1、近年來,全球經(jīng)濟發(fā)展迅速,隨之而來的是人類生存環(huán)境的污染加重,人類的健康受到嚴重威脅,重金屬污染就是人類要面對的問題。鎘作為重金屬中毒性和遷移性最強的一種,通過食物鏈在人體內(nèi)累積并造成危害。人體鎘中毒是積累性的,一旦吸收進入人體之后,很難排除體外,對人群健康危害的特點是低劑量、長期和慢性中毒。因此,如何消除環(huán)境的鎘污染成為環(huán)境學界急需解決的重大課題。與傳統(tǒng)重金屬污染修復方法相比,重金屬污染的植物修復技術(shù)以其無污染、低成本的“綠色”修復成

2、為各國重金屬污染治理領(lǐng)域的熱點。重金屬污染的植物修復技術(shù)應用的前提是發(fā)現(xiàn)重金屬超富集植物,但目前國內(nèi)外篩選的鎘超富集植物比較少,導師課題組通過對福建重金屬礦區(qū)生長植物的大量調(diào)查,發(fā)現(xiàn)小飛蓬對鎘有很強的富集能力,但目前對小飛蓬的鎘機制還不太清楚,極大地制約了鎘富集植物的推廣應用。
　　 有鑒于此,本文以導師課題組前期研究篩選出的鎘富集植物--小飛蓬(Conyza canadensis)為試驗材料,試圖通過盆栽脅迫模擬試驗,研究小飛

3、蓬在不同鎘脅迫條件下的抗氧化系統(tǒng)、丙二醛、可溶性蛋白、葉綠素、質(zhì)膜透性、細胞超微結(jié)構(gòu)等生理生化過程的變化,同時通過測定小飛蓬體內(nèi)有機酸、非蛋白巰基、植物螯合素、重金屬含量等指標,探討小飛蓬對鎘脅迫的耐性機制,為鎘富集植物在重金屬污染土壤修復中的推廣應用提供科學依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、在鎘脅迫條件下小飛蓬的株高、地上部分鮮重、地下部分鮮重均呈下降趨勢。但在低濃度鎘脅迫時表現(xiàn)出一定的耐性,隨脅迫濃度的升高,下降幅度增大。

4、小飛蓬株高、地上部分生物量、地下部分生物量與鎘處理濃度呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01),說明鎘脅迫處理對小飛蓬的生長有明顯抑制作用。
　　 2、在鎘脅迫條件下小飛蓬葉片相對電導率逐漸增大,說明鎘處理破壞了細胞膜系統(tǒng),導致細胞膜透性增大。隨著鎘脅迫濃度的增加,小飛蓬葉片內(nèi)葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量總體上呈降低趨勢。與對照相比,鎘濃度400mg·kg-1處理的葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量均呈顯著差異(P＜0.05

5、)。說明鎘脅迫可能對葉綠體結(jié)構(gòu)造成了破壞。在鎘處理下小飛蓬SOD隨著鎘處理濃度的增加呈先升高后降低趨勢,在100mg·kg-1時活性達到最大值。POD、CAT隨著鎘處理濃度的增加呈先升高后降低趨勢,在200mg·kg-1時活性達到最大值。說明這3種抗氧化酶對活性氧的清除能力受鎘處理濃度影響,當處理濃度繼續(xù)增加到一定范圍時,酶清除能力受到抑制,細胞內(nèi)活性氧大量積累并造成膜脂過氧化。隨鎘脅迫濃度的增加,小飛蓬葉片的MDA含量總體上呈先升高后

6、降低趨勢,但變化幅度較小。說明小飛蓬受鎘處理濃度的影響較小,表現(xiàn)出較強的抗氧化能力。隨鎘處理濃度的增加,小飛蓬葉片可溶性蛋白含量總體上呈先緩慢上升后逐漸下降趨勢。說明低濃度時鎘可以誘導新蛋白質(zhì)的合成,而高濃度時抑制了蛋白質(zhì)合成,造成部分蛋白質(zhì)分解。
　　 3、小飛蓬葉片、根的非蛋白巰基含量、GSH含量、PCs含量隨鎘處理濃度的增加呈逐漸上升趨勢,但在最高濃度400mg·kg-1時根含量略有下降。鎘處理濃度與葉片非蛋白巰基含量、G

7、SH含量、PCs含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.907、0.827、0.813,呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01);根的相關(guān)系數(shù)分別為0.945、0.923、0.813,呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。說明在鎘的脅迫下,小飛蓬啟動了合成PCs的機制,與鎘螯合生成無毒的螯合物,以減輕鎘對植株的傷害,PCs可能是小飛蓬抵御重金屬傷害的機制之一。
　　 4、小飛蓬葉片在鎘處理下各種有機酸的測定表明:鎘對小飛蓬葉片蘋果酸、酒石酸、草酸、乙酸、檸檬酸

8、均未有明顯誘導作用。小飛蓬根在鎘的處理下蘋果酸、檸檬酸含量呈上升趨勢。鎘處理濃度與小飛蓬根的檸檬酸含量相關(guān)系數(shù)為0.671,呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。草酸含量在鎘處理下均低于對照含量,僅在最高濃度時含量超過對照水平,整體未有明顯誘導作用。因此,有機酸代謝可能不是小飛蓬的耐鎘機制。
　　 5、葉綠體在低濃度鎘處理下時開始膨脹,但結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化;高濃度時部分葉綠體由原來的長橢圓形膨脹為球形,類囊體排列較紊亂。線粒體在低濃度

9、時,線粒體嵴突排列無序,部分嵴突膨脹;高濃度時,線粒體出現(xiàn)空泡,嵴突膨脹,但雙層膜依然完整。細胞核在鎘處理下核質(zhì)分布均勻,核膜清晰完整,沒有明顯受害跡象。說明葉綠體和線粒體在鎘處理下比較敏感,葉綠素含量下降,但細胞核則未受明顯傷害,仍能繼續(xù)生長。
　　 6、隨鎘處理濃度的增加,小飛蓬葉片和根的鎘累積量呈逐漸升高趨勢。在鎘處理濃度400mg·kg-1時,葉片鎘含量為180.248mg·kg-1,根鎘含量達232.412mg·kg-