桢楠幼树生长、生理特性对镉胁迫的响应及其对镉的富集特性

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:TeaTempTea
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由于镉(Cd)污染是一个不可逆转的积累过程,加之较强的生物流动性,它很容易被植物吸收并被输送到各组织和器官积累,当其积累量达到一定程度时,不仅会影响植物的生长发育和产品质量,而且其可食部分还极易通过食物链危害人类健康。桢楠是我国特有的珍稀树种,主要分布于四川盆地、贵州北部及湖北地区,多生长于山麓肥厚腐殖质酸性至中性土壤。多为高大常绿乔木,生命利用周期长、幼龄期生长快,适应性较强,尤其是经济价值特别突出。因此本研究以3.5 a生的桢楠幼树为试验材料,采用盆栽控制试验,探讨土壤重金属Cd对珍稀树种桢楠(Phoebe zhennan)幼树的胁迫效应,试验设置6个Cd处理水平(0,10,20,30,40,50 mg/kg),分析桢楠幼树生长、光合生理、抗性生理和营养元素吸收的对镉胁迫的响应及其对镉的耐受性和富集特性,为桢楠造林地的选择和镉污染土壤修复提供理论依据。其研究结果如下:(1)随着Cd胁迫的加重,桢楠幼树叶缘出现枯萎变褐且面积逐渐增大,顶芽萌发展开时间推迟,株高净生长量、地径净生长量、顶芽长、春梢长、生物量和根系活力均呈下降趋势,且Cd添加水平超过T2处理时,下降趋势更为明显。(2)随着Cd胁迫程度加重,各叶绿素含量及叶绿素总量均呈下降趋势,Chla/b逐渐升高;净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)上升;光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(Rd)均逐渐下降,光补偿点(LCP)逐渐上升;初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、实际光量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)均呈下降趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)逐渐增加,最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)在T1-T4时无显著变化,T5时显著增高;表明桢楠幼树对过剩光能的耗散均以热耗散途径为主,但T3-T5时,会增加非化学反应能量(Ex)的耗散,减少热耗散能量(D)和光化学反应能量(P)。(3)随着Cd含量的增加,过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量呈增加趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先升后降趋势;脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量逐渐增加,可溶性蛋白质(SP)含量在Cd含量为T3时增至最大,此后有所降低;植株春季萌芽中生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)含量无显著变化,但二者含量比值(IAA/CTK)在T5时显著高于CK;赤霉素(GA3)含量呈下降趋势。(4)随着Cd胁迫的加重,N含量除在运输根中无显著变化外,在其余器官中均呈下降趋势,而在叶、运输根、吸收根中的分配比例呈增高趋势,在枝、主干中呈减小趋势;P含量仅T5处理时在枝和主干中显著增高,在其余器官中均呈下降趋势,而在叶、吸收根中的分配比例呈增高趋势,在枝、运输根中呈减小趋势,在主干无显著变化;K含量在各器官中均呈下降趋势,且各处理与CK均有显著差异,K在吸收根中的分配比例呈增高趋势,在其余器官中变化不明显。(5)桢楠幼树各器官中的Cd含量逐渐增加,且各处理与CK均有显著差异,在同一Cd处理水平下其含量大小顺序为:吸收根>主干>运输根>叶>枝。吸收根和叶富集系数(BC)呈增加趋势,主干BC无显著变化,运输根、枝BC呈降低趋势,地上部转移系数(TF)在T1时显著下降,且各器官BC以及TF均小于1。综合而言,Cd胁迫明显抑制了桢楠幼树的生长,干扰了其光合、抗性生理过程,当施Cd量达T2及以上水平时,影响尤为突出,说明桢楠对Cd的耐受性较弱;且桢楠幼树对营养元素的吸收、转运、分配受到较大限制,转移Cd能力逐渐下降,大量Cd均集中在植株根系,因此不适宜在Cd污染严重的地段种植桢楠,并用于土壤修复。
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