重金屬脅迫下香蒲的生理響應(yīng)及抗氧化酶系統(tǒng)應(yīng)答

重金屬脅迫下香蒲的生理響應(yīng)及抗氧化酶系統(tǒng)應(yīng)答

氧氣是生物各種生理生化過程和物質(zhì)循環(huán)中的一個(gè)非常重要的因素。砷(As)引起的機(jī)體氧化與抗氧化代謝失衡是導(dǎo)致動(dòng)植物產(chǎn)生生物毒性物質(zhì)的重要機(jī)制之一。在砷作用下,一方面植物啟動(dòng)抗逆機(jī)制產(chǎn)生保護(hù)作用,通過加速生理生化活動(dòng),產(chǎn)生大量代謝物同重金屬締合以解毒,另一方面,激活的代謝系統(tǒng)也加速了重金屬的進(jìn)入,反過來抑制了植物的代謝活動(dòng),對植物產(chǎn)生毒害作用。正常植物生理過程中攝入較多砷化物時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生過量ROS,機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)與其抗衡必然會(huì)引起抗氧化酶或非酶系統(tǒng)的減少或活力降低,這些酶系統(tǒng)的改變在砷致植物機(jī)體損傷中起著十分重要的作用,因此植物對As的耐性和抗逆與抗氧化系統(tǒng)直接相關(guān)由于重金屬超富集的特點(diǎn),對植物重金屬下抗氧化酶系統(tǒng)應(yīng)答方面的研究以往多側(cè)重于陸地、蕨類和藻類植物,而對濕地植物的研究相對較少。濕地植物由于其獨(dú)特的生理和代謝特征而廣泛用于重金屬污染生態(tài)恢復(fù),所以對此類植物在重金屬脅迫下抗氧化酶活性的變化規(guī)律和對重金屬脅迫的敏感性研究十分重要。砷、磷2種元素處于同一主族,化學(xué)性質(zhì)類似,因此在植物的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)中往往表現(xiàn)出拮抗或協(xié)同效應(yīng)1材料和方法1.1土壤理化性質(zhì)供試植物香蒲(試驗(yàn)供試土壤處理前基本理化性質(zhì)如下:土壤類型為紅壤,酸堿度為7.73,溶解氧為6.49mg/L,氧化還原電位為169.22mv,電導(dǎo)率為36.67μs/cm,總砷含量5.06mg/kg,總磷含量187.79mg/kg。1.2濕地模擬裝置的制備試驗(yàn)在西南林業(yè)大學(xué)水科學(xué)與工程中心進(jìn)行,采取室內(nèi)培養(yǎng)。通過添加Na(1)將土壤樣品采回后自然陰干,磨細(xì)后過60目篩,使用黑色聚乙烯塑膠桶作為濕地模擬裝置,每桶裝入15kg干土和10L添加有KH(2)2018年4月18日移栽香蒲,在濕地模擬裝置中等間距栽種6株香蒲幼苗,試驗(yàn)區(qū)設(shè)置遮雨大篷,保證試驗(yàn)不受天氣影響。培養(yǎng)60d后,選取生長良好并均勻一致的植株用于生理指標(biāo)測定,期間土壤始終處于淹水狀態(tài)。1.3測試指標(biāo)和方法1.3.1酶粗液的提取酶液的制備:于2018年6月18日上午采集香蒲葉片,每株均取新梢中部的成熟葉片,將采集后的葉片編號并置于4℃冷藏保存。每處理取0.1g鮮葉片于預(yù)冷的研缽中,加入0.05mol/L的冷磷酸緩沖液(pH=7.8)5ml和少量石英砂,冰浴研磨,勻漿后用0.05mol/L的冷磷酸緩沖液(pH值7.8)5ml沖洗,并轉(zhuǎn)移至離心管,10000r/min4℃離心15min,上清液即為酶粗提取液,將酶液轉(zhuǎn)移至試管,4℃冷藏保存,作為備用1.3.2氧化系統(tǒng)的酶活性測定、1.4數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用CanocoforWindows4.5和SPSS19.0進(jìn)行分析,繪圖由Orgin2018完成。2結(jié)果與分析2.1外源磷處理?xiàng)l件對香蒲鮮質(zhì)量的影響由表1可知,隨著磷質(zhì)量濃度的增加,香蒲地上部和地下部鮮質(zhì)量先顯著升高后降低,2mg/L外源磷處理?xiàng)l件下香蒲擁有較高的鮮質(zhì)量;隨著砷含量的增加,香蒲地上部和地下部鮮質(zhì)量先顯著升高后降低,與外源磷輸入特性相同,150mg/kg底泥砷處理?xiàng)l件下香蒲鮮質(zhì)量最高。2.2外源磷輸入對香蒲葉片氧化酶系統(tǒng)的影響由表2可知,外源磷輸入后,2.3砷脅迫對香蒲葉片氧化酶系統(tǒng)的影響表3為香蒲抗氧化系統(tǒng)在不同底泥砷脅迫下變化。2.4各因素的變化圖1所示為外源磷輸入對不同砷脅迫下香蒲葉片抗氧化酶系統(tǒng)影響的變化趨勢。由圖1a、圖1b和圖1c可知當(dāng)外源磷質(zhì)量濃度較低(2mg/L)時(shí),低含量砷脅迫(底泥砷處理為150mg/kg)及高含量砷脅迫(底泥砷處理為600mg/kg)對2.5外源磷及底泥砷脅迫對香蒲葉片抗氧化酶系統(tǒng)指標(biāo)的影響由表4可知沒有底泥砷脅迫時(shí),外源磷與圖2為外源磷輸入砷脅迫下香蒲葉片抗氧化酶系統(tǒng)指標(biāo)與外源磷和底泥砷脅迫之間相關(guān)性RDA分析圖。當(dāng)外源磷輸入含砷底泥時(shí),外源磷質(zhì)量濃度與3脅迫產(chǎn)生響應(yīng)一般來講生境中的砷含量決定了它對植物產(chǎn)生的毒害程度,植物對砷脅迫產(chǎn)生