胞内酶及代谢作用的原有区域性,Cd 还可能直接取代某些酶活性中心的微量元素或与酶中半胱氨酸残基结合,从而使其结构遭到破坏,导致酶的活性变化。近几年的研究表明,Cd 对固氮酶、根系脱氢酶、淀粉酶[3]、脱氧核酸酶、核糖核酸酶[4]、硝酸还原酶、蛋白酶、多酚氧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、乳酸脱氢酶[5]等均有抑制作用。这表明Cd 对氮代谢、呼吸作用、碳水化合物代谢和核酸代谢等均有毒害作用[6]。土壤微生物代谢能产生多种低分子的有机酸,如甲酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸等。低分子有机酸在土壤环境中可参与成土作
用促进矿物溶解,改变根际土壤理化性状,缓解植物根系缺氧症状,促进植物对养分的吸收。同时,它能促进土壤中重金属的溶解,有助于超富集植物对重金属的吸收和清除。
    本试验研究了在不同浓度镉胁迫下,印度芥菜对Cd 的耐性及在生理方面的变化,明确了印度芥菜对重金属的吸收富集特点和印度芥菜在重金属毒害下其体内抗氧化保护酶活性的变化,并分析了Cd 胁迫对根区微生物数量的影响,为进一步研究微生物-植物联合修复土壤重金属污染提供理论储备和科学依据。
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