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Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗生长和生理指标的影响

2010-12-31韩玉林

植物资源与环境学报 2010年4期
关键词:叶绿素幼苗叶片

韩玉林

(江西财经大学 a.艺术学院园林系;b.风景园林与园林植物种质资源研究所,江西 南昌 330032)

Pb污染是当今世界面临的主要环境问题之一[1]。过量的 Pb进入环境并参与水体—土壤—生物系统循环,通过植物的吸收在植物根、茎、叶及籽实中大量积累,并通过食物链的富集作用危及动物和人类的健康。了解 Pb对植物的毒害作用、研究添加外源物质对 Pb胁迫的影响效应,对改善植物的 Pb耐性和治理 Pb污染具有重要的理论和现实意义。目前,研究者多采用向培养介质中添加有机酸的方式研究植物对 Pb耐性的变化[2-5]。

Cu是植物生长所必需的微量元素,但过量的 Cu却有较高的生物毒性,对植物产生危害,使植物的生长发育受阻、生理代谢过程发生紊乱,严重时可导致植物细胞死亡。目前有关 Cu单一胁迫对植物的影响已有诸多的研究报道[6-10],但在自然条件下,往往是多种金属元素共存,对植物的生长和发育起着加和、拮抗或协同的影响作用。

马蔺〔IrislacteaPall.var.chinensis(Fisch.) Koidz.〕为鸢尾科(Iridaceae)鸢尾属(IrisL.)多年生草本宿根植物,在亚洲、欧洲和北美洲等北温带地区均有分布,也广泛分布于中国的西北、东北和华北等地。马蔺不仅分布范围广,而且具有适应性强、耐盐碱、生物量大、易繁殖和管理粗放等优点[11-13],是具备植物修复基本特性的理想种类。马蔺对 Pb、Cu单一胁迫均具有较好的耐性,且是具有 Pb、Cu超富集能力的植物[9,14]。

为了探明Cu对马蔺Pb耐性的调节作用以及Pb-Cu对马蔺的复合胁迫效应,作者对不同 Pb-Cu复合胁迫条件下马蔺的生长和生理指标进行了测定和分析,旨在为改善马蔺的 Pb耐性、提高马蔺对 Pb污染的修复能力提供实验数据,并为马蔺的种质资源改良和利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试马蔺引自黑龙江省,在江苏省·中国科学院植物研究所鸢尾种质圃栽培6 a以上,供试的马蔺种子为无性繁殖群体自然结实的籽实。实验于2008年10月在南京中山植物园温室内进行。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发和 Pb-Cu复合胁迫处理方法 马蔺种子用质量分数0.5%NaC lO消毒20m in,自来水冲洗数次后常温浸种催芽,待种子萌发后播种于干净的黄沙中沙培,沙培期间浇灌1/2Hoagland营养液,待幼苗生长至株高约10 cm时,选择株高和大小均匀一致的幼苗,在5 L的塑料周转箱中用1/2Hoagland营养液预培养1周后用于胁迫处理。

Pb-Cu复合胁迫共设6个处理组,各处理组中Pb和 Cu最终的质量浓度分别为:50.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu;50.00mg·L-1Pb-1.00mg·L-1Cu;50.00m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu;100.00 m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu;100.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu;100.00m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu。以不加 Pb的1/2Hoagland营养液(Cu本底值为0.01m g·L-1)作为对照(CK),即0.00m g·L-1Pb-0.01m g·L-1Cu。分别以 Pb(NO3)2和CuC l2的形式向1/2Hoagland营养液中添加 Pb和 Cu,每处理3次重复,每个周转箱中种植20株马蔺幼苗,1个周转箱即为1次重复。4天换1次营养液,胁迫处理35 d后取样用于生长及生理指标的测定。

1.2.2 生长指标测定方法 首先用蒸馏水将马蔺幼苗的根系冲洗干净,再置于20mmo l·L-1乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)溶液中浸泡交换30m in,以去除根系表面粘附的金属离子,将20株幼苗从根茎处分成地上部分和地下部分,用去离子水冲洗干净并吸干表面水分后,分别称取地上部分和地下部分鲜质量并计算平均值。然后于105℃杀青2 h并于60℃干燥至恒质量,分别称取干质量。

用直尺分别测量20株马蔺幼苗最长叶的长度和最长根的长度,其平均值即分别为株高和根长[15]。

1.2.3 生理指标测定方法 分别取马蔺幼苗相同部位的新鲜叶片0.1~0.3 g,用于各项生理指标的测定。采用丙酮乙醇混合提取法[16]148测定叶绿素含量;采用 NBT光化还原法[17]测定超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用愈创木酚法[16]210-211测定过氧化物酶(POD)的活性。

1.3 数据处理和统计分析

获得的实验数据用 Excel2003软件计算平均值和标准差,用 SPSS10.0统计分析软件的 General L inearMode-Univariate进行方差分析和显著性检验(P=0.05)。

2 结果和分析

2.1 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗株高和根长的影响

Pb-Cu复合胁迫条件下马蔺幼苗株高和根长的测量结果见表1。由表1可以看出,在 Pb质量浓度为50.00m g·L-1的3个处理组中,马蔺幼苗的株高均较对照(0.00m g·L-1Pb-0.01m g·L-1Cu)显著下降(P<0.05),其中50.00m g·L-1Pb-1.00m g· L-1Cu处理组幼苗的株高最低,50.00 m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu处理组幼苗的株高则略有提高,表明在50.00m g·L-1Pb胁迫条件下添加较高质量浓度的 Cu可在一定程度上缓解 Pb胁迫对马蔺幼苗生长的伤害。在 Pb质量浓度为100.00m g·L-1的3个处理组中,添加了0.10和1.00m g·L-1Cu的2个处理 组 马蔺幼苗的株高分别比对照组增加了10.1%和6.1%,差异达到显著水平(P<0.05),并显著高于50.00m g·L-1Pb与0.10、1.00和10.00m g ·L-1Cu复合胁迫处理组,显示这2组复合胁迫处理有促进马蔺幼苗地上部分生长的作用;当 Cu质量浓度提高至10.00m g·L-1时,马蔺幼苗的株高显著低于对照,仅为对照组的78.3%,表明较高浓度的 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗的生长有一定的伤害。

表1 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗株高和根长的影响(±SD)1)Table1 Effec t of Pb-Cu com b ined stress with d ifferen t concen tration s on seed ling heigh t and roo t length of Iris lac tea Pa ll.var. ch inensis(F isch.)Ko idz.seed lings(±SD)1)

表1 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗株高和根长的影响(±SD)1)Table1 Effec t of Pb-Cu com b ined stress with d ifferen t concen tration s on seed ling heigh t and roo t length of Iris lac tea Pa ll.var. ch inensis(F isch.)Ko idz.seed lings(±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05)D ifferent small letters in the same column indicate the significant difference(P<0.05).

质量浓度/m g·L-1 Concentration Pb Cu株高/cm Seed ling height根长/cm Root length0.00(CK)0.01(CK)19.167±0.493c15.233±0.404bc50.00 0.10 17.700±0.265d11.500±0.300e50.00 1.00 16.933±0.451e13.400±0.361d50.00 10.00 18.067±0.058d14.600±0.300c100.00 0.10 21.100±0.265a16.867±0.058a100.00 1.00 20.333±0.416b15.567±0.473b100.00 10.00 15.000±0.265 f11.233±0.473e

植物根长生长对重金属胁迫的响应往往较株高生长更为敏感。从表1中还可以看出,在 Pb质量浓度为50.00m g·L-1的3个处理组中马蔺幼苗的根长均小于对照组,50.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu处理组马蔺幼苗的根长最小,随 Cu质量浓度的提高,幼苗根长增加,50.00 m g·L-1Pb-10.00 m g· L-1Cu处理组幼苗的根长仅比对照下降了4.2%,且差异不显著(P>0.05),表明随着 Cu质量浓度的提高,50.00m g·L-1Pb胁迫对马蔺幼苗生长的伤害逐渐减小。在 Pb质量浓度为100.00 m g·L-1的3个胁迫处理组中,Cu质量浓度较低的2个处理组(100.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu和100.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu)中幼苗的根长均高于对照组,分别比对照组提高了10.7%和2.2%,并显著高于50.00m g·L-1Pb与0.10、1.00和10.00m g·L-1Cu复合胁迫处理组(P<0.05);当 Cu质量浓度提高至10.00m g·L-1时,马蔺幼苗根长显著低于对照组,仅为对照的73.7%。说明在100m g·L-1Pb条件下添加较低质量浓度的 Cu有促进马蔺幼苗根系生长的作用,而添加较高质量浓度的 Cu则对马蔺幼苗根系的生长有抑制作用,这种影响效应与对幼苗株高的影响效应一致。

2.2 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗地上部分和地下部分生长量的影响

Pb-Cu复合胁迫条件下各处理组及对照组马蔺幼苗地上部分和地下部分的鲜质量和干质量见表2。

表2 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫条件下马蔺幼苗地上部分和地下部分的鲜质量和干质量(±SD)1)Table2 Fresh and dry weigh ts of above-and under-ground par ts of Iris lac tea Pa ll.var.ch inensis(F isch.)Ko idz.seed lings under Pb-Cu com b ined stresswith d ifferen t concen tra tion s(±SD)1)

表2 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫条件下马蔺幼苗地上部分和地下部分的鲜质量和干质量(±SD)1)Table2 Fresh and dry weigh ts of above-and under-ground par ts of Iris lac tea Pa ll.var.ch inensis(F isch.)Ko idz.seed lings under Pb-Cu com b ined stresswith d ifferen t concen tra tion s(±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05)D ifferent small letters in the same column indicate the significantdifference(P<0.05).

质量浓度/mg·L-1 Concentration Pb Cu地上部分 Above-ground part鲜质量/g Freshweight干质量/g D ryweight地下部分 Under-ground part鲜质量/g Freshweight干质量/g D ryweight0.00(CK) 0.01(CK)0.628±0.009b 0.110±0.003b 0.454±0.009b 0.082±0.003a50.00 0.10 0.571±0.005c 0.106±0.001b 0.377±0.011cd 0.072±0.002b50.00 1.00 0.463±0.008d 0.084±0.002c 0.370±0.010de 0.060±0.003d50.00 10.00 0.562±0.008c 0.106±0.002b 0.358±0.006e 0.066±0.003c100.00 0.10 0.658±0.011a 0.121±0.005a 0.488±0.003a 0.083±0.002a100.00 1.00 0.669±0.005a 0.121±0.001a 0.387±0.007c 0.071±0.001bc100.00 10.00 0.426±0.009e 0.074±0.004d 0.314±0.006 f 0.051±0.004e

2.2.1 对地上部分鲜质量和干质量的影响 由表2可知,在不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫条件下马蔺幼苗地上部分的鲜质量和干质量的变化趋势一致。

在 Pb质量浓度为50.00m g·L-1的3个处理组中,马蔺幼苗地上部分的鲜质量和干质量均低于对照组(0.00m g·L-1Pb-0.01m g·L-1Cu)并随 Cu质量浓度的提高呈先降后升的趋势,与同一胁迫条件下幼苗株高的变化趋势基本一致。其中,50.00 m g· L-1Pb-0.10m g·L-1Cu处理组幼苗地上部分的鲜质量显著低于对照组(P<0.05),但干质量仅略低于对照组;50.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu处理组幼苗地上部分鲜质量和干质量最小,分别为对照组的73.7%和76.4%;50.00m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu处理组幼苗地上部分的鲜质量和干质量则略有提高,分别为对照组的89.5%和96.4%。表明在 Pb-Cu复合胁迫条件下 Cu的质量浓度较高(10.00m g· L-1)可一定程度缓解50.00m g·L-1Pb胁迫对马蔺幼苗的伤害作用。

在 Pb质量浓度为100.00m g·L-1的3个处理组中,100.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu和100.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu处理组马蔺幼苗地上部分鲜质量分别较对照组增加了4.8%和6.5%、干质量则均增加了10.0%;而100.00 m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu处理组幼苗地上部分的鲜质量则仅为对照的67.8%、干质量仅为对照的67.3%,与同一胁迫条件下幼苗株高和根长的变化趋势一致。表明质量浓度相对较高的 Pb-Cu复合胁迫明显抑制了马蔺幼苗的生长。

另外,总体上看,在 Cu质量浓度较低(0.10和1.00m g·L-1Cu)的4个处理组中,Pb质量浓度较高(100.00m g·L-1)的2个处理组马蔺幼苗地上部分鲜质量和干质量均高于 Pb质量浓度较低(50.00 m g·L-1)的2个处理组;在 Cu质量浓度较高(10.00 m g·L-1)的2个处理组中,100.00m g·L-1Pb处理组马蔺幼苗地上部分的鲜质量和干质量均低于50.00 m g·L-1Pb处理组。

差异显著性分析结果显示,各复合胁迫处理组马蔺幼苗地上部分的鲜质量均与对照组有显著差异(P<0.05);而50.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1和50.00m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu处理组马蔺幼苗地上部分的干质量与对照组差异不显著(P>0.05),其余处理组马蔺幼苗地上部分的干质量与对照组均有显著差异。

2.2.2 对地下部分鲜质量和干质量的影响 在不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫条件下马蔺幼苗地下部分的鲜质量和干质量的变化趋势一致(表2)。由表2可见,在 Pb质量浓度为50.00m g·L-1的3个处理组中,马蔺幼苗地下部分的鲜质量和干质量均显著低于对照组(P<0.05)。其中,鲜质量随 Cu质量浓度的提高不断减小,0.10、1.00和10.00m g·L-1Cu处理组幼苗地下部分的鲜质量分别比对照降低了17.0%、18.5%和21.1%;地下部分的干质量分别较对照降低了12.2%、26.8%和19.5%。

在 Pb质量浓度为100.00m g·L-1的3个处理组中,0.10m g·L-1Cu处理组幼苗地下部分的鲜质量和干质量均高于对照,分别较对照组提高了7.5%和1.2%,前者与对照有显著差异(P<0.05);而1.00和10.00m g·L-1Cu处理组地下部分的鲜质量和干质量均显著小于对照组,并表现出随 Cu质量浓度的提高不断降低的趋势,其中,1.00mg·L-1Cu处理组地下部分的鲜质量和干质量分别较对照降低了14.8%和13.4%,10.00m g·L-1Cu处理组地下部分的鲜质量和干质量分别较对照降低了30.8%和37.8%。

上述研究结果表明:添加较高质量浓度Cu(10.00m g·L-1)可在一定程度上缓解50.00m g·L-1Pb胁迫对马蔺幼苗根系生长的毒害作用,但加剧了100.00m g·L-1Pb胁迫对马蔺幼苗根系生长的毒害作用,这一现象与幼苗株高、根长及地上部分鲜质量和干质量的变化趋势基本一致。

另外,总体上来看,在 Cu质量浓度较低(0.10和1.00m g·L-1Cu)的4个处理组中,Pb质量浓度较高(100.00m g·L-1)的2个处理组马蔺幼苗地下部分鲜质量和干质量均高于 Pb质量浓度较低(50.00m g·L-1)的2个处理组;在 Cu质量浓度较高(10.00 m g·L-1)的2个处理组中,100.00m g·L-1Pb处理组马蔺幼苗地上部分的鲜质量和干质量均低于50.00 m g·L-1Pb处理组。

2.3 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素,在光合作用的光吸收中起核心作用,其含量高低能够反映光合作用水平的强弱[18]。重金属污染会导致植物叶绿素含量的降低[19-20]。不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片叶绿素含量的影响见表3。

由表3可见,在 Pb质量浓度为50.00m g·L-1的3个处理组中,马蔺叶片叶绿素 a和 b的含量均显著低于对照组(P<0.05),且随 Cu质量浓度的提高,叶绿素 a和 b含量呈逐渐增加的趋势,50.00 m g· L-1Pb-0.10m g·L-1Cu处理组叶片叶绿素 a和 b的含量分别为对照的50.7%和53.1%;50.00m g· L-1Pb-1.00 m g·L-1Cu处理组叶片叶绿素 a和 b的含量分别为对照的61.1%和58.7%;50.00m g ·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu处理组叶片叶绿素 a和b的含量分别为对照的71.3%和69.9%。说明添加相对较高质量浓度 Cu(10.00m g·L-1)可以缓解50.00m g·L-1Pb胁迫对马蔺幼苗生长的毒害作用。

在 Pb质量浓度为100.00m g·L-1的3个处理组中,随Cu质量浓度的提高,马蔺幼苗叶片的叶绿素 a和 b的含量呈不断降低的趋势,与对照组相比均呈先升高后降低的趋势。其中,100.00m g·L-1Pb-0.10 mg·L-1Cu处理组叶绿素 a和 b的含量均显著高于对照(P<0.05),分别较对照组增加了2.5%和6.6%;而100.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu和100.00m g·L-1Pb-10.00 m g·L-1Cu处理组叶片叶绿素 a和 b的含量均显著低于对照组(P<0.05),分别较对照组降低了23.2%和31.7%、29.1%和34.2%。表明在100.00mg·L-1Pb胁迫条件下,添加较高质量浓度的Cu可加重对马蔺幼苗叶片叶绿素的破坏程度,与同一胁迫条件下马蔺幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分鲜质量和干质量等指标的变化趋势相似。

由表3还可以看出,在不同 Pb-Cu复合胁迫条件下,马蔺幼苗叶片叶绿素 a与 b含量比值的差异相对较小,50.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu和100.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu处理组的叶绿素 a与 b的比值低于对照组,其他处理组均高于对照组,但未达到显著水平。

表3 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片叶绿素含量的影响(±SD)1)Table3 Effect of Pb-Cu com bined stress with different concentration sonch lorophy ll content in leaves of Irislactea Pall.var.ch inensis(Fisch.)Ko idz.seed lings(±SD)1)

表3 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片叶绿素含量的影响(±SD)1)Table3 Effect of Pb-Cu com bined stress with different concentration sonch lorophy ll content in leaves of Irislactea Pall.var.ch inensis(Fisch.)Ko idz.seed lings(±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05)D ifferent small letters in the same column indicate the significantdifference(P<0.05);a/b:叶绿素 a与叶绿素 b含量的比值 Ratio of ch lorophy ll a content to ch lorophyll b conten t.

质量浓度/m g·L-1 Concentration Pb Cu含量/mg·g-1 Content叶绿素a Chlorophyll a叶绿素b Chlorophyll b a/b0.00(CK) 0.01(CK)0.682±0.001b 0.196±0.004b 3.480±0.072ab50.00 0.10 0.346±0.003g 0.104±0.005e 3.324±0.134b50.00 1.00 0.417±0.002 f 0.115±0.001d 3.623±0.030ab50.00 10.00 0.486±0.002d 0.137±0.006c 3.540±0.127ab100.00 0.10 0.699±0.005a 0.209±0.002a 3.351±0.013b100.00 1.00 0.524±0.005c 0.139±0.008c 3.769±0.170a100.00 10.00 0.466±0.003e 0.129±0.008c 3.620±0.202ab

2.4 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片 SOD和POD活性的影响

不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片SOD和 POD活性的影响见表4。由表4可见,在不同的 Pb-Cu复合胁迫条件下,马蔺幼苗叶片的 SOD和POD活性均高于对照组,且差异显著(P<0.05)。

表4 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片 SOD和 POD活性的影响(±SD)1)Table4 Effect of Pb-Cu com b ined stress with d ifferen t concentra tion son activ ities of SOD and POD in leaves of Iris lactea Pa ll.var. ch inensis(F isch.)Ko idz.seed lings(±SD)1)

表4 不同质量浓度 Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗叶片 SOD和 POD活性的影响(±SD)1)Table4 Effect of Pb-Cu com b ined stress with d ifferen t concentra tion son activ ities of SOD and POD in leaves of Iris lactea Pa ll.var. ch inensis(F isch.)Ko idz.seed lings(±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05)D ifferent sm all letters in the same column indicate the significant difference(P<0.05).

质量浓度/m g·L-1 Concen tration Pb Cu SOD活性/U·g-1 SOD activity POD活性/U·m in-1·g-1 POD activity0.00(CK)0.01(CK)124.053±1.565g 840.00±30.00e50.00 0.10 134.210±0.576 f 960.00±30.00d50.00 1.00 139.980±1.639e1140.00±30.00c50.00 10.00 208.843±0.375a1260.00±30.00b100.00 0.10 173.097±0.755c1610.00±45.83a100.00 1.00 180.117±1.567b1230.00±60.00b100.00 10.00 170.460±1.639d 920.00±45.83d

在 Pb质量浓度为50.00m g·L-1的3个处理组中,马蔺幼苗叶片的 SOD和 POD活性均显著高于对照组(P<0.05),且随 Cu质量浓度的提高 SOD和POD活性呈逐渐增强的趋势,二者的变化趋势相同,其中50.00m g·L-1Pb-10.00m g·L-1Cu复合胁迫处理组马蔺幼苗叶片的 SOD和 POD活性分别比对照组增加了68.3%和50.0%。

在 Pb质量浓度为100.00m g·L-1的3个处理组中,马蔺幼苗叶片的 SOD和 POD活性也均显著高于对照组(P<0.05),其中,随 Cu质量浓度的提高 POD活性逐渐减小,而 SOD活性则呈波动的变化趋势。100.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu处理组 SOD活性最高,较对照增加了45.2%。

以上结果说明,Pb-Cu复合胁迫并未对马蔺幼苗叶片的保护酶系统造成伤害,而且对 SOD和 POD活性有一定的激活作用,这在一定程度上反映了马蔺对 Pb和Cu的耐性。

3.讨 论

Cu是植物生长发育必需的微量元素之一,适量的外源 Cu能促进植物生长,缓解逆境胁迫对植物造成的伤害,然而过量的 Cu可能对植物的生长和正常代谢过程产生影响[21-23]。本研究结果表明,在50.00 m g·L-1Pb与0.10、1.00或10.00m g·L-1Cu的复合胁迫条件下,较高质量浓度 Cu的存在可一定程度缓解50.00 m g·L-1Pb胁迫对马蔺幼苗生长的毒害作用,具体表现为:在50.00 m g·L-1-10.00 m g· L-1Cu复合胁迫条件下,马蔺幼苗的株高、根长、地上部分鲜质量和干质量、地下部分干质量、叶片叶绿素 a和 b含量以及 SOD和 POD活性等反映植物生长和生理特性的指标均高于50.00m g·L-1-1.00m g·L-1Cu处理组。这与孙健等[24]和李君等[25]的研究结果相似。其原因可能是在 Pb-Cu复合胁迫条件下,Cu与 Pb竞争吸附位点,使马蔺幼苗对 Pb的吸收量减少,从而降低了 Pb对马蔺幼苗生长和生理的毒害。

在100.00m g·L-1Pb-0.10m g·L-1Cu复合胁迫条件下,马蔺幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量及干质量、叶片叶绿素 a和 b含量以及SOD和 POD活性基本上都显著高于对照组(P<0.05);而在100.00m g·L-1Pb-1.00m g·L-1Cu复合胁迫条件下,马蔺幼苗的株高、地上部分鲜质量和干质量以及叶片 SOD和 POD活性也均显著高于对照组。表明在较高浓度的 Pb胁迫条件下,添加一定量的 Cu可诱导马蔺幼苗出现“毒物兴奋效应”,刺激马蔺幼苗的生长。这与郭平等[26]对向日葵(HelianthusannuusL.)幼苗的研究结果相似,其机制有待进一步的研究。

在100.00m g·L-1Pb-10.00 m g·L-1Cu复合胁迫条件下,马蔺幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量及干质量均最低,叶绿素 a和 b的含量也显著低于对照(P<0.05),表明在高浓度 Pb胁迫条件下添加高浓度 Cu不但不能缓解 Pb对马蔺幼苗的毒害作用,反而会使马蔺幼苗的生长和生理代谢过程受到严重影响,表明在此条件下过量的 Cu不再是马蔺幼苗生长的必需元素,已成为阻碍马蔺幼苗正常生长的胁迫因子,并与 Pb协同作用共同阻碍马蔺幼苗正常的生长和生理代谢。

此外,在质量浓度100.00m g·L-1Pb与0.10或1.00m g·L-1Cu的复合胁迫条件下,马蔺幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量及干质量、叶片叶绿素 a和 b含量以及 SOD和 POD活性均高于50.00m g·L-1Pb与0.10或1.00m g·L-1Cu复合胁迫处理组。表明在较高浓度 Pb胁迫条件下添加较低浓度 Cu,能更明显地缓解 Pb胁迫对马蔺幼苗的伤害作用,而且对马蔺幼苗生长和生理代谢还有一定的促进作用,其中的作用机制还有待进一步研究。

总之,在利用马蔺进行 Pb污染植物修复的实践过程中,可以采用添加外源 Cu的方式提高马蔺对 Pb的耐性,但 Cu的添加量应根据被污染水体或土壤中Pb的实际含量进行适当调整。

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