摘要: 近年来，由于交通排放、矿物采挖、工厂废弃物和垃圾堆等因素造成了土壤重金属污染，其中重金属铅(Lead,Pb)会对土壤、植物和人体造成伤害。在土壤中，Pb以难溶性化合物形式被植物根吸收并对植物产生一定的危害，导致植物生长发育受阻，严重时甚至死亡... 展开 近年来，由于交通排放、矿物采挖、工厂废弃物和垃圾堆等因素造成了土壤重金属污染，其中重金属铅(Lead,Pb)会对土壤、植物和人体造成伤害。在土壤中，Pb以难溶性化合物形式被植物根吸收并对植物产生一定的危害，导致植物生长发育受阻，严重时甚至死亡。因此，挑选出适合在Pb污染土壤中的生存植物显得尤为重要。矮牵牛(Petunia×hybrida)作为环境适应能力强、生物量大且经济效益高的绿化植物，尽管在观赏市场中备受研究者关注，但在对Pb污染耐受方面的研究不多，所以选用矮牵牛进行Pb耐受性研究具有重要的研究意义。本研究选取“兰州市区段矮牵牛及其所在土壤”和“陇东学院生命科学与技术学院植物组织培养实验室提供的矮牵牛”为实验材料，通过分析户外土壤中Pb的污染程度，探究矮牵牛对Pb的转移与分配能力，进一步分析不同浓度Pb(0.05、0.8、1和2mmol·L-1)处理对室内矮牵牛幼苗生长及光合作用的影响，探讨氧化应激下酶类抗氧化剂与渗透性调节物质等抗氧化物质对矮牵牛的保护作用。主要研究结果如下： 1.户外所选采样点土壤Pb污染指数为1.8；且在0.05和0.8Pbmmol·L-1胁迫下，室内矮牵牛组培苗对Pb的转运能力不受影响。 2.除了0.05mmol·L-1Pb处理，其他浓度Pb胁迫下抑制了矮牵牛幼苗的生长，减小了其生物量与叶面积，根冠比值和根系耐性指数也明显降低；矮牵牛在1和2mmol·L-1Pb胁迫下，与对照相比，叶绿素和叶黄素含量显著降低。矮牵牛幼苗叶类胡萝卜素含量在2mmol·L-1Pb胁迫下与对照相比显著降低。叶绿素a/b值在Pb处理下相比于对照无显著差异。 3.在Pb胁迫下，矮牵牛幼苗叶绿素荧光参数会发生变化，其中初始荧光(F0)、非光化学猝灭(Non-photochemicalquenching,NPQ)和调节性能量耗散电子产量(Quantumyieldofregulatoryenergydissipation,Y(NPQ))随Pb浓度增加明显升高；而最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、光系统II潜在活性(PotentialactivityofPSIIinthelight,Fv/F0)、最大光化学效率(Maximalphotochemicalefficiency,Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(Effectivephotochemicalquantumyield,Y(II))、PSII有效光化学效率(PhotochemicalefficiencyofPSⅡinthelight,Fv′/Fm′)、光化学猝灭(Coefficientofphotochemicalquenching,qP)和光合电子传递效率(Electrontransportrate,ETR)随着Pb浓度的增加明显降低。但低Pb(0.05mmol·L-1)胁迫下，这些参数较对照无显著差异。 4.与对照相比，Pb胁迫会导致矮牵牛叶片气孔开度、气孔导度(Stomatalconductance,Gs)、净光合速率((Netphotosynthesisrate,A)、蒸腾速率(Transpirationrate,Tr)明显降低；而气孔密度和胞间CO2浓度(IntracellularCO2andconcentration,Ci)相比于对照随Pb浓度增加明显上升；但是在低Pb(0.05mmol·L-1)胁迫下，这些参数与对照相比无显著差异。此外，矮牵牛的叶片水分利用效率(Wateruseefficiency,WUE)随着Pb浓度的增加无明显变化。同样，Pb胁迫会明显诱导矮牵牛幼苗叶片内ROS(Reactiveoxygenspecies,ROS)的积累，使丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量升高，膜脂过氧化程度提升，使膜通透性增加。Pb处理下矮牵牛叶过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性随着处理浓度增加而升高；而叶片超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(Aseorbateperoxidase,APX)从0.8mmol·L-1Pb处理开始随着处理浓度的增加呈现递增趋势。在Pb胁迫下，矮牵牛叶中可溶性糖含量随胁迫程度的增加而增加，而脯氨酸和可溶性蛋白含量从0.8mmol·L-1Pb胁迫下才开始随浓度的升高呈显著上升趋势。 以上结果表明：自然环境下土壤Pb污染指数达到了1.8。通过对矮牵牛试管苗研究发现，在0.05和0.8mmol·L-1Pb处理下，矮牵牛对Pb的转移能力不受影响。并进一步研究发现，0.05mmol·L-1Pb对矮牵牛生长无明显影响，但0.8、1和2mmol·L-1Pb胁迫会抑制矮牵牛幼苗的生长，减小其生物量，根冠比值和根系耐性指数也明显降低。在不同浓度Pb胁迫下，矮牵牛会通过调整幼苗叶气孔形态，降低其气孔开度、Gs、A、Tr和光合色素含量，起到有效抑制PSII反应中心开放水平程度的作用，从而降低Fv/F0、qP和ETR等，抑制矮牵牛幼苗生长。Pb处理也会诱导矮牵牛叶片中ROS的积累，引起MDA含量的增长，使膜脂氧化程度严重，进而通过提高SOD、POD、CAT和APX等活性和渗透性调节物含量，来稳定植物氧化应激平衡，加强矮牵牛对Pb的适应能力。 收起