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本研究旨在集中研究镉、芘复合污染对秋茄幼苗生理和生态的影响。设置芘浓度为0,10和50 mg/kg,镉浓度为0,10,40 mg/kg。
研究结果表明,与对照相比,随着Cd和Pyr的处理浓度增加,总植物生长包括茎高、叶子数目和生物量(根生物量,茎生物量,叶生物量)都有所减少。对照组茎高,叶片数目和生物量(根生物量,茎生物量和叶生物量)分别为36.33cm,7.21,(69.64,59.55,17.47g)。最高浓度处理组茎高,叶片数目和生物量(根生物量,茎生物量和叶生物量)分别为22.56 cm,5.21,(44.59,39.45,4.74g)。由此可知,增加Cd和Pyr的处理浓度会抑制植物生长。
抗氧化酶系统可反映出Cd和Pyr对红树林的生理生态影响。红树林植物组织内的抗氧化系统,可以作为一种机制以避免氧化应激。这个系统是由一系列酶和还原剂组成,如超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)。POD和CAT可以清除体内过多的过氧化氢及氧自由基。CAT可以将H2O2还原成H2O和O2,这在过氧化物酶体,细胞质和线粒体中均有发现。POD通过对基质的氧化来分解H2O2,如酚类化合物或者其他抗氧化物质。研究结果显示,当Cd和Pyr浓度增加时,POD与CAT活性升高。
Cd和Pyr胁迫下,红树植物叶绿体色素下降,说明叶绿素的生物合成和降解可能与重金属诱导有关。叶绿素含量下降可能是由于叶绿素酶活性增加或δ-氨基酮戊酸脱水酶活性受到抑制。本研究表明Cd和Pyr胁迫可促进叶绿素a/b增加,这可能是由于相比较于叶绿素a,叶绿素b更易水解。
可溶性蛋白含量的提高可以增加细胞渗透势和功能蛋白质数量,有助于维持细胞正常代谢,提高植物抗性。本研究表明秋茄在Cd胁迫下,根和叶可溶性蛋白含量增加,因此,可溶性蛋白含量的增加可能是秋茄对重金属镉的一种解毒机制。
Cd/Pyr浓度升高时,秋茄根和叶中的可溶性糖含量有少量增加。各种环境胁迫下的植物体内可溶性糖的积累被认为是一个适应的特点。研究结果表明Cd可提高可溶性糖含量。推测可能是由于重金属可能会导致CO2固定量减少,导致了用于植物生长的碳水化合物利用率降低,进一步导致了碳水化合物的积累量增加。
丙二醛(MDA)是一种脂质过氧化产物,可以指示自由基导致的组织损伤程度。可通过细胞膜的稳定性来研究胁迫对植物的影响。当Cd/Pyr浓度增加时,MDA含量有少量增加。推测可能是由于秋茄有更好地保护免受氧化损伤机制,能迅速上调抗氧化系统。
脯氨酸广泛存在于高等植物,是响应环境胁迫(包括重金属)产生的一种物质。它保护酶和亚细胞结构的稳定,是一种重要的渗透调节物质。此外,已有研究表明脯氨酸还可清除活性氧和螯合金属离子。本研究表明在Cd和Pyr胁迫下脯氨酸含量显著增多。
当Cd和Pyr浓度增大时,过氧化氢(H202)含量也有所增加。
根中Cd含量积累最高,叶片含量最低。根中高浓度镉可能是因为镉在根细胞液泡固定,降低了毒性,这可能是植物对毒害的自然防御反应。不仅是Cd含量增加,同时植物干物质积累也相应减少了。微生物可分解有机物污染。微生物有重要作用,它不仅可以促进植物生长,还可以增加植物耐受重金属能力和对重金属的吸收能力。