商陸錳富集特性及其對(duì)錳脅迫的生理響應(yīng).pdf

1、錳礦開(kāi)采和冶煉過(guò)程形成了大量的礦山廢棄地，對(duì)當(dāng)?shù)氐拇髿?、土壤、水體造成嚴(yán)重污染。利用超富集植物清除土壤和水體環(huán)境中的金屬和類金屬污染——植物修復(fù)技術(shù)以其潛在的高效、廉價(jià)及其環(huán)境友好性獲得了廣泛關(guān)注，超富集植物是植物修復(fù)的基礎(chǔ)。因此，篩選生長(zhǎng)迅速、適應(yīng)性強(qiáng)、生物量大的錳超富集植物，并深入探討植物的錳超富集機(jī)制，是開(kāi)展錳污染環(huán)境植物修復(fù)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
　　 垂序商陸是我國(guó)首次報(bào)道發(fā)現(xiàn)的錳超富集植物。本研究以新發(fā)現(xiàn)的商陸屬植物商陸為

2、研究對(duì)象，開(kāi)展植物錳富集特性研究，以期篩選新的錳超富集植物，擴(kuò)充錳超富集植物種質(zhì)資源庫(kù)，驗(yàn)證錳超富集特性是否為商陸屬植物的固有特性。這對(duì)于加快中亞熱帶錳尾礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)和重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 通過(guò)溫室營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)研究商陸的錳富集特性。結(jié)果表明：商陸具有較強(qiáng)的錳耐性。5000μmol·L-1錳處理?xiàng)l件下，商陸生長(zhǎng)狀況良好，但隨著錳處理濃度的增加，商

3、陸的生長(zhǎng)開(kāi)始受到影響，高錳處理?xiàng)l件下(10000μmol·L-1Mn)商陸生長(zhǎng)減緩，生物量明顯減少，在錳處理35天時(shí)表現(xiàn)出植物錳中毒癥狀，但仍能完成整個(gè)生命周期，這表明商陸對(duì)Mn有較強(qiáng)耐性。
　　 隨著生長(zhǎng)介質(zhì)Mn濃度的升高，商陸葉、莖和根中Mn含量均增加。商陸不同組織器官對(duì)Mn的吸收存在明顯差異，葉片對(duì)Mn的富集能力最強(qiáng)，是商陸體內(nèi)Mn的主要積累部位，其次是根、莖。當(dāng)錳處理水平為10000μｍol·L-1時(shí)，葉錳含量達(dá)到最高的

4、24210mg·kg-1（干重）。商陸的錳生物富集系數(shù)隨生長(zhǎng)介質(zhì)錳供應(yīng)水平的增加而減小，但在15000μmol·L-1Mn處理時(shí)葉錳富集系數(shù)仍高達(dá)18.6。商陸不同器官的錳累積量均表現(xiàn)為隨著Mn處理濃度的增加，先增大后下降。不同錳處理?xiàng)l件下，商陸吸收的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn變化不顯著，未表現(xiàn)出營(yíng)養(yǎng)元素缺乏的現(xiàn)象。這表明，商陸可能是一種新的錳超富集植物，在高錳水平下能維持必需營(yíng)養(yǎng)元素的正常水平可能是其能超累積錳的機(jī)制之一。
　

5、　 通過(guò)分析商陸不同組織器官的顯微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，在高M(jìn)n脅迫下商陸組織結(jié)構(gòu)基本正常，使得養(yǎng)分物質(zhì)和金屬離子由根際通過(guò)木質(zhì)部進(jìn)行運(yùn)輸，首先進(jìn)入根表皮細(xì)胞，由皮層薄壁細(xì)胞運(yùn)輸?shù)街兄S管組織，通過(guò)導(dǎo)管向植物地上部分運(yùn)輸。在Mn脅迫下，商陸各部分細(xì)胞都沒(méi)有發(fā)生顯著的變化和破壞，表現(xiàn)出了對(duì)Mn的極強(qiáng)耐性。然而，商陸不同組織細(xì)胞出現(xiàn)了一定的生理結(jié)構(gòu)調(diào)整，導(dǎo)管細(xì)胞變大增粗，有利于水溶態(tài)Mn向葉片的運(yùn)輸；葉片柵欄組織的變化則有利于光和作用產(chǎn)生更多可以與M

6、n螯合的有機(jī)酸。
　　 利用透射電子顯微鏡研究商陸不同組織器官的超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，1000μmol·L-1Mn處理時(shí)，商陸葉莖根細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器未發(fā)現(xiàn)明顯損傷，結(jié)構(gòu)和功能完整；當(dāng)Mn供應(yīng)水平為10000μmol·L-1時(shí)，商陸葉和根細(xì)胞結(jié)構(gòu)和部分細(xì)胞器（如線粒體和葉綠體）開(kāi)始出現(xiàn)損傷；Mn處理下商陸的葉細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)存在一類不明黑色物質(zhì)，可能是高M(jìn)n脅迫下商陸自身的解毒機(jī)制使超量吸收的Mn在細(xì)胞內(nèi)形成生物活性低的沉積物或結(jié)晶