过量铜在柑橘幼苗的分布特征及超微结构响应机制研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mwd2009
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铜是高等植物生长发育必需的微量营养元素之一。在福建柑橘主产区,由于过量施用含铜菌剂以及偏施化肥,少施有机肥等造成柑橘园土壤逐年酸化,铜超标现象普遍。目前,有关过量铜在柑橘苗的分布特征及其对柑橘苗超微结构的影响仍少有报道。本研究以雪柑(Citrus sinensis)和沙田柚(Citrus grandis)实生苗为试验材料,设置连续18周含铜量分别为0.5μmol·L-1(对照)和300μmol·L-1(过量铜)的砂培铜处理(p H=4.3-4.5),主要研究内容包括:(1)过量铜对两柑橘品种幼苗生长和光合表现的影响;(2)过量铜在柑橘幼苗的分布特征;(3)过量铜对柑橘幼苗叶和根超微结构的影响。主要研究结果如下:(1)相比对照,过量铜处理的两柑橘品种幼苗生物量、株高和根长均显著下降。过量铜处理显著抑制雪柑叶片的净光合速率,但对沙田柚叶片净光合速率的抑制效果并不显著。过量铜处理的沙田柚叶片光合表现强于雪柑叶片与其维持稳定的PS II结构以及较高的电子传递效率有关。(2)在组织水平上,柑橘苗侧根是铜分布的主要部位。相比对照,过量铜处理显著提高了铜在柑橘侧根的分布率,但显著降低了过量铜在茎和叶的分布率。在侧根亚细胞水平上,铜主要分布在对照组柑橘苗侧根的细胞器上。过量铜处理后,柑橘侧根细胞器铜分布率显著下降,但细胞壁和可溶性部分的铜分布率显著提高。在侧根细胞壁各多糖组分中,果胶是过量铜的主要累积部位。品种比较表明,过量铜处理的沙田柚侧根细胞壁果胶铜固定量显著高于雪柑。FTIR分析表明,沙田柚侧根细胞壁果胶、纤维素和蛋白质等成分上羟基、羧基和氨基官能团参与了铜的吸附和固定。(3)超微结构变化研究表明,过量铜造成雪柑和沙田柚幼苗的叶绿体、线粒体及液泡等细胞器发生不同程度的破坏,根木质部可见数量不等的淀粉粒和结晶。过量铜处理下,相比雪柑,沙田柚叶维持较完整的叶绿体和线粒体结构,根细胞壁增厚且木质部堵塞增强是其耐铜性较强的重要原因。总之,本研究从光合生理表现,铜离子迁移与分布,以及超微结构变化等方面揭示了柑橘苗对过量铜的响应机制。沙田柚耐铜性强于雪柑与其增厚细胞壁、强化木栓质沉积以及促进细胞壁对铜的吸附以减少铜向地上部迁移有关。本研究结果可为防控酸化柑橘园铜毒害提供理论依据,为优化柑橘园养分管理提供科学指导。
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