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营养吸收是植物维持正常生命活动的重要过程。由于沉水植物具有底泥和水体两个营养来源,同时在生长过程中与水体中其他生物类群关系复杂,至今为止还没有对沉水植物营养吸收动力学的直接测定工作。本研究在建立了竹叶眼子菜无菌系的基础上,利用无菌苗对该植物对NH4+-N吸收动力学进行了测定,以分析水体营养对沉水植物营养吸收的影响。在此基础上,研究了模拟高营养状况下竹叶眼子菜的生长与生理响应,并探讨了对高营养条件对植物的营养吸收影响。主要结果如下:
1.竹叶眼子菜组织培养条件为:(1)芽诱导培养基:MS+KT0.1 mg·L-1(单位下同)+NAA0.05;(2)增殖培养基:MS+6-BA.1+NAA0.05;(3)生根培养基:1/2MS+IBA0.5。以上培养基(1)和(2)中蔗糖浓度为3.0%,(3)为2.0%;琼脂均为4.5 g·L-1,pH5.8~6.0。培养温度为(25±2)℃,连续光照12 h·d-1,光强约为40μmol·m-2·S-1。当培养基配方变为1/2MS+0.3mg/L IBA+0.3mg/L NAA时,最适合竹叶眼子菜生根。
2.NH4+-N的吸收动力学参数在不同等级营养环境下有显著差异。植物最大吸收速率Vmax水体3高营养下为41.104μmolg(DW)-1h-1大于水体2中营养的29.911μmolg(DW)-1h-1和水体1低营养21.110μmolg(DW)-1 h-1;而米氏常数Km水体3高营养下为0.356mmolL-1>水体2中营养0.306.mmolL-1>水体1低营养0.122 mmolL-1。
3.高营养胁迫对竹叶眼子菜的相对生长速率,叶绿素含量、可溶性糖、根系活力产生显著影响,植物组织中的氮磷受水体营养影响,其含量非常高。常规营养吸收测定方法难以测定在这些高营养条件下生长植物对NH4+-N的吸收。
由本实验结果可见:不同富营养等级的营养对竹叶眼子菜无菌苗的吸收动力学参数有显著影响。在水体3高营养下Vmax值最大,Km值最大,说明该植物通过增大吸收潜力来适应较高营养水平。而在水体1低营养水平下Km值最小,即对NH4-N的亲和力最大,Vmax值最小,说明该植物以增大吸收位点对NH4+-N的亲和力来克服周围环境的低营养条件,从而满足自身的营养需求,这充分表明竹叶眼子菜在一定范围之内具有较大的适应能力。
从NH4+-N的吸收来看,竹叶眼子菜在低营养到富营养条件下都是可以适应的。但是当营养在此基础上进一步添加时,本文发现竹叶眼子菜开始出现生长抑制现象。水体中过高的氮磷浓度对沉水植物来说,与盐胁迫、环境污染物胁迫一样是一种逆境胁迫。