缺铁条件下植物对土壤镉的吸收及胁迫响应机制的研究

本文通过水培试验，盆栽试验研究缺铁条件下对重金属Cd的吸收与积累，供试植物为龙葵、番茄、玉米和小麦，主要考察了缺铁条件下不同Cd浓度处理下，不同植物对重金属Cd的吸收影响，根际环境的变化，根系分泌物的变化，以及植物铁载体分泌率的变化，同时研究了植物在铁缺乏条件下对重金属Cd的抗性机制和胁迫响应机理，得出以下主要结论： 液体培养条件下，营养液进行加铁和缺铁处理，不同Cd浓度处理中，缺铁处理植物的生物量低于相应的加铁处理，富集的Cd高于相应的加铁处理，缺铁处理转移系数与富集系数高于加铁处理。缺铁处理溶液酸碱度低于加铁处理，氧化还原电位高于加铁处理。缺铁处理促进了Cd的吸收和积累，主要是由于缺铁条件下对根系环境产生的变化，有助于植物对Cd的吸收。 液体培养条件下，营养液进行加铁和缺铁处理，不同Cd浓度处理中，基本上缺铁处理植物的根系分泌物中四种有机酸的含量显著高于相应的加铁处理。无论是加铁还是缺铁处理，四种有机酸的分泌量：酒石酸>苹果酸>柠檬酸>乙酸。通过相关分析，加铁处理龙葵与番茄根系分泌物中酒石酸含量与镉含量呈极显著正相关，而缺铁处理的呈极显著负相关，表明番茄与龙葵根系分泌物中酒石酸可以指示缺铁处理对Cd的积累。加铁处理与缺铁处理龙葵与番茄的柠檬酸与Cd积累无相关性。加铁处理与缺铁处理玉米苹果酸与Cd积累无相关性，其他有机酸与之呈现正相关，加铁处理与缺铁处理小麦与四种有机酸均呈现正相关。 液体培养条件下，营养液进行加铁和缺铁处理，不同Cd浓度处理中，缺铁处理植物的叶绿素、可溶性糖含量、SOD、POD和CAT活性低于相应的加铁处理，电导率、可溶性蛋白、脯氨酸和MDA含量高于相应的加铁处理。重金属Cd和缺铁处理导致植物膜脂过氧化作用，主要体现在MDA和细胞质膜膜透性升高，导致植株生物量降低，叶绿素含量降低，导致可溶性糖含量下降。脯氨酸和可溶性蛋白含量的升高是降低和缓冲植物重金属逆境胁迫产生的伤害，抗氧化酶系统的不同变化对缺铁和Cd胁迫所产生的伤害进行修复。 盆栽实验表明，缺铁处理的生物量低于相应的加铁处理，富集的Cd高于相应的加铁处理，转移系数与富集系数高于加铁处理。缺铁处理铁的地上部和根部含量显著低于相应的加铁处理。玉米与小麦加铁与缺铁的植物铁载体的分泌率随着Cd浓度升高呈现降低的趋势，并且缺铁处理植物铁载体的分泌率高于加铁处理。