镉超积累植物的生态特征及污染耐性机理分析

在已发现的超积累植物中,镉超积累植物种类较少,对其重金属耐性及超积累机理的研究还未有突破性进展,这些植物金属耐性机理的描述对于镉污染土壤的植物修复研究是非常有意义的。本研究以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)、球果蔊菜(Rorippa globosa (Turcz.) Thell.)为研究对象,以茄子(Solanum melongena L.)和风花菜(Rorippa islandica (Oeder.) Borb.)为对照植物,描述了镉超积累植物污染耐性的生态特征,系统探讨了镉超积累植物的耐性机制。 (1)龙葵较茄子有更高的镉耐性及镉积累性;球果蔊菜较风花菜有更高的镉耐性及镉积累性,球果蔊菜茎部受抑制现象是实现其特异吸收和积累重金属的适应性反应,这种地上部营养物质的重新分配现象可能是球果蔊菜作为超积累植物独特的生态特征。 (2)龙葵根系中SOD和CAT活性及叶片中POD和CAT活性的协同作用在缓解镉积累引起的膜脂过氧化损伤中发挥着积极作用,球果蔊菜叶片SOD和CAT的协同作用在缓解镉积累引起的膜脂过氧化损伤中也发挥重要作用,可以推断龙葵、球果蔊菜体内抗氧化酶防御系统在其镉耐性中扮演重要的角色。 (3)镉的污染胁迫均能明显促进龙葵和球果蔊菜体内脯氨酸的积累,脯氨酸在其镉耐性及积累性中扮演着重要角色,其中叶片脯氨酸可能发挥着更大的作用。 (4)龙葵叶片中柠檬酸和乙酸含量的动态变化与其镉积累有关,球果蔊菜叶片中苹果酸和酒石酸含量的动态变化与其镉积累有关,有机酸可能在龙葵及球果蔊菜镉耐性及积累性中起到一定的作用,但高含量的有机酸并不是植物镉耐性和超积累性的主要原因。 (5)植物螯合肽可以作为植物镉超积累特征的生物指标,但植物螯合肽的合成并非镉超积累植物耐性的主要机制。