重金屬復(fù)合脅迫對夏玉米生理特性的影響.pdf

1、通過對三種類型玉米(普通玉米農(nóng)大108、高油玉米高油115和高淀粉玉米費玉3號)進行五種重金屬元素(Cr、Cd、Pb、Hg和As)多種濃度復(fù)合脅迫，在處理條件下研究各品種產(chǎn)量、光合特性、抗性酶系統(tǒng)及玉米植株中的重金屬元素含量空間和時期變化規(guī)律，主要研究結(jié)果如下：1重金屬復(fù)合脅迫對玉米生物產(chǎn)量與光合性能的影響生物產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量在重金屬復(fù)合脅迫作用下有類似規(guī)律，低濃度處理條件下(1K、2K)，生物產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量不同程度的升高，處理濃度越高則

2、增量越大，高濃度處理條件下(3K、4K)，則呈現(xiàn)下降趨勢，處理濃度越高則下降越多。最高生物產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量都出現(xiàn)在處理濃度2K。 重金屬復(fù)合脅迫在低濃度(1K、2K)條件下，刺激玉米植株光合性能的提高，其中刺激效果隨重金屬復(fù)合濃度提高，光合性能增加越明顯，即2K＞1K。具體表現(xiàn)為葉片葉綠素總量增加，葉綠素a/b值提高，玉米葉面積指數(shù)增大，穗位葉光合速率提高，但高濃度重金屬復(fù)合作用(2K)后期葉片光合速率降低快于另兩個處理，在三個品

3、種中，光合速率最高值屬于農(nóng)大108。 各品種光合性能各項指標(biāo)中時期變化規(guī)律與對照相同，并沒有因為重金屬復(fù)合脅迫發(fā)生顯著改變，但玉米葉片在生育后期光合速率加速下降，表明葉片衰老加速。 從以上各方面我們可以看出，低濃度重金屬復(fù)合作用刺激玉米植株生長，首先表現(xiàn)在玉米葉片的光合性能和生物產(chǎn)量的提高，但較高濃度的重金屬復(fù)合作用(2K)雖然能刺激玉米有較高生物量，但卻在玉米生育后期加速衰老，而更高濃度處理(3K、4K)則使玉米生物產(chǎn)

4、量和子粒產(chǎn)量下降，這可能與高濃度重金屬脅迫傷害玉米自身正常生理功能有關(guān)。 2重金屬復(fù)合脅迫對玉米不同品種子粒品質(zhì)影響重金屬復(fù)合脅迫下，玉米受五個濃度復(fù)合作用反應(yīng)有類似規(guī)律，即在粗脂肪、粗蛋白和可溶性糖含量上隨重金屬復(fù)合濃度的升高，先升高后降低，但最高值出現(xiàn)的濃度因品質(zhì)指標(biāo)而異，其中粗脂肪最高在2K，粗蛋白含量最高出現(xiàn)在1K，高油115出現(xiàn)在3K，但處理之間差異不顯著；子粒可溶性糖含量最高出現(xiàn)在1K，其中1K與對照差異顯著。

5、 對于子粒中氨基酸含量則隨重金屬復(fù)合脅迫濃度的升高，高油115在4K處急劇下降，一方面與重金屬脅迫條件下玉米需要合成大量酶來對抗危害有關(guān)，另一方面脅迫導(dǎo)致大量蛋白質(zhì)分解，也可能造成氨基酸含量增加，在4K處理高油115則可能因脅迫危害超過玉米最高承受能力，造成不可逆?zhèn)?，降低其含量?至于淀粉，作為植物體內(nèi)消耗能量的重要供給者，其含量沒有隨重金屬刺激顯著增加，而是總體緩慢下降，濃度高時(大于2K)則淀粉含量顯著下降，淀粉含量以高

6、淀粉品種費玉3號最高。 從試驗結(jié)果來看，低濃度重金屬復(fù)合作用刺激玉米一些品質(zhì)指標(biāo)不同程度的升高，而高濃度脅迫下則出現(xiàn)下降。各品種在相應(yīng)指標(biāo)方面顯示出品種特性優(yōu)勢。這應(yīng)該與重金屬影響下干擾玉米正常代謝有關(guān)，高濃度重金屬復(fù)合脅迫則損傷正常代謝，玉米品質(zhì)受到顯著影響。 3重金屬復(fù)合脅迫對不同品種玉米酶活性的影響第一部分主要對玉米在相對較低的重金屬復(fù)合脅迫濃度下(1K、2K)對玉米抗氧化酶系統(tǒng)及代謝產(chǎn)物含量進行研究，此部分主要是

7、在第一年研究基礎(chǔ)上進行，側(cè)重三品種低濃度重金屬復(fù)合作用下各生育時期變化規(guī)律。其中抗氧化酶系統(tǒng)的三大酶系—SOD、POD和CAT隨玉米生育時期及重金屬濃度變化都有類似規(guī)律：玉米整個生育期內(nèi)，三種酶活性先升高后降低，其中2K處理顯著高于1K，但在玉米生長后期(蠟熟后)2K處理酶活性下降快于另兩個處理，尤其在POD和CAT更為明顯，各品種酶活性存在一定差異。 第二部分則主要是選玉米乳熟期進行五個重金屬復(fù)合濃度進行對比，包括處理濃度之間

8、對比和根葉之間對比，結(jié)果顯示，SOD和POD活性，根遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葉片中，而CAT則是葉片中高于根中，這說明在根中超氧化和過氧化劇烈發(fā)生，而在葉片中清除過氧化氫要比根顯示出優(yōu)勢。五個濃度中，酶活性隨重金屬濃度提高，酶活性先升，峰值出現(xiàn)在2K，后下降。 第三部分則主要為氧化代謝產(chǎn)物(MDA)及可溶性蛋白含量進行時期變化規(guī)律描述及乳熟期全處理濃度對比。二者總體趨勢與抗氧化酶類變化趨勢一致。符合玉米在抵抗重金屬脅迫時相應(yīng)變化規(guī)律，即先升后降

9、。而在五處理濃度乳熟期對比，根中MDA含量和可溶性蛋白含量都高于葉片，隨處理濃度升高，葉片MDA含量高于對照，在4K時有下降；而在根中則一直隨處理濃度的升高而升高；可溶性蛋白規(guī)律類似，根、葉含量峰值都出現(xiàn)在2K，濃度繼續(xù)升高則可溶性蛋白含量下降，其中根表現(xiàn)尤為突出。 4重金屬復(fù)合脅迫條件下各元素在植株中時空分布規(guī)律重金屬復(fù)合作用下，元素經(jīng)玉米植株吸收進入組織，并且在玉米自身吸收清除作用下，在各部分中表現(xiàn)為一定濃度，在玉米中不但不

10、同部位重金屬元素不同而且在玉米整個生育期內(nèi)，不同時期中各部分濃度存在差別：將玉米按器官類型進行分開分析(分析時著重對鉻濃度進行分析)，葉片中鉻濃度隨玉米生育時期推進鉻濃度降低后略有升高，最低出現(xiàn)在開花與乳熟之間，而莖桿則是先升高后降低，在完熟期又略有升高；至于子粒從整個過程來看，先略有上升，后一直處于下降。原因就在于玉米各部分中的鉻濃度是生物量與元素吸收量相互作用的綜合結(jié)果，當(dāng)組織同一時期內(nèi)生物量增長超過對應(yīng)比例的重金屬元素吸收速率，則

11、重金屬元素濃度表現(xiàn)為下降，否則元素濃度下降。從濃度大小來看，玉米植株中葉片＞莖桿＞子粒，處理濃度越高則同一時期中濃度越高，即2K＞1K＞CK。雖然玉米生育后期濃度降低，但并非體內(nèi)重金屬元素含量降低所至，而主要是由于玉米生物量增加造成的，這從后面積累量不斷增加的結(jié)果就能得到驗證。 重金屬元素的空間分布是對完熟期玉米植株中各類型部位不同空間位置的鉻濃度進行測定來加以探討。通過整株平均濃度來將不同類型的器官進行分類分析，莖、葉都是下部

12、＞中上部，在有些處理，中部與上部差別不明顯。而苞葉、穗軸和子粒中鉻濃度差異不顯著。玉米各部分中鉻的濃度與鉻的積累量差別很大，因為積累量與生物量密切相關(guān)，所以在積累方面子粒＞莖＞葉片＞其他(苞葉、軸)；葉、莖積累量隨重金屬復(fù)合濃度變化趨勢：葉片,2K＞3K＞4K＞1K＞CK；莖稈：1K＞2K＞CK＞3K＞4K。 重金屬復(fù)合脅迫條件下不同品種之間殘留濃度存在差異，同一品種玉米對不同元素吸收趨勢相似，但殘留存在差異。在以鉻濃度為例進行