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杨梅(Myrica rubra Sieb. et Zucc.)是我国著名的特色果树,能与弗兰克氏(Frankia)放线菌共生在根部形成固氮根瘤,不但能在瘠薄山地上生长,而且能起到保持水土、减少土壤冲刷和改良矿区土壤的作用,被认为是一种对土壤铅污染具有潜在修复能力的先锋树种。本研究以一年生东魁杨梅幼苗为材料,采用水培试验的方法,应用电镜分析技术、光合作用及叶绿素荧光仪分析系统、氨基酸自动分析技术及其它生理测定技术,研究铅胁迫对杨梅膜脂过氧化及抗氧化保护酶系统、光合特性及渗透调节物质生理等的影响,并对铅在杨梅植株体内的分布进行了探讨。所获主要结果如下:
1、在2 mmol/L低铅胁迫下,杨梅叶片叶绿素含量和可溶性蛋白质含量均有不同程度的增加,杨梅生理代谢活动加强,并诱导活性氧清除系统以及叶片可溶性糖含量增加以减少由于铅胁迫带来的活性氧代谢失衡和缺水对植株的伤害;但在6 mmol/L高铅胁迫下,杨梅叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量以及根系活力均随着铅处理时间的延长而不断降低。
2、杨梅净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均随着铅处理浓度的增加和处理时间的延长而下降,而叶片胞间CO2浓度则呈上升的趋势,表明杨梅光合作用的变化主要由非气孔因素限制所致。
3、在2 mmol/L低铅胁迫下,杨梅叶片光合系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)未随着铅处理时间的延长而降低,而非光化学淬灭系数(qN)则略有升高,表明叶片光合电子传递情况良好,并能充分启动能量耗散机制耗散过剩的激发能,光合机构功能正常。在高铅胁迫下,杨梅植株发生了光抑制,叶片光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)均显著下降,杨梅PSⅡ反应中心关闭并受到破坏。
4、在2 mmol/L铅处理第10天时,杨梅能通过增加叶片可溶性糖和游离氨基酸的含量来进行渗透调节,降低叶片水势;其中,可溶性糖含量的增加主要是由葡萄糖和果糖含量的增加所造成的。
5、在2 mmol/L铅处理后,杨梅根尖的表面粘附着大量的铅颗粒,根尖表皮细胞壁、细胞膜、液泡膜、液泡和细胞间隙中都有铅颗粒存在,部分细胞发生质壁分离、液泡膜破裂、细胞核染色质凝集;而叶细胞的超微结构没有出现明显的伤害,部分叶片细胞的液泡、细胞壁和细胞间隙中可观察到铅颗粒沉积。
6、综合研究表明,铅胁迫下杨梅主要通过以下机制来提高其抗性能力:体内抗氧化酶系统和渗透调节系统的加强,根部对铅的富集作用,细胞壁的金属沉淀以及液泡区域化等非代谢活性位点分布等。