富集植物金絲草和柳葉箬對(duì)Pb的耐性機(jī)制研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，各種化學(xué)產(chǎn)品、農(nóng)藥及化肥的廣泛使用以及城市污泥、污水的應(yīng)用，重金屬對(duì)土壤、水體的污染越來越嚴(yán)重，由于重金屬在環(huán)境中具有相對(duì)穩(wěn)定性和難降解性，不能被微生物降解，很難從環(huán)境中清除出去，使得重金屬污染治理十分困難。而且重金屬可以通過食物鏈進(jìn)入人體，嚴(yán)重影響到人類健康，因些進(jìn)行重金屬污染修復(fù)成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)工作者急需解決的重大課題。傳統(tǒng)的重金屬污染修復(fù)方法存在投資昂貴，修復(fù)成本極高，需要打擾土壤結(jié)構(gòu)，只能小面積污染治理，很

2、難大面積推廣應(yīng)用。而利用植物對(duì)重金屬的吸收富集能力進(jìn)行重金屬污染治理的植物修復(fù)技術(shù)成本低，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小，能大面積推廣，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)超富集植物的篩選，目前國內(nèi)外已經(jīng)有一些超富集植物篩選的研究，但由于對(duì)其對(duì)重金屬的耐性機(jī)理研究不夠清楚，特別是Pb富集植物研究更少，制約了Pb污染區(qū)植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。 本研究以篩選出來的兩種Pb富集植物--金絲草和柳葉箬為實(shí)驗(yàn)材料，通過室內(nèi)Pb的脅迫模擬試驗(yàn)，進(jìn)行金

3、絲草和柳葉箬體內(nèi)Pb存在的化學(xué)形態(tài)、金屬螯合蛋白Pb的絡(luò)合作用機(jī)制、有機(jī)酸絡(luò)合作用、組織細(xì)胞的區(qū)室化作用機(jī)制及影響因素等方面差異性的分析測(cè)定，研究金絲草和柳葉箬對(duì)Pb的富集機(jī)理，揭示其對(duì)Pb的耐性機(jī)制，為改進(jìn)Pb污染的植物修復(fù)技術(shù)和Pb污染區(qū)大規(guī)模治理提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1.分別對(duì)金絲草和柳葉箬進(jìn)行Pb脅迫水培實(shí)驗(yàn)來研究其對(duì)Pb吸收和積累特征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著處理濃度的增加，金絲草根和葉中的Pb含量也增加。當(dāng)Pb

4、處理濃度為750mg/L，的時(shí)候，金絲草根和葉中的Pb含量都為最高，分別是4639.4±613.9 mg/kg和5467.2±925.5 mg/kg；而柳葉箬的根和葉的Pb含量隨處理濃度的增加而增加，但在1000 mg/L之后有所下降，其中葉片的下降幅度大于根部。1000 mg/L時(shí)Pb含量根部為9034.6±1125.3mg/kg，葉片為6828.4±773.5 mg/kg。無論是金絲草還是柳葉箬的地上部分都表現(xiàn)出對(duì)Pb很強(qiáng)的吸收能力

5、，能夠?qū)⒌叵虏糠值腜b轉(zhuǎn)移較多到地面上來，對(duì)Pb有著較強(qiáng)的富集能力，可以用于污染較重土壤Pb的污染冶理。 2.Pb脅迫條件下，在金絲草根內(nèi)Pb的化學(xué)形態(tài)以鹽酸提取態(tài)含量最高30.39～46.84％，氯化鈉提取態(tài)14.1 5～21.63％，醋酸提取態(tài)15.02～21.04％和乙醇提取態(tài)8.43～22.56％次之，殘?jiān)鼞B(tài)4.23％～9.99％和水溶態(tài)3.61％～8.07％最低；隨著Pb處理濃度的增加，金絲草葉片中鹽酸提取態(tài)、醋酸提取

6、態(tài)Pb含量均有較大增加，其余各提取態(tài)略有增加但差異不大，其中以鹽酸提取態(tài)Pb含量增加的程度最大，為Pb在金絲草葉片存在形態(tài)的主導(dǎo)形式，在各處理水平中平均約占總含量的45.49％，在50 mg/L水平甚至達(dá)到了61.49％；Pb脅迫條件下在柳葉箬根內(nèi)Pb的化學(xué)形態(tài)，以鹽酸提取態(tài)最高，醋酸提取態(tài)次之，氯化鈉提取態(tài)、乙醇提取態(tài)第三，殘?jiān)鼞B(tài)和水溶態(tài)最低；在柳葉箬葉片中，Pb的存在形態(tài)以鹽酸提取態(tài)為主，醋酸提取態(tài)、氯化鈉提取態(tài)和乙醇提取態(tài)次之，水

7、溶態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)最低。 3.隨著Pb脅迫濃度的增加，金絲草和柳葉箬的地上部分和地下部分的非蛋白巰基的含量都略有所增加的。但是其相關(guān)性分析表明，Pb脅迫對(duì)非蛋白巰基的含量的影響不是非常明顯。非蛋白巰基可能不是金絲草和柳葉箬耐Pb機(jī)制之一。 4.在對(duì)照的金絲草葉片和根部電鏡圖片中，沒有黑色Pb沉淀顆粒出現(xiàn)；而在Pb處理的金絲草葉片的電鏡圖片中，則在細(xì)胞壁和液泡中均有出現(xiàn)黑色Pb沉淀顆粒，其中以細(xì)胞壁中的沉淀為多；在Pb處理的金絲

8、草根部的電鏡圖片中，所有黑色Pb沉淀顆粒都出現(xiàn)在細(xì)胞壁中；在對(duì)照的柳葉箬葉片和根部電鏡圖片中，沒有黑色Pb沉淀顆粒出現(xiàn)；而在Pb處理的柳葉箬葉片的電鏡圖片中，黑色Pb沉淀顆粒都出現(xiàn)在細(xì)胞壁中；在Pb處理的柳葉箬根部的電鏡圖片中，細(xì)胞壁中有大量黑色Pb沉淀顆粒出現(xiàn)。 5.金絲草和柳葉箬葉片中的蘋果酸和檸檬酸與Pb脅迫之間極顯著相關(guān)，其中這兩種植物中的檸檬酸與Pb脅迫的相關(guān)系數(shù)更是高達(dá)0.9627和0.8579，Pb脅迫對(duì)檸檬酸的誘