外源有机酸对假俭草铅吸收积累的影响及其铅胁迫缓解机制

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangkai198610
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铅(Pb)是一种危害生态环境以及人类健康的毒性污染物。假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack.)是一种成坪迅速的暖季型草坪草,对土壤Pb污染有较强的修复潜力。低分子量有机酸已被证明具有良好的植物修复辅助作用。然而,外源低分子量有机酸对假俭草的Pb吸收积累和Pb耐受性的影响尚不清楚。本研究以假俭草为试验材料,采用水培Pb胁迫方式,通过添加不同浓度的(100、200、400μmol/L)三种外源有机酸(苹果酸(MA)、柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)),从假俭草的Pb吸收积累量及胁迫生理响应两方面,综合探讨不同种类及不同浓度外源有机酸处理对假俭草的Pb积累及耐受性的作用效果。在此基础上,结合Pb耐性综合评价结果,选择作用效果较优的高浓度(400μmol/L)外源有机酸处理,从各器官亚细胞Pb分布、Pb化学赋存形态以及官能团组成等方面,进一步分析不同种类有机酸对假俭草Pb解毒作用的调控机制。以期为假俭草-低分子有机酸联合施用在土壤重金属Pb污染修复中的实践应用提供理论依据。也为更好地利用园林植物假俭草开展植物修复工作,促进生态可持续发展提供技术参考。研究结果如下:(1)外源有机酸可有效改善假俭草在Pb胁迫下植株生长状况,提高生物量,促进Pb积累及转运。与Pb处理相比,除Pb+CA100处理外,其余外源有机酸处理均显著提高了各部位生物量,其中Pb+MA400、Pb+CA400及Pb+TA200处理下作用效果最显著,总生物量分别提高为Pb处理的1.6、1.7和1.5倍。添加外源有机酸后,假俭草不同器官的Pb含量变化存在差异。与Pb处理相比,根部Pb含量降低,地上部Pb含量升高。三种外源有机酸处理下,假俭草Pb总积累量及转运系数均增加。其中,Pb+MA400处理下总Pb积累量最高,是Pb处理的1.4倍,Pb+CA400处理下假俭草TF提升最多,是Pb处理的1.7倍。(2)外源有机酸通过影响假俭草叶片各生理抗性机制,不同程度地提高了假俭草耐Pb能力。与Pb处理相比,除Pb+CA100处理外,其余处理均降低了假俭草叶片内O2-和MDA含量,有效地缓解了膜脂过氧化伤害。所有外源有机酸处理均显著提高了叶片POD、CAT和APX酶活性,且外源酒石酸处理下的酶活性增幅较大。外源苹果酸和酒石酸处理不同程度地提高了假俭草叶片Pro、SP、As A、GSH、NPT-SH和PCs含量,而外源柠檬酸的效果较差。相关性分析结果表明,外源有机酸处理主要通过正向调节酶促系统及非酶促系统,协同应对Pb胁迫逆境。在各处理下,假俭草耐Pb性综合评价值及排序为:Pb+TA400(0.82)>Pb+TA200(0.78)>Pb+MA400(0.73)>Pb+TA100(0.59)>Pb+MA200(0.54)>Pb+CA200(0.47)>Pb+CA400(0.45)>Pb+MA100(0.44)>Pb+CA100(0.33)。(3)外源有机酸参与假俭草体内多个Pb解毒机制,提高其Pb胁迫缓解能力。在亚细胞区隔化方面,外源有机酸有助于强化细胞壁对Pb的固持作用,实现Pb区隔化解毒。在Pb化学赋存形态方面,外源有机酸有利于促进各器官中的Pb向FNa Cl、FHAc、FHCl和FR 4个低毒/低移动性形态转换,从而降低Pb毒性及移动性。三种外源有机酸中,外源苹果酸的Pb解毒作用效果最为显著。此外,外源有机酸还一定程度地介导了假俭草各器官中化学组分变化,从而影响假俭草抗逆生理响应以及Pb螯合能力。
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