茶樹氟富集規(guī)律、亞細胞分布及在葉片表面存在形態(tài)的研究.pdf

1、茶樹(Camelliasinensis(L.)O.Kuntze)是一種典型的聚鋁、富氟植物。茶葉是世界三大飲料植物之一,近年來,通過飲茶攝入的氟與人體健康關系受到較大關注。氟作為一種環(huán)境污染物,很容易被土壤吸收而存在于土壤中。本文對外源水溶性氟在茶園土壤中的環(huán)境化學行為及生物有效性、茶樹吸收氟的動力學特性、氟在茶樹亞細胞水平的分布和氟在茶樹葉片表面的存在狀態(tài)進行了相關研究。主要研究內容包括:
　　1.采用盆栽實驗和化學連續(xù)提取法,

2、研究了外源添加水溶性氟在茶園土壤中的賦存形態(tài)轉化及不同賦存形態(tài)氟對茶樹氟富集的貢獻。結果表明:茶園土壤中本底各賦存形態(tài)氟含量隨時間的變異很小,處于相對穩(wěn)定狀態(tài),外源水溶性氟進入土壤后迅速向各個形態(tài)轉化,10mg?kg-1氟處理下,水溶性氟含量表現(xiàn)為先升后降的趨勢,有機束縛態(tài)氟和鐵錳結合態(tài)氟含量隨著處理時間呈下降的趨勢,可交換態(tài)氟處理前后含量沒有顯著性差異(p>0.05),殘余態(tài)氟含量則保持相對穩(wěn)定的狀態(tài);200mg?kg-1氟處理下,水

3、溶性氟、鐵錳結合態(tài)氟和有機束縛態(tài)氟含量隨著處理時間呈下降的趨勢,可交換態(tài)氟含量則表現(xiàn)為先升后降的趨勢,處理前后含量沒有顯著性差異(p>0.05),殘余態(tài)氟含量則為上升的趨勢,與10mg?kg-1氟處理表現(xiàn)有差異。0-10mg?kg-1氟處理內,茶樹根、莖和葉中總氟含量之間的差異達顯著水平(p<0.05);在10-100mg?kg-1氟處理內,則變化不顯著(p>0.05)。逐步回歸分析表明茶園土壤中不同形態(tài)氟對茶樹根、莖和葉中水溶性氟和總

4、氟的積累貢獻有差異,葉片T-F含量與土壤中Ws-F、Fe/Mn-F、O.M.F和Res-F含量有顯著的回歸關系(p<0.05),而Ws-F含量與土壤各賦存形態(tài)氟含量均沒有顯著的回歸關系(p>0.05)。
　　2.采用水培方法研究了不同氟處理水平和處理時間下,茶樹對溶液氟離子的吸收動力學特性及茶樹生長對溶液氟的反應。結果表明:茶樹對氟的耐受性與品種有關。低氟(≤50mg?L-1)能夠促進茶樹生物量的積累和根系的生長,但高氟(≥50m

5、g?L-1)不利于茶樹的生長。1mg?L-1氟處理下,莖和葉中氟含量與處理時間呈線性正相關(R2莖=0.9164,R2葉=0.9706),根中氟含量變化不顯著;10mg?L-1氟處理下,根、莖和葉氟含量與處理時間均呈線性正相關,并于32d達到最大值。低氟下(0.1-10mg?L-1),茶樹根系吸收溶液氟符合Michalis-Menten動力學模型,為主動吸收過程;高氟下(50-100mg?L-1),表現(xiàn)出被動吸收的過程,根系和莖氟含量迅

6、速上升,葉在50mg?L-1氟處理下達到飽和狀態(tài)。茶樹根系氟吸收短動力學曲線具有二型性,即開始是快速的吸收隨后是緩慢的飽和吸收。茶樹氟的吸收速率與轉運速率均與氟處理濃度呈線性正相關。
　　3.通過水培試驗,結合差速離心方法研究平陽特早、烏牛早和鳧早2號氟富集的特性及根和葉片中氟的亞細胞分布,比較不同品種之間的差異。3個品種茶樹根、莖和葉氟含量均隨著培養(yǎng)介質氟濃度的增加而升高,0-10mg?L-1氟處理下,地上部分氟含量大于根部氟含

7、量(轉運系數>1),且茶樹吸收的氟56％貯存在地上部分。除對照組外,葉片中大部分氟積累在細胞壁和可溶性部分(76.84%-91.58%),與根系表現(xiàn)一致(53.24%-80.35%),氟的添加均增加了氟在3個品種茶樹細胞壁和可溶性部分中的分配比例,減少了其在細胞器中的富集。加氟處理下,平陽特早和烏牛早葉片亞細胞組分氟含量的變化趨勢為:細胞壁>可溶性部分>細胞器;鳧早2號為可溶性部分>細胞壁>細胞器。低氟(0-5mg?L-1)氟處理下,茶

8、樹根系亞細胞氟含量變化趨勢為:細胞器≥細胞壁>可溶性部分;高氟(10-50mg?L-1)氟處理下,則為細胞壁>可溶性部分≥細胞器。轉運系數、地上部分氟的貯存率和氟在亞細胞組分的分布表明,茶樹具有較強的向上運輸氟的能力;氟在茶樹根和葉中的亞細胞分布與茶樹的品種和溶液氟處理的濃度有關,葉片中總氟含量與各亞細胞組分氟含量之間及其各亞細胞組分氟含量之間的關系與品種有關,根系表現(xiàn)與品種無關;細胞壁和可溶性部分是茶樹高氟處理下氟主要的存儲部位。

9、r>　　4.采用XPS技術研究了氟在茶樹葉片表面存在形態(tài)及其對葉片表面XPS表征的影響。結果表明:茶樹葉片表面主要由C和O組成,少量Si,N和Al,葉片近軸面表面還存在少量的P和Ca。氟處理下,茶樹葉片遠軸面表面的C含量增加,O含量降低,與近軸面的表現(xiàn)相反;葉片遠軸面的Al有向近軸面轉運的趨勢,近軸面和遠軸面的N含量均降低,葉片固氮能力下降。氟處理使近軸面表面的角質層變薄,角化層變厚,表面產生的有機酸含量顯著增加,且氧化狀態(tài)更活潑;遠軸