生长素与细胞分裂素配合施用对龙葵超富集镉的影响和机理

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianhaiyandml
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在造成土壤污染的众多重金属中,镉(Cd)是较为常见的一种元素。外源施加植物激素,可有效缓解重金属对植物产生的危害。单一植物生长调节剂在促进超富集植物生长和提高土壤修复效率方面已取得很多成果,但有关两种植物生长调节剂配合施用于某种超富集植物的研究甚少,并且鲜有关于激素喷施时间、方式对超富集植物富集重金属影响的报道。因此,为研究植物激素吲哚乙酸(IAA)和激动素(KT)配合施用对Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)超富集Cd的影响和机理,本论文首先在含Cd为3.9 mg·kg-1的土壤上开展2因素4水平正交土培实验,通过对其上生长的龙葵喷施不同浓度的IAA(0、15、25、35mg·L-1)和KT(0、10、20、30mg·L-1),筛选出龙葵Cd提取效率最高的两激素最佳配比。然后,在筛选出两激素最佳配比的基础上,通过对龙葵进行不同时期(第五和第七片叶片萌发时)和不同方式(仅喷土壤,仅喷叶片,土壤和叶片都喷)的激素喷施,筛选出使龙葵Cd提取效率最高的最佳激素喷施时期和方式,测定龙葵的各项生理生化指标(光合色素含量、根系活力、抗氧化酶活性、MDA含量等)的变化,同时考察不喷施激素、喷施单一激素(IAA或KT)、喷施两种激素时龙葵生理生化的变化。最后,在最佳激素配比和最佳激素喷施时期和方式的条件下,与不施加激素和施加单一激素(IAA或KT)相比较,考察龙葵Cd的亚细胞分布和化学形态的变化。结果表明:(1)IAA和KT配合施用能够促进Cd超富集植物龙葵快速生长,在Cd含量为3.9 mg·kg-1的土壤条件下,与未施用植物激素的对照组相比,35 mg·L-1IAA和10 mg·L-1KT配合施用处理组的龙葵株高、地上部和地下部Cd含量、Cd提取效率和富集系数均显著增加,尤其Cd提取效率虽然只有0.49%,但已是对照组的2.3倍。所以,35 mg·L-1IAA和10 mg·L-1KT是提高龙葵Cd提取效率的最佳配比。(2)在35 mg·L-1IAA和10 mg·L-1KT最佳配比下,最佳激素喷施时期和方式是第五片叶片萌发时开始同时喷施土壤和叶片,可以使龙葵株高、各部位干重、地上部镉含量、Cd提取效率达到最高。在IAA和KT的最佳配比、喷施时期和方式下,龙葵的生物量、光合色素含量、CAT活性、POD活性均为最高。并且逐步回归分析结果显示,龙葵的Cd提取效率与龙葵地上部干重和叶绿素b含量成显著正相关。此外,IAA+KT复合处理下,龙葵的根系活力、光合色素含量、抗氧化酶活性均比单喷IAA或KT增加更显著,MDA的含量则是两激素配合施用下降更为显著。(3)IAA和KT配合施用,可使龙葵植株内更多的Cd分布到细胞壁与液泡中,尤其是液泡加强了Cd在龙葵细胞内的区隔化,使更多的Cd储藏其中,使Cd与金属配位体结合,从而降低了Cd对龙葵的毒性。IAA和KT配合施用,龙葵叶片去离子水提取态Cd(提取水溶性有机酸盐,重金属的一代磷酸盐)和Na Cl提取态Cd(提取果胶酸盐、与蛋白质结合态或呈吸着态Cd等)的所占比例均显著增加;龙葵根部的Na Cl提取态Cd所占比例显著增加。因此,龙葵体内的Cd可能与有机酸结合形成螯合物,从而缓解Cd的毒性;也与蛋白质结合成稳定的金属有机络合物,有效减少了叶片中游离态的Cd2+,避免了氧自由基对细胞的过氧化损伤。综上所述,35 mg·L-1IAA和10 mg·L-1KT是提高龙葵Cd提取效率的最佳配比。在该配比下,最佳激素喷施时期和方式是第五片叶片萌发时开始同时喷施土壤和叶片,此时龙葵的Cd提取效率最高并与龙葵地上部干重和叶绿素b含量成显著正相关;IAA和KT配合施用,可使龙葵植株内更多的Cd分布到细胞壁与液泡,从而强化了Cd在龙葵细胞内的区隔化。
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