论文部分内容阅读
重金属镉（Cd）污染问题是威胁人类可持续发展的严重问题。在目前的重金属治理技术中,植物修复因其具有环境友好的特性而备受关注。植物修复技术的效率在一定程度上受到植物富集指数或转运系数等自身因素的制约。土壤中的重金属可在螯合剂的作用下被活化,从而能更好的被植物吸收或转运,提高植物修复的效率。前期研究已表明高羊茅（Festuca arundinacea）和草地早熟禾（Poa pratensis）对高浓度Cd污染具有较强的耐受力,在土壤Cd污染的植物修复中具有较大应用潜力。本研究以高羊茅和草地早熟禾为材料,通过施加外源螯合剂柠檬酸和EDTA来探讨螯合剂对高羊茅和草地早熟禾体内Cd的富集和转运的调控,主要结果如下:（1）高羊茅和草地早熟禾对Cd的吸收和富集存在明显的差异。在100mg/kg的Cd胁迫处理下,高羊茅和草地早熟禾根系Cd含量分别为35.3 mg/kg、66.9 mg/kg。与草地早熟禾相比,高羊茅对Cd耐受能力较强,但转运能力较差,其根系Cd主要以果胶和蛋白复合体态的Cd（F-NaCl）存在,这可能与根系Cd的细胞壁区隔化有关;在Cd胁迫下,高羊茅和草地早熟禾地上部分Cd含量分别为17.6 mg/kg、53.2mg/kg。草地早熟禾的对Cd的长距离运输能力显著高于高羊茅,而其根系中的Cd则主要以可溶态（F-ethanol和F-H2O）存在。柠檬酸（CA）对高羊茅和草地早熟禾对Cd的吸收、转运和富集的调控效果差异显著。施加柠檬酸使高羊茅的根际土壤中Cd浓度提高了11.6倍,高羊茅植株Cd的吸收总量增加了2.8倍,其中高羊茅根系和地上部的Cd含量分别增加了3倍、2.3倍。这可能是因为CA处理提高了高羊茅根际土壤中可溶态Cd和根系有机酸总量,因而促进了高羊茅对Cd的吸收和向地上茎叶的转运;CA对草地早熟禾的效果显著低于高羊茅,其根际土壤中Cd浓度仅提高了2.8倍,植株对Cd的吸收总量只增加了1.2倍,其中根系的Cd含量提高了1.7倍,而其地上部分的Cd含量则下降了30%,这可能是由于CA处理降低了其根系中的有机酸总量有关。（2）CA处理使高羊茅根系表皮+皮层中所有形态的Cd含量增加了1.8倍,同时也使其中柱中果胶和蛋白复合体态Cd（F-NaCl）的含量增加了1.5倍,根系中柱中的Cd含量增加有利于Cd向地上部分的转运;CA处理使草地早熟禾根系表皮+皮层和中柱中果胶和蛋白复合体态Cd（F-NaCl）的浓度降低了63%,这可能是降低Cd向地上部分转运的原因;CA处理使高羊茅地上部维管束中F-HAc的Cd浓度升高了1.5倍,但F-NaCl形态的Cd浓度降低了36%。同时,CA处理也使高羊茅地上部表皮+叶肉中可溶态Cd（F-ethanol、F-H2O）及F-NaCl的浓度显著降低了52%,这可能是由于叶片维管束中F-NaCl浓度的下降,降低了Cd从维管束向叶肉中的扩散;CA处理使草地早熟禾叶片维管束中难溶磷酸盐态Cd（F-HAc）的浓度提高了1.9倍,同时也提高了其表皮+叶肉中所有形态Cd的浓度。（3）EDTA显著促进了高羊茅和草地早熟禾对Cd的吸收、转运和积累。施加EDTA促进了高羊茅和草地早熟禾根系对土壤Cd的吸收,增加了各组织内可溶性Cd的比例并降低了稳定态Cd的比例。EDTA处理下,两草种根系各组织中几乎所有形态的Cd浓度都高于对照。高羊茅根系表皮+皮层和中柱中Cd的浓度分别增加了2.1倍、1.8倍;草地早熟禾根系表皮+皮层和中柱中Cd的浓度分别增加了近2.5倍、1.7倍。同时,EDTA也促进了根系中Cd向叶片的转运和Cd由维管束向叶肉的扩散。EDTA处理下,两草种地上部分各组织中几乎所有形态的Cd浓度都高于对照。高羊茅地上部分维管束和表皮+叶肉中Cd的浓度分别增加了2.7倍、1.5倍;草地早熟禾地上部分维管束和表皮+叶肉中Cd的浓度分别增加了2.2倍、4.6倍。上述结果说明EDTA主要通过提高植物体内可溶态Cd的含量来促进植物对Cd的吸收、转运和富集。