Cd脅迫對鳳眼蓮(Eichhornia crassipes)根系分泌及體內(nèi)小分子有機(jī)物代謝的影響研究.pdf

1、水資源對人類生存至關(guān)重要，但隨著工業(yè)發(fā)展和人類活動的加劇，水體重金屬污染日益嚴(yán)重。研究表明，水生植物鳳眼蓮可以對水體中的多種重金屬進(jìn)行有效去除，具備修復(fù)水體重金屬污染的潛力。本研究通過室內(nèi)模擬水培鳳眼蓮幼苗，以不同濃度Cd2+(0、0.5、1、2、3mg/L)對其進(jìn)行處理，在不同處理時間（1周、4周、7周）進(jìn)行取樣分析，探討了Cd脅迫下鳳眼蓮基本生理指標(biāo)（生物量、光合作用、Cd富集情況）及其根系分泌和體內(nèi)小分子有機(jī)物（有機(jī)酸、氨基酸、可

2、溶性糖）代謝的變化，并通過外源添加草酸和甘氨酸初步驗(yàn)證了這兩種物質(zhì)對鳳眼蓮富集Cd的影響。主要結(jié)論如下:
　　1、Cd脅迫下，鳳眼蓮的生長發(fā)育受到了明顯的抑制作用。這種抑制作用體現(xiàn)在降低了鳳眼蓮的生物量（主要為莖葉部），減弱了鳳眼蓮的光合作用。就Cd在鳳眼蓮體內(nèi)的分布情況來看，鳳眼蓮根部對Cd的富集量要高于莖葉部，但隨著Cd脅迫濃度的升高和脅迫時間的延長，鳳眼蓮具備將更多的Cd從根部轉(zhuǎn)移到莖葉部的能力。
　　2、Cd的加入會

3、顯著降低鳳眼蓮根系分泌物的pH，同時其TOC和TN的含量也會隨之發(fā)生變化。草酸和酒石酸是鳳眼蓮根系分泌物中含量較高的兩種有機(jī)酸。在Cd脅迫1周時，Cd的加入對這兩種酸的分泌起到了一定的促進(jìn)作用;在Cd脅迫4周時，Cd的加入對這兩種酸分泌的影響體現(xiàn)在低濃度促進(jìn)高濃度抑制;在Cd脅迫7周時，Cd的加入對這兩種酸的分泌則是產(chǎn)生了一定的抑制作用。而在鳳眼蓮體內(nèi)，草酸、檸檬酸和蘋果酸是主要的有機(jī)酸，且莖葉部的含量要高于根部。在Cd脅迫1周時，Cd

4、對鳳眼蓮根內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)檸檬酸和蘋果酸的積累，抑制草酸的積累，對莖葉內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)草酸的積累，抑制檸檬酸和蘋果酸的積累;在Cd脅迫4周時，Cd對鳳眼蓮根內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為抑制草酸和檸檬酸的積累，對莖葉內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)草酸的積累，抑制檸檬酸的積累;在Cd脅迫7周時，Cd對鳳眼蓮根內(nèi)有機(jī)酸的影響主要體現(xiàn)在草酸和蘋果酸的積累，表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)，高濃度抑制，對莖葉內(nèi)機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)草酸的積累，抑制檸檬酸和蘋果酸

5、的積累。相關(guān)性分析結(jié)果表明，鳳眼蓮體內(nèi)Cd含量與有機(jī)酸代謝水平之間存在顯著相關(guān)性。
　　3、在鳳眼蓮根系分泌物中一共檢測出了13種氨基酸成分，甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸是含量較高的三種氨基酸。Cd對鳳眼蓮根系總氨基酸分泌的影響較為明顯，具體表現(xiàn)為:在Cd脅迫1周時，Cd的加入會促進(jìn)根系氨基酸的分泌;在Cd脅迫4周時，Cd的加入對根系氨基酸的分泌未產(chǎn)生明顯影響;在Cd脅迫7周時，Cd的加入抑制了根系氨基酸的分泌。在Cd脅迫1周和4周時，

6、鳳眼蓮體內(nèi)均是14種氨基酸被檢出，同時Cd對鳳眼蓮莖葉內(nèi)氨基酸總量的影響要高于根部，不同的是，在Cd脅迫1周時，Cd的加入會促進(jìn)氨基酸在莖葉部的積累，在Cd脅迫4周時，Cd的加入則是抑制氨基酸在莖葉部的積累。在Cd脅迫7周時，鳳眼蓮體內(nèi)只有12種氨基酸被檢測到，半胱氨酸和苯丙氨酸未檢測到，Cd的加入對鳳眼蓮體內(nèi)氨基酸總量的影響要體現(xiàn)在抑制氨基酸在根部的積累。相關(guān)性分析結(jié)果表明，鳳眼蓮體內(nèi)Cd含量與氨基酸代謝水平之間存在顯著相關(guān)性。

7、>　　4、在Cd脅迫1周時，鳳眼蓮根系分泌可溶性糖含量呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，在Cd脅迫4周和7周時，鳳眼蓮根系分泌可溶性糖含量均呈現(xiàn)出先降低后升高而后再降低的趨勢。在Cd脅迫1周時，Cd的加入會促進(jìn)鳳眼蓮根內(nèi)可溶性糖的積累，對莖葉內(nèi)可溶性糖含量的影響不大。在Cd脅迫4周時，Cd的加入會導(dǎo)致鳳眼蓮根內(nèi)可溶性糖含量有所降低，對莖葉內(nèi)可溶性糖的影響主要表現(xiàn)在高濃度促進(jìn)(3mg/L)。在Cd脅迫7周時，Cd的加入會同時促進(jìn)鳳眼蓮根和莖葉內(nèi)可