Si對紅樹植物抗耐重金屬的內源與環境調節機制的解析

項目摘要

Si是地殼中含量第二豐富的元素。我們的前期研究表明:外源Si能夠顯著提高紅樹植物對重金屬Cd的耐受性，項目擬就Si對紅樹植物抗耐重金屬的內源因子與外源環境要素調節機制進行深入、系統的解析。研究Si對重金屬進入植物的外部環境機制與重金屬在植物體內運轉、結合、累積過程與機理的作用，揭示紅樹植物對重金屬的耐受性機制及其關鍵影響因子。闡明紅樹植物的生理過程或代謝過程中Si對重金屬生物有效性的作用及其關鍵影響因子。對化學提取分離的絡合肽金屬進行耦合分析，結合能量彌散X射線光譜（ EDXS ）和掃描電鏡對重金屬與Si進行定位分析，微觀解析Si對重金屬進入植物體的阻滯機理。解析紅樹植物體內是否存在矽-重金屬複合物，揭示Si對紅樹植物重金屬區域化分布的影響及機制。

結題摘要

矽對一些植物生長發育有益，能夠顯著提高植物的耐逆性，尤其能夠增強一些植物的抗重金屬性的能力。本項目在已對矽影響紅樹秋茄鎘亞細胞分布等研究進展的基礎上，以白骨壤和桐花樹為研究對象，通過盆栽實驗，對矽介導紅樹植物重金屬耐性機制方面進行進一步系統研究，探討矽對紅樹植物耐受鎘脅迫的機制，尋覓紅樹植物對重金屬的耐性機制和影響耐性的關鍵因素，為紅樹林生態系統重金屬污染治理和紅樹林作為生物修復系統提供新的理論依據。主要研究結果概括如下： 1、追蹤痕量重金屬，研究了矽介導的重金屬在植物體內的轉運特徵和賦存特徵規律，結果顯示外源矽顯著降低各器官鎘的累積濃度；矽均增強白骨壤幼苗細胞壁對重金屬鎘的吸附能力，通過區隔化作用，抑制重金屬的質外體運輸，一定程度上改變重金屬在植物體的區域化分布，有利於避免重金屬對細胞原生質的毒害。 2、研究矽介導的植物體內有機酸代謝和根際分泌物的動態變化，結果顯示鎘脅迫顯著降低白骨壤幼苗各器官和根系分泌物中低分子量有機酸含量；矽對有機酸代謝的影響隨鎘處理水平不同而不同，在對照和低濃度鎘處理下，矽對各器官有機酸含量影響不顯著或降低其含量，高濃度鎘處理下，矽顯著增加葉片和莖部有機酸總量，顯著增加根系分泌物中檸檬酸含量；白骨壤各器官和根系分泌物有機酸含量兩兩間顯著相關。由此推測矽是白骨壤生長的有益元素，矽缺乏造成的營養脅迫促使植物體內有機酸代謝做出回響；矽促進高濃度鎘處理下植物體內的有機酸代謝，對緩解白骨壤鎘毒害效應具有重要意義。 3、研究矽介導的紅樹植物根和葉片解剖結構，探討解構變化與植物體鎘累積、根系泌氧以及矽緩解效應之間聯繫。實驗結果顯示矽通過影響葉片解剖結構從而緩解鎘脅迫對植株水分代謝和光合作用的抑制；矽促進鎘脅迫下根系質外體壁壘的發育，進而降低根對鎘的吸收；矽對根系中柱木質部發育的促進作用緩解了鎘脅迫對水分代謝的抑制作用。矽的添加顯著增加兩種紅樹植物根系錳膜含量，而顯著降低鎘脅迫下鐵膜含量。但矽對白骨壤和桐花樹根系泌氧總量影響不一致，矽顯著增加白骨壤根系泌氧總量而顯著降低桐花樹根系泌氧總量。研究在結題前在已經在《Environment Pollution》、《Journal of plant growth regulation》等刊物上發表SCI收錄論文12篇。培養博士生三名、碩士生三名

Si對紅樹植物抗耐重金屬的內源與環境調節機制的解析

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