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重金属镉因其移动性强、毒性大、不易降解等原因导致对生态环境污染日益严重。镉还通过食物链进入人体并在人体内累积,严重危害人体健康。镉超富集植物可有效的治理土壤镉污染,因此寻找对镉超富集且适应性强的植物对土壤镉污染治理具有积极意义。本研究以3个水稻产区(杭州、隆回、南京)稗草为试验对象,采用室外盆栽的方法研究了7个(ck、0.3、0.6、0.9、1.5、3.0、6.0mg/kg)镉浓度胁迫对稗草分蘖期与抽穗期生理生化指标(抗氧化酶系统(SOD、CAT、POD)、叶绿素、Pro、MDA、可溶性蛋白)和成熟期生物量(分蘖数、根长、株高、根和地上部分的鲜重与干重)的影响,以及稗草对镉的富集能力。研究结果如下:(1)研究了镉胁迫对稗草生理生化指标的影响:a.杭州稗草分蘖期抗氧化酶活性表现出随镉胁迫浓度的增加呈现先提高后不受显著影响的趋势,0.9mg/kg处理下活性最强;仅0.9mg/kg与6.0mg/kg镉胁迫下MDA含量显著增加,植物表现受胁迫;仅6.0mg/kg镉胁迫下细胞渗透调节不受显著影响,其他处理均显著下降;光合作用仅0.3mg/kg镉胁迫下显著增强而其他均显著降低。在抽穗期仅0.3mg/kg镉胁迫下SOD活性显著增强,其他处理SOD与POD活性均显著下降,0.6mg/kg与3.0mg/kg镉胁迫下抗氧化酶活性整体受抑制;所有镉胁迫处理下MDA含量均显著降低;在0.9mg/kg及以上镉胁迫细胞渗透调节作用显著增强,0.9mg/kg镉胁迫下最为显著;光合作用随镉处理浓度增加先增加后下降再增加再下降,0.9mg/kg镉胁迫下最强。结果表明杭州稗草在镉胁迫下分蘖期时虽光合作用受抑制,但抗氧化酶活性活性增强,表现出良好的抗胁迫能力,在抽穗期时已经完全适应镉胁迫生长环境,并且与对照相比生长更加旺盛。b.隆回稗草分蘖期SOD活性随镉处理浓度的增加呈先上升后下降的趋势,0.3mg/kg镉处理活性最强,0.9mg/kg及以上镉处理活性显著降低,仅1.5mg/kg镉胁迫显著降低CAT活性,镉胁迫下POD活性均不受显著影响;镉胁迫下稗草均没有表现受胁迫作用,且在1.5mg/kg镉胁迫下MDA含量显著降低;0.6mg/kg与6.0mg/kg镉胁迫下细胞渗透调节作用不受显著影响,0.3mg/kg镉胁迫下作用显著增强;光合作用随镉处理浓度增加而增强,1.5mg/kg镉胁迫下最强,0.6mg/kg镉胁迫下不受显著影响。在抽穗期仅0.3mg/kg镉胁迫下抗氧化酶活性均显著降低,1.5mg/kg与3.0mg/kg镉胁迫显著增加了SOD与POD活性,0.9mg/kg镉胁迫显著增加了SOD活性;仅1.5mg/kg镉胁迫下MDA含量显著增加,表现出受胁迫作用,其他处理均没表现受胁迫作用,且1.5mg/kg镉胁迫下MDA含量显著降低;仅0.9mg/kg镉胁迫下细胞渗透调节作用显著增强;仅0.6mg/kg与1.5mg/kg镉胁迫下光合作用显著降低,其他均显著增强。结果表明隆回稗草在镉胁迫下具有良好的抗胁迫能力,并且光合作用得到增强,促进了稗草生物量的积累。c.南京稗草分蘖期SOD活性仅在0.3mg/kg与0.9mg/kg镉胁迫下显著降低,其他处理均显著增强;仅0.9mg/kg镉胁迫下CAT活性显著降低,细胞渗透调节作用显著增强;所有镉胁迫下稗草POD活性、MDA与Pro含量均不受显著影响,没有表现出受胁迫作用,但光合作用均受到抑制,0.3mg/kg镉胁迫下最为显著。在抽穗期仅1.5mg/kg镉胁迫下抗氧化酶活性不受显著影响,渗透调节作用显著增强;0.3、0.9、6.0mg/kg镉胁迫下抗氧化酶活性显著降低,但MDA含量也显著降低,光合作用显著增强,而其他处理MDA含量不受显著影响。表明南京稗草在分蘖期虽光合作用受抑制,但并没有受到胁迫作用,有很好的适应能力;到抽穗期时部分胁迫下光合作用增强,促进生物量的积累,表现出良好的生长趋势。(2)研究了镉胁迫对稗草生物量的影响:所有试验镉浓度胁迫下稗草分蘖数、根长、株高、根和地上部分的鲜重与干重均不受显著影响,且表现出不显著的增加趋势。(3)研究了整株稗草对镉的富集及分配。稗草各部位对镉的富集量大小排序为:根部>地上部分>谷粒。6.0mg/kg镉胁迫下杭州稗草富集能力最强,3.0mg/kg镉胁迫下南京与寒洲稗草富集能力最强,其他低浓度为隆回稗草富集能力最强。6.0mg/kg镉胁迫下根部富集系数最高可达5.56为杭州稗草,3.0mg/kg镉胁迫下为南京稗草5.37。转运系数南京稗草与杭州稗草呈随镉胁迫浓度的增加而降低,杭州稗草则呈现随镉胁迫浓度的增加先降低后回升的趋势。基于以上研究结果得出:在一定镉浓度范围内的胁迫下,稗草具有良好的抗胁迫能力,生长发育均不受显著影响,整体呈现随镉处理浓度的增加生长更加旺盛的趋势,根部具有良好的富集能力。因此稗草可作为治理严重土壤镉污染的植物。