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随着工业和社会的发展,我国农田镉污染问题越来越严重,镉污染使作物生长受到抑制,降低作物的产量和品质。烟草是我国的重要经济作物,具有很强的镉富集能力,烟草镉污染会对吸烟者的健康造成危害。因此,研究烟草镉毒害及缓解措施具有重要意义。本研究采取水培试验,以云烟87为试验材料,CdCl2·2.5H2O 作为镉源,K2SiO3作为硅源,设置 5 个处理:对照(CK)、0.05mmol·L-1 Cd2+(Cd0.05)、0.1mmol·L-1Cd2+(Cd0.1)、0.05mmol.L-1Cd2++1.0mmol·L-1SiO2(Cd0.05+Si)、0.1mmol·L-1 Cd2++1.0mmol·L-1 Si02(Cd0.1+Si)。在消除硅酸钾的pH和K+影响的基础上,研究硅对镉胁迫下烟草生长、养分吸收、活性氧代谢和光合作用的影响,并从烟草镉含量、形态和亚细胞分布等方面阐明硅缓解烟草镉胁迫的机理。主要研究结果如下:1、硅缓解镉胁迫对烟草生长的抑制镉胁迫显著降低烟草的叶面积、株高以及根、茎、叶生物量,硅可缓解镉胁迫对烟草生长的抑制作用。与CK比较,镉处理团棵期烟草的株高和叶面积分别减小了 11.74%-24.85%和12.82%-28.28%,根、茎、叶干重分别下降了 48.27%49.88%、33.75%-43.72%、41.12%-50.97%,差异极显著。硅可缓解镉胁迫对烟草生长的抑制。与Cd00.05、Cd0.1处理比较,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si处理团棵期烟草的株高和叶面积分别提高了 5.39%-15.73%和 6.72%-34.64%,根、茎、叶干重分别提高了 30.80%-42.86%、43.14%-44.92%和21.76%-49.70%,差异显著或极显著。打顶期各处理烟草的生长变化趋势与团棵期相同。2、硅降低镉胁迫烟草的镉含量,改变搞的形态和亚细胞分布烟草根、茎、叶的硅含量随镉浓度的提高而下降,加硅可提高镉胁迫烟草根、茎、叶的硅含量。烟草体内镉含量随镉处理浓度的提高而增加,硅降低镉胁迫烟草体的镉含量,与Cd0.05、Cd0.1处理相比,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si 处理的根、茎、叶镉含量分别降低了 20.77%、37.08%、23.65%和 12.14%、27.07%、12.59%,差异达显著或极显著。硅抑制根系镉向地上部的迁移,镉的茎/根、叶/根迁移系数降低了21.75%-24.37%和5.28%-12.54%。烟草各化学形态镉的含量随镉处理浓度的提高而增加,硅可降低镉胁迫烟草根系和叶的醇提取态、水提取态、NaCl提取态和HAc提取态镉的含量,提高HCl提取态和残留态镉的含量。随镉处理浓度的升高,烟草各种亚细胞组分的镉含量均提高,硅可降低镉胁迫烟草叶片各亚细胞组分的镉含量,尤其是叶绿体和线粒体的镉含量。3、硅影响镉胁迫烟草对养分的吸收镉胁迫降低烟草叶片Mg、Mn、Zn、B、Fe的含量,提高P、K、Ca、Cu的含量,硅使镉胁迫烟草叶片的Mg、Mn、Zn、B、Fe含量上升,K、Ca、Cu含量下降,P含量的变化没有规律。镉胁迫降低烟草根系Mg、Mn、Zn的含量,提高P、K、Ca、B、Fe、Cu的含量,硅提高镉胁迫烟草根系的Mg、Mn、Zn含量,降低P、K、Ca、B、Fe、Cu的含量。4、硅降低镉胁迫烟草根系和叶片的膜伤害镉显著降低烟草根系和叶片SOD、CAT的活性,提高APX和GR的活性,硅可显著或极显著提高镉胁迫烟草叶片和根系的SOD、CAT、APX和GR活性。与Cd0.05、Cd0.1处理相比,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si处理烟草叶片和根系中的SOD、CAT活性提高了 44.40%-56.76%、54.71%-61.53%和48.58%-58.37%、24.90%-43.55%,APX 和 GR 提高了55.16%-83.40%、31.00%-31.12%和 31.61%-39.20%、38.53%-40.50%。烟草根系和叶片的GSH和AsA含量随镉处理浓度的提高而增加,加硅可进一步提高镉胁迫烟草的GSH和ASA含量。与Cd0.05、Cd0.1处理相比,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si处理叶片和根系GSH的含量分别升高了10.67%、52.77%和 9.21%、20.00%,ASA 含量分别提高了65.00%、25.37%和 27.27%、21.62%。镉胁迫导致烟草叶片和根系O2-产生速率显著提高,MDA含量极显著增加,硅可显著或极显著降低镉胁迫烟草叶片和根系的O2-产生速率和MDA含量,与Cdo.o5、Cd0.1处理相比,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si处理叶片和根系O2-产生速率分别减少了 27.71%、51.85%和15.10%、57.29%,MDA含量分别减少了8.81%、21.10%和 14.47%和 30.97%。5、硅提高镉胁迫烟草的光合作用速率与CK处理相比,Cd0.05、Cd0.1处理气孔导度、光合色素含量、表观量子效率、羧化效率和Fv’/Fm’、cφPS Ⅱ、Fv/Fm、qP极显著下降,CO2补偿点和qN极显著上升,净光合速率下降了 52.02%、73.75%。与Cd0.05、Cd0.1处理比较,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si处理的气孔导度、叶绿素含量分别增加了 259.90%、13.29%和43.37%、92.33%,硅使镉胁迫烟草的表观量子效率、羧化效率,Fv’/Fm’、φPSⅡ、Fv/Fm、qP提高,qN降低,Cd0.05+Si、Cd0.1+Si处理的净光合速率分别较Cd0.05、Cd0.1处理提高99.90%、72.78%。相关分析表明,O2-产生速率与叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均存在显著的负相关,净光合速率与叶绿体镉含量存在极显著负相关。说明硅能缓解活性氧累积对光合色素的降解,减轻镉对叶绿体伤害的作用,这是硅提高镉胁迫烟草光合作用的重要原因。