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以小麦、玉米和苋菜(Triticum aestivum L..、Zea mays L.andAmaranthus mangostanus L.)为材料,在三叶期用不同浓度Cs+(CsCl)进行处理,处理浓度分别为0、0.5、1、5、10和20 mmol·L-1,分别在处理7、14、21和28d后取样,研究三种植物幼苗对不同浓度Cs+的富集差异,并探讨Cs+对植物幼苗抗氧化能力和光合作用指标的影响,希望为应用植物修复技术治理核素污染提供一定理论依据和技术途径。结果表明:
1.随着Cs+浓度的增加和处理时间的延长,小麦和玉米MDA和H2O2含量均呈上升趋势,且与处理时间均呈显著正相关；小麦和玉米幼苗POD和CAT活性均表现为先应激性上升后下降的动态变化,二者清除过氧化物的能力是有限的,高浓度时均受到一定程度的抑制,抗氧化体系在一定程度上受到破坏。
2.小麦和玉米为Cs+低富集植物,幼苗中Cs+含量与处理浓度和处理时间呈显著正相关,根是主要的富集器官,其次为茎,叶最少。所有处理时期根茎叶转运系数和富集系数与处理时间呈显著正相关,均为S/R>L/R和R/S>S/S>L/S。
3.苋菜对Cs+具有较强的富集能力,幼苗富集Cs+的能力与处理浓度和处理时间呈正相关,叶为主要的富集器官,茎其次,根最少。苋菜根茎叶的富集系数为L/S>S/S>R/S,转运系数为L/R>S/R,随着处理浓度的升高,富集能力不断下降,幼苗体内运载Cs+的载体逐渐饱和,转运能力持平或下降。
4.随着处理浓度的升高和处理时间的延长,小麦、玉米和苋菜类囊体膜光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性呈现明显下降的趋势,均低于对照。三种植物PSⅠ和PSⅡ放养复合体的功能在Cs+胁迫下受到严重的损伤,且与处理时间和浓度呈正比,PSⅡ较PSⅠ更为敏感,PSⅠ的稳定性高于PSⅡ的稳定性。
5.小麦、玉米和苋菜叶片放氧活性先上升后下降,且下降趋势与处理浓度、处理时间呈正比。Cs+处理对植物光合色素的影响与处理浓度和处理时间有关。低浓度Cs+促进小麦、玉米和苋菜叶绿素的合成,高浓度抑制其合成,且具有时间积累效应,时间越长,损伤越大。
6.Cs+对三种植物光合作用的影响受时间和浓度双重因子的制约。小麦为C3植物,玉米为C4植物,二者都是Cs+低富集植物,小麦Cs+富集含量大于玉米,其囊体膜PSⅠ和PSⅡ电子传递活性受损程度大于玉米类囊体膜,但叶圆片放氧活性表现出更强的耐性,表明小麦修复能力更强,Cs+对光合作用的影响较小。玉米与苋菜均为C4植物,苋菜富集能力强,Cs+含量远高于玉米,其囊体膜PSⅠ和PSⅡ电子传递活性受损程度略大,而叶圆片放氧活性表现出更强的耐性,说明苋菜叶片光合系统在Cs+处理下具有更强的保护机制和修复能力。