美洲黑楊雌雄植株對鉛鎘複合污染的生理適應性研究

《美洲黑楊雌雄植株對鉛鎘複合污染的生理適應性研究》是陳良華為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：美洲黑楊雌雄植株對鉛鎘複合污染的生理適應性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳良華
• 依託單位：四川農業大學

項目摘要

利用速生木本植物修復日益加劇的重金屬污染土壤正逐步受到關注，林木對重金屬的生理適應性是選擇修復材料的重要依據之一。楊樹作為重金屬污染土壤修復的重要樹種，也是典型的雌雄異株植物，前期的研究表明性別間對環境脅迫的敏感性和適應性存在差異。但是，有關楊樹雌雄植株對重金屬污染特別是複合污染的生理適應性研究未見報導。因此，擬以遺傳背景一致的美洲黑楊(Populus deltoides)雌雄植株為研究材料，通過盆栽控制實驗，研究美洲黑楊雌雄植株形態生長、生理生化、重金屬富集、微觀結構等方面對土壤鉛、鎘污染及其複合污染的脅迫敏感性和生理適應性差異，以及預接種Glomus mosseae對受重金屬脅迫的雌雄植株的生理效應，旨在闡明美洲黑楊不同性別植株對重金屬脅迫的回響與適應策略，揭示木本雌雄異株植物對重金屬污染的生理適應機制，為重金屬污染土壤的生態恢復和重建提供理論依據和途徑。

結題摘要

利用速生木本植物修復日益加劇的重金屬污染土壤正逐步受到關注，林木對重金屬污染的生理耐受性是選擇修復材料的重要依據。本項目以遺傳背景一致的雌雄美洲黑楊(Populus deltoides)為對象，採用盆栽實驗，經過1個生長季處理，研究了Pb污染(200 mg/kg)、Cd污染(10 mg/kg)及其複合污染下雌雄美洲黑楊生長形態、重金屬富集、生理生化、微觀結構等方面的差異，以及接種叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)Glomus intraradices對雌雄株的效應。主要結果包括：(1)處理末期，雌雄株葉片表現出受毒害症狀(尤其是雌株)，但所有的污染均沒有明顯影響雌雄株的生長形態和生物量，接種AMF沒有顯著影響雌雄株的生長及分配特徵。(2)複合污染下雄株各器官中Pb和Cd均表現出協同積累作用，雌株僅葉片的Pb和Cd表現出協同積累作用，雄株具有更高的總Pb和Cd積累量；接種AMF均能提高雌雄株的Pb和Cd的富集係數和積累能力，與AMF共生的雌株具有更高的Pb和Cd累積量。(3)重金屬污染促進了雌雄株對N和K的同化，抑制了P的吸收，尤其是雌株；接種AMF促進了雌雄株P和K的吸收，特別是雄株。(4)單一Pb或Cd污染時，雄株表現出更強的碳固定、光能利用、活性氧清除、滲透調節、胞內脫毒、維持氧化還原及激素平衡等方面的能力，複合污染時雌株並沒有受到更嚴重的負面影響，但雄株出現受損特徵。接種AMF有利於緩減受單一脅迫雌株的傷害，及受複合脅迫雄株的傷害。(5)葉片中脈、橫切面解剖特徵和超微結構觀察表明，單一污染時雌株的受損更嚴重，複合污染沒有進一步損傷雌株的組織結構，但損傷了雄株的解剖結構。接種AMF不同程度地恢復了受單一脅迫雌株和受複合脅迫雄株的解剖特徵和微觀結構。綜上所述，單一Pb或Cd污染條件下，雌株比雄株更敏感，所受負面影響更大，接種AMF可以緩減雌株所受毒理效應；複合污染時雄株出現受毒害症狀，接種AMF有利於緩減雄株所受的負面影響，複合污染未對雌株產生疊加的生理負面效應，接種AMF的生理效應不明顯。綜合來看，因雄株具有更強的污染耐受性，選擇雄株有利於修復單一Pb或Cd污染的土壤；複合污染時，與AMF共生雄株的重金屬積累量雖低於雌株，但生理上受到的負面影響較小，與AMF共生的雄株是修復複合污染土壤的較好選擇。