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本文在石英砂和Hoagland营养液培养条件下,用浓度为0,10,20和40mmol/L的88Sr2+[88SrCl2]及浓度为0,5和10mmol/L的Ca2+[Ca(NO3)2]处理油菜幼苗(Brassica napus L.)(三叶期到六叶期),研究不同Ca2+浓度下油菜幼苗吸收积累Sr2+的能力以及对油菜抗逆生理指标和光合作用的影响,希望为应用植物修复技术治理核素污染提供一定理论依据和技术途径。结果表明:
1.油菜幼苗对Sr2+表现出高富集能力,富集能力依次为:叶>茎>根,Sr2+浓度越高,富集能力越低;油菜幼苗对Sr2+的吸收、运输受Ca2+浓度影响,Sr2+与Ca2+相互竞争抑制被吸收,相同Sr2+浓度下,缺Ca处理的Sr2+富集能力以及从根到地上部分的Sr2+转移能力均高于过量Ca处理下的能力。
2.油菜幼苗对Sr2+胁迫具有较高的耐受能力,Sr2+浓度越高,CAT活性越高,POD和CAT活性与Sr2+富集能力显著负相关;Ca2+能缓解Sr2+对油菜幼苗抗氧化系统的毒害,表现在相同Sr2+浓度下,随着Ca2+浓度的增加,抗氧化酶活性升高,膜脂过氧化程度减弱。
3.Sr2+对油菜幼苗光合作用的影响受时间和浓度双重因子的制约。低浓度Sr2+短期胁迫能促进油菜幼苗光合作用,表现在叶片光合放氧活性提高,叶绿素含量增加,RuBPCase和PEPCase活性提高;高浓度Sr2+抑制油菜幼苗光合作用,表现在叶绿素急剧降解,光合放氧活性降低,RuBPCase和PEPCase活性下降;叶片光合放氧活性,叶绿素含量,RuBPCase和PEPCase活性与Sr2+的积累量明显负相关;Ca2+能缓解Sr2+对油菜幼苗光合作用的毒害,但缓解效应有限。表现在相同浓度Sr2+肋迫下,叶片光合放氧活性,叶绿素含量,RuBPCase和PEPCase活性均随Ca2+浓度的升高而升高;高浓度Sr2+胁迫下,不同Ca2+浓度处理的叶片光合放氧活性,叶绿素含量,RuBPCase和PEPCase活性均明显降低。
4.Sr2+肋迫会对类囊体膜结构和功能产生破坏。表现在光系统Ⅰ、Ⅱ(PSⅠ,PSⅡ)的电子传递活性随Sr2+浓度的升高而下降,PSⅡ核心天线CP43和CP47随Sr2+浓度的升高而迅速降解。Ca2+能缓解Sr2+对类囊体膜的毒害效应,但缓解作用有限,表现在相同Sr2+浓度下,Ca0处理比Ca10处理下的33KD蛋白更快降解;但随着植物吸收Sr2+量的增加,不同Ca2+浓度处理下33KD蛋白和43KD蛋白降解程度相当。
5.高浓度Sr2+能诱导类囊体膜细胞色素蛋白表达量增加;其中Cytb6受Sr2+诱导效应最明显,其次是Cytc549,再次是Cytc554;囊体膜细胞色素蛋白的表达量受Sr浓度、Ca2+浓度和处理时间三重因素的影响,细胞色素蛋白表达量与植物吸收的Sr2+含量正相关;5mmol/LCa2+处理下细胞色素蛋白表达量>0mmol/LCa2+处理的细胞色素蛋白表达量>10mmol/LCa2+处理下的细胞色素蛋白表达量。