不同抗盐机理红树植物叶片富集和释放汞的机制研究

叶片既是植物富集汞的重要器官，也是植物同大气进行汞交换的主要器官，不同植物和大气之间的汞交换具有显著的物种依赖性，并且与植物的生理生态过程有关。我们发现不同抗盐机制的红树植物的总汞和甲基汞含量差异显著，盐腺的泌盐作用对汞在红树植物体内的富集、迁移和转化有重要影响。研究具有不同抗盐机理的红树植物叶片富集和释放汞的规律和机制对于科学选择红树林种植品种，合理利用其环境修复功能具有理论的和实践的意义。本项目以我国广泛分布的典型泌盐红树植物桐花树和非泌盐红树植物秋茄为对象，通过栽培试验和野外原位研究相结合的方法、利用通量测量箱、原生质体分离、凝胶过滤、生物电子显微镜等手段，研究桐花树和秋茄叶片与大气之间汞交换的规律和差异；以及汞在叶片亚细胞水平上的分布特征和化学形态，结合叶片富集和释放汞时的生理生态指标的特征，探讨红树植物叶片富集汞和释放的机制，深入认识植物在汞的生物地球化学循环过程中的作用。

植物的叶片是大气汞的净汇，植被冠层积累的汞代表了新输入该生态系统的汞，在许多地方占到总输入量的52～60%。植被叶片在富集汞的同时也会释放相当多的汞到大气中去，尤其是在大气汞浓度较低时。红树林是在热带亚热带潮间带的典型生态系统，具有很高的初级生产力和复杂的食物网，生物多样性丰富。我国红树林主要分布于经济发达的东南沿海地区，随着城市化进程的加快而遭到巨大的环境压力，重金属汞在红树林沉积物的含量普遍较高。红树植物采取拒盐和泌盐两种对策来适应高盐环境，不同抗盐机理红树植物的总汞和甲基汞含量差异显著。盐腺除了分泌无机离子和少量有机物，还可以将包括汞在内的重金属排泄到环境中。.桐花树和秋茄是我国分布种的红树植物，是泌盐红树植物和拒盐红树植物的典型代表，叶片中的汞含量较高，是进行叶片--大气汞交换的理想对象。本项目主要研究（1）桐花树和秋茄叶片中汞的来源；（2）两类红树植物叶片与大气之间汞交换的规律；以及（3）汞在叶片亚细胞水平上的分布特征和化学形态，探讨红树植物叶片富集和释放汞的的机制。.研究表明，（1）植物叶片中的汞既可以来自土壤也可以来自大气，不同来源的汞在红树植物体内可以输运；（2）当根部汞胁迫浓度较高时，两种红树植物叶片表现为释放气态汞；而对照组和胁迫浓度较低时，红树叶片表现为吸收大气汞；（3）泌盐植物桐花树的释汞通量大于拒盐植物秋茄，桐花树的日释汞曲线为单峰曲线，而秋茄为双峰曲线；蒸腾作用、气孔开合以及植物体内Hg2+还原酶的活性都能影响红树植物叶片释放气态汞。秋茄和桐花树叶片气态汞的释放规律与各自净光合速率（Pn）的变化基本一致，释汞通量的峰值与净光合速率的峰值出现在同样的时间。（4）汞在两种红树叶片和根尖亚细胞分布表现为可溶部分和细胞壁含量较高，而细胞器、细胞膜含量较低，液泡区域化和细胞壁的Hg沉淀是秋茄对重金属的解毒、耐性和富集的主要方式，这可能是汞在红树植物体内容易运移的原因；（5）叶片中Hg以去离子水、残渣态、乙醇和氯化钠4种提取态为主，其中去离子水提取态Hg的平均含量最高。这样的结果也与汞等亚细胞分布相一致；（6）电镜观察发现桐花树叶片对汞胁迫较敏感，但抗性较强；而秋茄虽不敏感，但抗性较弱。.这些成果对于认识植物对Hg的解毒、富集和释放机制都是十分重要的，有助于科学评价不同红树品种的环境生态效益，对于今后红树林的恢复，保护和利用提供理论指导。