水淹抵消镉对狗牙根毒害作用的机理

Previous studies have demonstrated that Bermuda grass can tolerate submergence and cadmium stress, and the negative effects of cadmium on Bermuda grass growth might be offset by submergence. However, what is the tolerance ability and mechanism of Bermuda grass to Cd-and-submergence stress? Are they any differences between Cd-and-submergence stress and cadmium stress alone on Bermuda grass? How does submergence offset the toxic action of cadmium on Bermuda grass? Based on the problems, we want to determine morph-physiological responses, cadmium absorb and transport characteristic, cadmium distribution and existing forms of Bermuda grass induced by Cadmium-and-submergence stress, analyze the adaptation and detoxification mechanisms, and explore the reasons of submergence offsetting cadmium toxicity on Bermuda grass. The results are conducive to the plant restoration of the water level fluctuation zone or other area which is easy to suffer flooding and cadmium pollution and provide a strong basis for phyto-remediation of heavy metal contaminated soil and water.

前期研究结果表明狗牙根能耐水淹和镉胁迫，且水淹在一定程度上抵消镉对植株的毒害作用。但狗牙根在含有重金属的水体环境中生长后，其对重金属镉胁迫的耐受能力和机理如何；与狗牙根单独经受镉胁迫的忍耐能力和解毒机理有何差异？水淹是如何抵消重金属镉对狗牙根的毒害作用？针对以上问题，申请者运用研究发现的既耐淹又耐重金属镉胁迫物种狗牙根，研究其经受单独镉与水淹和镉同时胁迫下植株的形态生理响应；吸收和运输特征；镉在植株体内的分布特征和赋存形态，分析狗牙根在单独镉胁迫以及水淹和镉同时胁迫下的适应机理及对镉毒害的解毒机制；探讨水淹抵消镉对狗牙根毒害作用的机理。研究结果对加快消落带和易于同时遭受水淹和重金属镉污染地区的植被恢复，缓解该区域的重金属污染具有非常重要的意义，并为植物修复技术修复重金属污染土壤和水体提供有力依据。

狗牙根分别经受正常条件生长，镉处理，水淹处理，水淹与镉同时处理，每个处理四个重复，研究狗牙根在以上四个不同处理条件下植株的形态生理响应；吸收和运输特征；镉在植株体内的分布特征等。主要结果如下：狗牙根植株经受25天处理后，镉处理植株茎重显著低于其他三个处理。在试验处理的早期阶段，镉对植株根系生长有一定的促进作用。镉处理植株SPAD值35天的高于25天，表明镉处理对狗牙根叶绿素有一定的影响，但随着植株对镉胁迫的适应，镉对狗牙根叶绿素的影响得到缓解。镉处理诱导了植株膜脂过氧化，但同时激活了植株抗氧化酶，包括过氧化物酶，过氧化物歧化酶，过氧化氢酶的活性，从而缓解了膜脂过氧化产物丙二醛对植株的伤害。不同的镉浓度胁迫，植株体内过氧化物酶，过氧化物歧化酶，过氧化氢酶的表达不一样。水淹促进了植株生物量的增加，加快了植株体内镉含量的转运。植株经受水淹和镉同时胁迫处理后，其叶片较其他处理含有最高的镉含量，当植株仅经受单独镉处理，最高的镉含量部位为植株的根部。水淹和镉同时处理植株的生物富集系数小于单独镉处理，但水淹和镉同时胁迫处理植株镉的转运系数远大于镉单独处理植株，表明植物固定为镉单独胁迫处理的主要植物修复过程，植物提取为植株经受水淹和镉同时胁迫处理植株植物修复的主要过程。狗牙根为镉富集植物，具有较强的水淹，镉和水淹与镉同时胁迫的适应能力。