水培条件下聚合草对Pb、Zn和Cd重金属的响应特征

作     者：孙旻涵 范拴喜 张楠 

作者机构：陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室 宝鸡文理学院地理与环境学院 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：陕西省科技厅自然科学基金项目（2020SF-438） 宝鸡文理学院博士启动项目 

主　　题：重金属 聚合草 水培条件 响应特征 抗氧化酶活性 富集机制 

摘      要：为了研究聚合草对Pb、Zn和Cd的胁迫响应特征，通过水培盆栽试验，设置不同浓度梯度Pb、Zn和Cd单一与Pb+Zn+Cd复合胁迫条件，观测聚合草的生长指标、抗氧化酶(SOD、CAT、POD)以及丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)的响应特征和对Pb、Zn和Cd的富集能力。结果表明，Pb、Zn和Cd单一及Pb+Zn+Cd复合胁迫下：聚合草的生物量、叶长、叶宽和茎秆长均与胁迫浓度呈反比，且复合胁迫的拟制效应大于单一胁迫；根系耐性显示，聚合草对高浓度Pb胁迫具有一定的耐性，而对Zn整体耐性较强，但随Cd的胁迫浓度增加耐性指数降低，且对Pb+Zn+Cd复合胁迫耐性较差；单一和复合胁迫对其叶绿素均有不同程度的拟制；单一胁迫时，SOD酶活性均低于CK，其中Pb胁迫时呈先降后升的趋势，Zn胁迫时整体呈下降趋势，但Cd胁迫整体呈上升趋势，而Pb+Zn+Cd复合胁迫时对SOD酶活性拟制效应很强；POD酶活性随Pb胁迫浓度增加呈下降趋势，随Zn胁迫浓度的增加呈低拟-中促-高拟的变化特征，随Cd胁迫浓度的增加呈低促-中拟-高促的趋势，而Pb+Zn+Cd复合胁迫对POD酶活性拟制比单一严重；CAT酶活性随Pb胁迫浓度的增加呈低促高拟特征，随Zn胁迫浓度的增加呈增加趋势，但低高浓度Cd对CAT酶活性有拟制作用，中浓度Cd对CAT酶活性具有促进作用，而Pb+Zn+Cd复合胁迫对CAT酶活性有显著的促进作用(P0.05)；Pb和Zn单一胁迫时，MDA含量均与CK无显著差异，而低浓度的Cd对MDA具有拟制作用，但随着Cd浓度的增加激发了聚合草自我保护作用而使MDA含量呈增加趋势，而随Pb+Zn+Cd复合浓度的增加呈低促高拟特征；Pb和Zn单一胁迫，对Pro含量影响均呈低拟高促特征，但Cd浓度≤20 mg·L-1时，对Pro具有促进作用，Cd浓度继续增加超过其耐性时出现拟制作用，而Pb+Zn+Cd复合胁迫时呈低促高拟特征；此外，聚合草对Pb、Zn和Cd的吸收富集量随胁迫浓度的增加而增大，且根系的吸收富集量高于地上，及单一胁迫时的吸收富集能力大于复合胁迫；转移系数表明聚合草对Pb、Zn和Cd的转移效果并不理想，但聚合草对Pb、Zn和Cd的富集能力远超普通植物，而且对其具有一定的耐性和解毒能力，是一种理想的重金属污染土壤修复优选植物种质资源。研究结果为进一步探索聚合草对Pb、Zn和Cd的富集和耐性机制及其污染土壤的修复应用提供基础支撑。