《不同抗鹽機理紅樹植物葉片富集和釋放汞的機制研究》是依託廈門大學，由丁振華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：不同抗鹽機理紅樹植物葉片富集和釋放汞的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁振華
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
葉片既是植物富集汞的重要器官，也是植物同大氣進行汞交換的主要器官，不同植物和大氣之間的汞交換具有顯著的物種依賴性，並且與植物的生理生態過程有關。我們發現不同抗鹽機制的紅樹植物的總汞和甲基汞含量差異顯著，鹽腺的泌鹽作用對汞在紅樹植物體內的富集、遷移和轉化有重要影響。研究具有不同抗鹽機理的紅樹植物葉片富集和釋放汞的規律和機制對於科學選擇紅樹林種植品種，合理利用其環境修復功能具有理論的和實踐的意義。本項目以我國廣泛分布的典型泌鹽紅樹植物桐花樹和非泌鹽紅樹植物秋茄為對象，通過栽培試驗和野外原位研究相結合的方法、利用通量測量箱、原生質體分離、凝膠過濾、生物電子顯微鏡等手段，研究桐花樹和秋茄葉片與大氣之間汞交換的規律和差異；以及汞在葉片亞細胞水平上的分布特徵和化學形態，結合葉片富集和釋放汞時的生理生態指標的特徵，探討紅樹植物葉片富集汞和釋放的機制，深入認識植物在汞的生物地球化學循環過程中的作用。
結題摘要
植物的葉片是大氣汞的淨匯，植被冠層積累的汞代表了新輸入該生態系統的汞，在許多地方占到總輸入量的52～60%。植被葉片在富集汞的同時也會釋放相當多的汞到大氣中去，尤其是在大氣汞濃度較低時。紅樹林是在熱帶亞熱帶潮間帶的典型生態系統，具有很高的初級生產力和複雜的食物網，生物多樣性豐富。我國紅樹林主要分布於經濟發達的東南沿海地區，隨著城市化進程的加快而遭到巨大的環境壓力，重金屬汞在紅樹林沉積物的含量普遍較高。紅樹植物採取拒鹽和泌鹽兩種對策來適應高鹽環境，不同抗鹽機理紅樹植物的總汞和甲基汞含量差異顯著。鹽腺除了分泌無機離子和少量有機物，還可以將包括汞在內的重金屬排泄到環境中。 桐花樹和秋茄是我國分布種的紅樹植物，是泌鹽紅樹植物和拒鹽紅樹植物的典型代表，葉片中的汞含量較高，是進行葉片--大氣汞交換的理想對象。本項目主要研究（1）桐花樹和秋茄葉片中汞的來源；（2）兩類紅樹植物葉片與大氣之間汞交換的規律；以及（3）汞在葉片亞細胞水平上的分布特徵和化學形態，探討紅樹植物葉片富集和釋放汞的的機制。 研究表明，（1）植物葉片中的汞既可以來自土壤也可以來自大氣，不同來源的汞在紅樹植物體內可以輸運；（2）當根部汞脅迫濃度較高時，兩種紅樹植物葉片表現為釋放氣態汞；而對照組和脅迫濃度較低時，紅樹葉片表現為吸收大氣汞；（3）泌鹽植物桐花樹的釋汞通量大於拒鹽植物秋茄，桐花樹的日釋汞曲線為單峰曲線，而秋茄為雙峰曲線；蒸騰作用、氣孔開合以及植物體內Hg2+還原酶的活性都能影響紅樹植物葉片釋放氣態汞。秋茄和桐花樹葉片氣態汞的釋放規律與各自淨光合速率（Pn）的變化基本一致，釋汞通量的峰值與淨光合速率的峰值出現在同樣的時間。（4）汞在兩種紅樹葉片和根尖亞細胞分布表現為可溶部分和細胞壁含量較高，而細胞器、細胞膜含量較低，液泡區域化和細胞壁的Hg沉澱是秋茄對重金屬的解毒、耐性和富集的主要方式，這可能是汞在紅樹植物體內容易運移的原因；（5）葉片中Hg以去離子水、殘渣態、乙醇和氯化鈉4種提取態為主，其中去離子水提取態Hg的平均含量最高。這樣的結果也與汞等亞細胞分布相一致；（6）電鏡觀察發現桐花樹葉片對汞脅迫較敏感，但抗性較強；而秋茄雖不敏感，但抗性較弱。 這些成果對於認識植物對Hg的解毒、富集和釋放機制都是十分重要的，有助於科學評價不同紅樹品種的環境生態效益，對於今後紅樹林的恢復，保護和利用提供理論指導。
