镉对金银花的毒物兴奋效应(Hormesis)研究

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本文通过水培和土培试验方法,以超富集植物金银花(Lonicera japonica Thunb.)为材料,从植株生长、激素含量、光合及抗氧化特性等方面着手,研究了重金属Cd对金银花的毒物兴奋效应及其机理问题,研究结果可为深入认识低浓度毒物兴奋效应的特征和机理提供基础数据,还为金银花应用于城市污染环境修复提供科学依据。得出主要结果如下:   ⑴重金属Cd对金银花的生长产生毒物兴奋效应(Hormesis),低浓度(营养液0.5、2.5、5 mgL-1和土壤2.5、5、10 mgkg-1)Cd处理对金银花的生长有明显促进作用,高浓度时表现出不同程度的抑制效应。低浓度Cd对金银花生长的刺激表现出一定的时间效应。   ⑵低浓度Cd(0.5、2.5、5 mgL-1)刺激了金银花叶片中IAA和GA3的合成,且使IAA/ABA值升高,而高浓度25和50 mg L-1Cd抑制IAA和GA3的合成,且IAA/ABA值降低,这与金银花生物量的变化一致。低浓度Cd对金银花根和叶中ABA的合成没有显著影响,高浓度Cd使叶和根中ABA大量积累。不同浓度Cd作用下金银花体内激素含量的变化规律,从激素调控方面证明了Cd引起金银花生长毒物兴奋效应现象的合理性。   ⑶低浓度Cd(2.5、5和10 mgkg-1)不同程度地促进了金银花叶片叶绿素和类胡萝卜素的合成,净光合速率(Pn)、叶片PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、PSⅡ实际光化学效率ΦPSⅡ、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭(qp)等参数的上升,而高浓度Cd(50、100和200 mg kg-1)降低了金银花叶片光合色素含量,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等光合参数以及叶片PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、PSⅡ实际光化学效率ΦPSⅡ、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭(qp)等荧光参数。   ⑷处理28 d后,低浓度(0.5、2.5和5 mgL-1)Cd处理下金银花根和叶片中MDA的含量和电解质外渗率并未受到显著的影响;在处理前期(14 d)时,叶片中MDA含量显著低于对照,氧化胁迫有所缓解,此时SOD和APX活性保持对照水平。较高浓度Cd胁迫引起金银花根和叶中SOD和APX活性的增强,但其水平仍未能制止MDA含量和电解质外渗率升高。   ⑸金银花茎和地上部中Cd含量均远远高于Cd超富集植物的临界含量标准,即茎或地上部分富集Cd超过100 mgkg-1,表明金银花对Cd具有很强的超富集能力。低浓度(≤5 mg L-1或≤10 mg kg-1)Cd处理时植株生物量显著增加,尤其是地上部的生物量的增加,有利于提高金银花的污染土壤植物修复潜力,因此将其应用于城市低浓度Cd污染土壤的修复具有重要的现实意义。
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