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2种菊科植物对镉胁迫的生长和生理响应

来源:花卉 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-11-21
作者:网站采编
关键词:
摘要:随着社会发展,各类污染问题随之而来,重金属污染便是其中之一。镉(Cd)作为一种污染范围及生物毒性很大的重金属,不仅会对土壤造成危害,且Cd随着工农业废水排出时,会给水体带

随着社会发展,各类污染问题随之而来,重金属污染便是其中之一。镉(Cd)作为一种污染范围及生物毒性很大的重金属,不仅会对土壤造成危害,且Cd随着工农业废水排出时,会给水体带来极大的污染,同时,由于Cd能够被植物吸收而进入食物链,因此其危害不仅仅是对水土和植物而言的,对动物、人类甚至各大生态系统都会带来严重影响[1],如何有效合理修复Cd污染问题亟待解决。在治理重金属污染的众多方法中,相较于物理、化学方法,利用植物进行修复不仅能够改善污染问题,还能美化环境,而且成本低廉、操作简单、不会破坏土壤结构,这使得植物修复受到越来越多环保者的青睐[2]。Cd会对植物产生许多毒害作用,如抑制根系活力,降低叶绿素含量和叶绿体数量,降低碳同化能力和新陈代谢速率等[3-6],筛选出耐Cd植物对利用植物修复Cd污染环境极为重要。

金盏菊(Calendulaofficinalis)、万寿菊(Tageteserecta)是园林绿化中常用的2种菊科草本观赏花卉,花期长、株型紧密、易栽培、好管理、适应性强,在生产中得到广泛应用。水培是一种利用营养液栽培植物的方式,可人为控制营养液中的养分、温度、溶解氧、酸碱度等环境条件[7],相比传统土壤栽培而言,水培营养吸收有效性高,养分供应充分、迅速,在相关科研和生产中被得到广泛应用[8-9]。本研究通过水培方式,探讨营养液中添加不同浓度Cd对万寿菊、金盏菊生长、抗氧化酶活性及根系生长等生理特性的影响,分析万寿菊和金盏菊在水培条件下对Cd胁迫的生理响应机制,为其在Cd污染修复中的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1 试验处理

供试万寿菊品种为“发现”、金盏菊品种为“棒棒”,其种子均来源于虹越花卉股份有限公司。2017年11月上旬进行播种,挑选大小规格均一、饱满的种子,经催芽后播种在海绵块中;将海绵块放入水培盆中,置于培养室内进行培养,温度保持在26~28 ℃,光照度为5 000~6 000 lx,光照时间为 12 h/d,培养液采用霍格兰营养液;当幼苗长出3~4张真叶时,挑选生长状况基本一致的幼苗移栽到含Cd(试剂为 CdCl2·2.5H2O)质量浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0 mg/L的不同营养液上进行水培,以Cd质量浓度为0.0 mg/L处理为对照(CK),每处理5株幼苗,重复3次。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 株高 移栽时及之后每隔7 d,采用数显游标卡尺测量株高,直至移栽28 d结束,植株株高增长量为培养28 d时植株株高与移栽时株高的差值。

1.2.2 根系生长指标 镉胁迫处理28 d,每处理随机选取植株3株,采用爱普生中国股份有限公司产Epson Perfection V700 Photo型扫描仪对其根系进行扫描,利用根系分析系统WinRHIZO得出总根长度、总根表面积、总根投影面积、根尖数。

1.2.3 丙二醛含量和保护酶活性 镉胁迫处理28 d,选取同一部位植株叶片,分别采用硫代巴比妥酸显色法、氮蓝四唑还原法、愈创木酚显色法、紫外分光光度法测定丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性[10-12]。

1.3 数据分析

采用Excel 2010软件对数据进行整理统计及图表制作。

2结果与分析

2.1 Cd胁迫对2种菊科植物株高增长量的影响

由图1可见,Cd胁迫处理下,金盏菊、万寿菊植株的生长受到不同程度影响,随Cd胁迫浓度的增加,2种菊科植物株高增长量呈先增后减趋势,0.5、1.0 mg/L低质量浓度Cd处理的2种菊科植物株高增长量都略高于对照,2.0、4.0 mg/L高质量浓度Cd处理的2种菊科植物株高增长量都略低于对照,低质量浓度镉胁迫可促进植株的生长,而高质量浓度抑制植株的生长;同一Cd质量浓度胁迫处理下,金盏菊株高增长量明显高于万寿菊。

2.2 Cd胁迫对2种菊科植物根系生长的影响

由表1可见,随Cd胁迫质量浓度的增加,2种菊科植物总根长、总根投影面积、总根表面积、根尖数等根系生长指标总体呈先增后减趋势;镉胁迫质量浓度为1.0 mg/L时,万寿菊的总根长、总根投影面积、总根表面积、根尖数相对最大,分别比对照增加68.56%、24.35%、35.52%、75.51%,而镉胁迫质量浓度为2.0 mg/L时,金盏菊的总根长、总根投影面积、总根表面积、根尖数相对最大,分别比对照增加37.44%、11.80%、25.06%、35.92%。

2.3 Cd胁迫对2种菊科植物叶片MDA含量保护酶活性的影响

2.3.1 MDA含量 由图2可见,随Cd胁迫质量浓度的增加,2种菊科植物叶片中MDA含量呈先增后减趋势;Cd胁迫质量浓度为0.5、1.0 mg/L时,万寿菊叶片MDA含量高于对照,且在Cd质量浓度为0.5 mg/L时MDA含量相对最高,为对照植株的 2.83倍,Cd胁迫质量浓度为2.0、4.0 mg/L时,万寿菊叶片中MDA含量低于对照;Cd胁迫对金盏菊叶片MDA含量的影响没有万寿菊明显,Cd胁迫质量浓度为 0.5 mg/L 时,金盏菊叶片中MDA含量高于对照,其他质量浓度胁迫处理均略低于对照。

文章来源:《花卉》 网址: http://www.hhqks.cn/qikandaodu/2020/1121/1306.html



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