（果树学专业论文）Cu对柑桔（Citrus+L）的毒害研究.pdf

福建农林大学硕士学位论文c u 对柑桔的毒害研究 c u 对柑桔( c i t r u sl ) 的毒害研究 摘要 本研究以距热带果树柑桔( 脐橙5 2 ) 为试材，采用水培的方法研究c u 胁迫对柑桔生长发育、细胞超微结构、酶活性、及光合作用的影响。 1 c u 胁迫对柑桔生长的影响 1 10 1i tm o l lc u 处理对柑桔的生长有一定的促进作用，5 、2 0 、4 0um o l l c u 处理抑制了柑桔的生长，且随浓度的增加抑制作用逐渐加深根系生物 量分别比对照下降了1 7 3 1 2 6 2 3 3 4 2 0 、茎生物量分别比对照下降 l1 7 5 ，2 0 8 7 ，2 9 1 8 、叶生物量下降1 8 3 5 ，3 8 8 6 ，6 0 6 7 ，根含 水率分别比对照下降了4 6 5 ，5 3 l ，6 7 4 ：茎含水率分别比对照下降了 3 4 8 ，8 3 5 ，1 2 9 8 、叶含水率分别比对照下降了3 8 9 ，1 2 9 8 1 9 4 5 。 1 2 c u 胁迫造成柑桔叶片超微结构的破坏。c u 胁迫下叶片细胞超微结 构最明显的变化是叶绿体的破坏，表现为基粒片层扭曲紊乱。叶绿体膜系统 受损；细胞间隙变小，细胞壁降解，发生质壁分离：液泡破裂，线粒体膜系 统受到破坏嵴数量明显减少，甚至消失：严重时导致细胞溶解。 1 3 c u 胁迫下柑桔根系逐渐变黑，根尖变粗变短，中柱和皮层细胞壁变薄， 根尖细胞间距变小，细胞壁弹性变小，僵硬度增加：线粒体数量减少；膜系 统被破坏，核膜线粒体膜破裂；细胞中淀粉粒明显减少，甚至消失；严重时 发生细胞溶解。 2 c u 胁迫对柑桔酶活性及膜透性的影响 2 1c u 胁迫造成细胞膜的破坏。5 、2 0 、4 0um o l lc u 处理使得柑桔叶片 细胞膜脂过氧化加剧，膜透性明显提高。k + 的渗漏量和m d a 的含量均比对 照增加，且随着处理浓度的增加而增加。s o d 、c a t 、p p o 活性随着c u 浓 度的增加呈先增后降，而p o d 则一直上升s o d 和c a t 在0 1um o i 几c u 福建农林大学硕士学位论文c u 对柑桔的毒害研究 处理时达晟大，而p p o 则在5l jm o l lc u 处理时达最大。 2 1 0 1 、5um o l lc a 处理下，柑桔叶片的蛋白质与对照相比没有明显的 变化，2 0 、4 0 1 1m o l lc u 处理时，柑桔体内一些原来正常的蛋白质合成受 阻，同时诱导一些新蛋白的产生。 2c u 胁迫柑桔光合作用的影响 3 1 c u 处理下，州绿素的含量随着c u 浓度的增加先增后降，0 1um o l lc u 处理时叶绿素的含量比对照显著增加，而5 、2 0 、4 0 m o l f lc u 处理使得柑 桔叶片叶绿素含量下降，且浓度越大下降幅度越大；而娄胡萝b 素的含量则 随着c u 浓度的增加不断下降。 3 2 c u 胁迫影响柑桔叶片的光合作用，造成光台效率的降低，净光合速率、 光饱和点下降，光补偿点和呼吸速率提高。o 1hm o l lc u 处理时，叶绿体 光还原活性比对照有所增加而5 、2 0 、4 0um o v lc u 处理时，叶绿体光还 原活性受到抑制。 关键词：柑桔；c u 胁迫；细胞超微结构：酶活性；光合作用。 2 福建农林大学硕士学位论文c u 对柑桔的毒害研究 t h es t u d yo fc o p p e rt o x i c i t yt oc i t r u s a b s t r a c t u s i n gt h em e t h o do f n u t r i t i o nc u l t u r e ，t h ee f f e c t so f c o p p e rs t r e s so nt h ec i t r u s g r o w t h ，c e l lu l t r a - s t r u c t u r e ，a c t i v i t yo fe n z y m e ，p h o t o s y n t h e s i sw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e d “f o l l o w s ： 1 t h ee f f e e t so f c o p p e rs t r e s so ag r o w t ho f c i t r u s 1 1t r e a t m e n tw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f 0 11 1m o l lc u p r i cs u l f a t ep r o m o t e dt h e g r o w t ho fc i t r u s ，w h i l e5 、2 0 、4 0um o l lc u p r i cs u l f a t er e s t r a i n e di t c o p p e r t o x i c i t yh a db e e nc a u s e do n l yw h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fc u p r i cs u l f a t ew a s a b o v e5um o l l ，a n dt h em o r et h ec o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d t h em o r et o x i c i t y w a s i nt h et r e a t m e n to f 5 、2 0 、4 0 um o l lc u p r i cs u l f a t e t h eb i o m a s so fr o o t d e c r e a s e d1 7 31 ，2 6 2 3 。3 4 2 0 r e s p e c t i v e l yc o m p a r e dw i t hc o n t r o l ；w h i l e t h a to fs t e md e c r e a s e d1 1 7 5 ，2 0 8 7 2 9 1 8 ：t h a to fl e a v e sd e c r e a s e d 1 8 3 5 ，3 8 8 6 ，6 0 6 7 a n dw a t e rc o n t e n ti nr o o td e c r e a s e d4 6 5 ，5 3 1 ， 6 7 4 ；w h i l et h a ti ns t e md e c r e a s e d3 4 8 ，8 3 5 ，1 2 9 8 a n dt h a ti nl e a v e s 3 8 9 。1 2 9 8 ，1 9 4 5 r e s p e c t i v e l y 1 2c o p p e rs t r e s sc a u s e di n j u r yo nc e l lu l t r a - s t m c t u r eo fc i t r u sl e a v e s ，u n d e r c o p p e rs t r e s s ，t h ed a m a g eo nc h l o r o p l a s ts u f f e r i n gf r o mc o p p e rs t r e s sw a sm o s t d i s t i n g u i s h e d ，g r a n al a m e l l et w i s t e da n dd i s o r d e r e d ，m e m b r a n es y s t e mo f c h l o r o p l a s td a m a g e dg r e a t l y = i tw a sa l s of o u n dt h ec l e a r a n c eb e t w e e nc e l l s b e c a m es m a l l e r , t h ec y t o p l a s ms e g r e g a t e df r o mc e l lw a l la n dt h ec e l lw a l lb e g a n t od e c o m p o s e ；v a c u o l ew a sb r o k e ne n dd i s a p p e a r e du n d e rs e r i o u sc o p p e rs t r e s s ； a tt h es a m et i m e ，m e m b r a n es y s t e mo fm i m c h o n d r i o nd a m a g e dt o o 。t h en u m b e r o fc f i s m er e d u c e d 。a n df u r t h e rm o r et h ed i s a p p e a r e d 。t h ec e l lw a sd i s s o l v e d 3 福建农林大学硕士学位论文c u 对柑桔的毒害研究 u n d e rs e r i o u sc o p p e rs t r e s s 1 3u n d e rc o p p e rs t r e s s ，t h er o o to fc i t r u sb e c a m eb l a c kg r a d u a l l y ，t h et po f r o o tb e c a m es h o r t e ra n dt h i c k e nt h ec e l lw a l lo f c o r t e xa n dt r a c h e ab e c a m et h i n 。 c l e a r a n c eb e t w e e nc e l l so fr o o th db e c a m es m a l l e r , a n dt h ec e l lw a l ll o s t e l a s t i c i t ya n db e c a m eh a r d e r t h en u m b e ro fc d s m er e d u c e d ，m e m b r a n es y s t e m d a m a g e d ，m e m b r a n eo fc r i s t a ea n dk a r y o nw a sb r o k e n ；g r a n u l o s er e d u c e da n d e v e nd i s a p p e a r e d ，t h ec e l lw a sd i s s o l v e du n d e rd e e pc o p p e rs t r e s s 2t h ee f f e c t so fc o p p e rs t r e s so na c t i v i t yo fe n z y m ea n dp e r m e a b i l i t yo f p l a s m am e m b r a n e 2 1c o p p e rs t r e s sd a m a g e dt h em e m b r a n eo f c e l l t h es t u d ys h o w e dt h a tt h eh i g h c o n c e n t r a t i o nc o p p e rs t r e s sf 5 、2 0 、4 0ut o o l l ) c a u s e dm e m b r a n e l i p i d p e r o x i d a f i o n a n di n c r e m e n to f p e r m e a b i l i t y o f p l a s m a m e m b r a n e t h e p e r m e a b i l i t yo fk + a n dt h ec o n t e n to fm d ai n c r e a s e dw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f c o p p e r t h ea c t i v i t yo f s o d c a t , p p oi n c r e a s e da st h ec o n c e n t r a t i o no f c o p p e r e n h a n c e d ，w i t ht h ei n c r e a s eo fc u p r i cs u l f a t ec o n c e n t r a t i o n ，t h e i ra c t i v i t i e s d e c r e a s e d ；w h i l et h ep o da e d v i t ya l w a y si n c r e a s e d t h ea c t i v i t yo fs o d ，c a t r e a c h e dm a x i m u mi nt h ec o n c e n t r a t i o no fo 1nm o l lc u p r i cs u l f a t e w h i l et h e p p oa c t i v i t yr e a c h e dm a x i m u mi nt h ec o n c e n t r a t i o no f5pm o l lc u p r i c s u l f a t e 2 2t r e a t m e n tw i t h0 1 、5 、1 0um o l lc u p r i cs u l f a t e t h ep r o t e i no f c i t r u sl e a v e s h a v en oo b v o u sc h a n g e ；s o m ep r o t e i nw e r er e s t r a i n e da n ds o m en e wp r o t e i n s w e r ei n d u c e d 砒t h es a m et i m ei nt h et r e a t e m tw i t hh i g hc o n c e n t r a t i o no f c u p d e s u l f a t e ( 2 0 、4 0ur e e l l ) 3t h ee f f e c t so f c o p p e rs t r e s so np h o t o s y n t h e s i s 3 1t h ec o n t e n to fc h li nt h et r e a t m e n to f0 1um o l lc u p r i cs u l f a t ei n c r e a s e d 4 福建农林九学硕士学位论文c u 对柑桔的毒害研究 s i g n i f i c a n t l y ；t r e a t m e n tw i t h5 、2 0 、4 0um n v lc u p r i cs u l f a t ed e c r e a s e dt h e c o n t e n to fc h l w h i l et h ec o n t e n to f c a ra l w a y sd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo f c o n c e n t r a t i o no f c u p r i cs u l f a t e 3 2 c o p p e rs t r e s sa f f e c t e dt h ep h o t o s y n t h e s i so fc i t r u sa n dr e d u c e dt h e p h o t o s y n t h e t i cm a r k e d l y t h es t u d ya l s oi n d i c a t e dt h a tl i g h ts a t u r a t i o np o i n t ， n e tp h o t o s y n t h e t i cr a tw e r er e d u c e db yt h ec o p p e rs t r e s s ，d a r kr e s p i r a t i o nw e r e e n h a n c e d a t t h es a m e t i m e ，t r e a t m e n t w i t hh i 【g hc o n c e n t r a t i o nc u p r i cs u l f a t e ( 5 、 2 0 、4 0ut o o l l ) r e s t r i c t e dt h ea c t i v i t i e so f p h o t o r e d u c t i o n k e yw o r d s ：c i t r u s ；c o p p e rs t r e s s ；c e l lu l t r a - s t r u c t u r e ；a c t i v i t yo fe n z y m e ； p h o t o s y n t h e s i s 5 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 缩略语 a o s c a c a r c a t c h l c h la c h l b c s e d l a l c p l s p m d a n b t 0 2 f l a r p b s p a l p n p o d p p 0 p v p s o d 缩略语目录 英文名称 a c t i v eo x y g e ns p e c i e s c a r b o n i ca l l h y d r a s e c a r o t e n o i d c a t a l a s e c h l o r o p h y l l c h l o r o p h y l l a c h l o r o p h y l l a s t o m a t a lc o n d u c t a n c e e t h y l e n e d i a m i n et e t r a a c e t i ca c i d l i g l l tc o m p e n s a t i o np o i n t l i g h ts a t u r a t i o np o i n t m a l o n d i a l d e d y d e n i t r o b l u et e t r a z o l i u m s u p e r o x i d ea n i o nr a d i c a l p h o t o s y n t h e t i ca c t i v er a d i 砒i o n p h o s p h a t eb u f f e r p h e n y l a l a n i n ea m m o n i al y a s e n e tp h o t o s y n t h e t i cr a t e p e r o x i d a s e p o l y p h e n o lo x i d a s e p o l y v i n y lp y r r o l i d o n e s u p e r o x i d ed i m u t a s e 中文名称 活性氧 碳酸酐酶 类胡萝h 素 过氧化氢酶 叶绿素 叶绿素a 叶绿素b 气孔导度 乙二胺四乙酸 光补偿点 光饱和点 丙二醛 氮蓝四唑 超氧阴离子自由基 光台有效辐射 磷酸缓冲液 苯丙氨酸解氨酶 狰光合速率 过氧化物酶 多酚氧化酶 聚乙烯吡咯烷酮 超氧化物歧化酶 福建农林大学硕l 学位论文c u 对柑桔的毒害研究 t b a t c a t r 2 ，6 - d t h et h i o b a r b i n 王r i ca c i d 1 r i c h l o r o a c e t i ca c i d t r a n s p i r a t i o nr a t e 2 。6 - d i c h l o r o p h e n o l i n d o p h e n o s o d i u ms a l t 硫代巴比妥酸 三氯乙酸 蒸腾速率 2 ，6 - = 氯酚靛酚钠 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是在指导教师的指导下，通过 我的努力取得的成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和 致谢中已作了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成 果。与我一同对本研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示 了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名： 论文使用授权的说明 日朔：。 6 6 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定， 即学校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文 的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 学位( 毕业) 论文 指导教师亲笔签名 保密，在年后解密可适甩本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。 b 始：o j 6 6 日期：彩、彰 福建农林火学顾士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 第一章文献综述 铜既是植物生长发育必需的微量营养元素，又是环境污染的重金属元素 1 1 1 。适量的铜素营养对作物正常的生理代谢及产量的提高、锅质的改善都有 重要意义。但由于作物正常生长需要少。且土壤和空气中含有一定量的铜 因此污水灌溉、施用污泥和农药、开矿等增加到土壤中的铜经常给作物生长 带来危害。含铜杀菌剂( 蓝矾、波尔多液) 是国内外果园使用历史较久的常用 农药且使川量大、频度高。已有报道表明施于土壤中的铜只有极少一部 分可被水淋溶，因此土壤中的铜逐年积累。高于背景值几到几十倍。h i r g t 等早在1 9 6 1 年就提出w i s b e c h 附近苹果园土壤铜素严重积累的问题【2 j 。巴 两可可种植同使用波尔多液0 、5 、1 6 年后表层土壤的含铜量分别为1 8 6 、 4 6 4 7 和9 9 3 3 m g k 矿1 。法国部分葡萄园长期使用波尔多液，土壤含铜量商 达1 2 8 0 m g k g ；英国部分苹果园土壤含铜量高达1 5 0 0 m g k g ；新西兰严重 铜污染的- 十壤中含铜量竟好达8 0 0 0 m g k g l 4 1 。严重影响了果树生长破坏了 生态环境，危害了人类的身体健康。本文从以下三个方面综述了铜素对植物 毒害的研究进展。 lc u 素对植物生长的影响 1 1 营养生长 微量的铜对植物生长具有促进作用。一般植物叶片的正常含铜量为5 3 0 m g k g ，高t3 0 m g k g 时则可能引起中毒吼铜对植物毒害效应的表现之 一是抑制生i 丈和作物减产| 6 , 7 1 。刘春生溯等研究表明，褐士施加过量c u 会抑制 苹果新梢的伸长，其抑制程度随c u 施入量的增加而加剧。土壤施加高剂量铜 的苹果，其叶片网纹状失绿，呈黄色或黄白色，叶片边缘褐色干枯严重时 部分叶片枯死。酸性土壤如施c u 过量或波尔多液残留累积会引起柑橘树皮 福建农林大学硕士学位论文 c a 对柑桔的毒害研究 开裂和流胶；反复喷施波尔多液会使树体生长减缓，出现部分落叶。c u 过剩可 引起柑橘大量落叶，枝梢枯萎甚至全树死亡【9 】。过量c u 还可引起柑橘须根腐 烂干粗和树冠容积减小。a l v a 和c h e n 1 。l 亦指出，随外源铜浓度的增大，柑桔 幼苗枝叶和根的干重显著下降，植株体内的含铜量增加，其中根铜的增加幅度 比茎叶更为显著。高剂量铜处理茶幼苗，叶片褐变先从叶脉开始，然后再 扩展至叶肉部分。用3 2pm o l l 铜溶液处理植株4 0 天有4 0 死亡，再过两 天后，该处理叶片全部脱落，茎逐渐千枯死亡【l ”。在高铜浓度一f ，紫云英种 子萌发和幼苗生氏期，可观察到胚轴畸形，根尖上翘。变色腐烂，最后因生长点 吸水困难而死亡。铜毒害主要表现在生育迟缓，植株矮小，主根生长不良，原生 根呈褐色且粗短，根毛变少嘲。过量铜还会降低紫云英根瘤的数量 1 2 1 。黄瓜 幼苗遭受铜害时，植株矮小，嫩叶严重失绿，主根不伸展，侧根只停留在瘤状突 起状态，整个根系呈褐色l l ”。1 2um o l lc u s 0 4 处理萝h ，对根系生欧有明显 的抑制作用，处理植株的根系短、根数少、干重小【1 4 1 。用5 0um o l l 的铜溶 液处理紫花香薷，其各部分( 尤其是根系) 干物质量有减少趋势。当钢处理 水平增加到2 0 0um o l l 时，其地上部分干物质量减少了4 8 【1 5 l 。高浓度的 铜在水稻根部累积后，会使稻根生长受抑制，根系变租，根毛少，呈深褐色，影响 根系对养分的吸收，从而导致水稻生长发育不良，推迟生育期，备粒不饱满造 成减产 1 6 1 。小麦遭受铜毒害时，表现为生长前期的株高和分蘖受抑。铜处理 高于3 0 0m g k g 土时 ，j 、麦逐渐开始出现中毒痖状，先是叶片尖端发黄失绿然 后变紫红色，严重时部分叶片枯死1 1 7 】。在莴苣定植两周后，酸性土加铜 1 0 0 m g k g 土的处理，即表现受害症状檀株矮小，叶片数少，新生叶片小。老叶枯 萎，嫩叶臾绿发黄, , 0 h i 。墨蓝绿色 1 8 3 在铜锌共同胁迫下。萌芽1 4d 的犬豆上 胚轴伸长及鲜重均低于对照，而且产生了以丁二胺为主的多胺物质。环境 中的铜水平的升高对紫浮萍的生长有明显的抑制作用，不论是干重还是鲜重 都有随铜浓度升高而降低的趋势，但干重受铜的影响更为明显口”。 2 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 不同的植物忍受最高浓度铜的限度不同。对于番茄，当外源铜的剂量大 于1 0 4 m g k g 时，植株千重减小，含铜量达3 4 m g k 9 1 2 1 l 。水稻幼苗遭受铜毒 害的临界值为3 5 i m g k g l “ 。当土壤含铜量为7 5 m g k g 时，三种苹果砧木的 莱芜难咽、八棱海棠和平邑甜茶产生毒害，表现出植株变矮、主干变细，生 长量变小；而对于海棠果则有促进作用口”。 1 2 生殖生长 有人认为铜可以抑制植物的器官分化b 2 ”但也有人认为铜在控制剂 量下可以提高花芽分化率f 2 8 】。在黄瓜的组织培养中，子叶在不供铜或全程 供应高浓度铜( 0 4ut o o l l ) 条件下均不能分化花芽，这一方面表明铜是花 芽分化所必须的因子之一：另一方面也表明长期供应高浓度的铜会使植物受 到毒害，从而抑制花芽分化b ”。过最的铜降低了莴苣中维生素c 和水溶性 塘分的含量【1 8 】酸性紫色土上s o m 鲁c l l m g 土处理，苠苣中v c 的含量仅是 对照的6 8 。反复喷施波尔多液可使柑橘果实变小。产量降低【9 l ，过量的c u 可使柑橘树的果数减少【”】。轻微的铜中毒就会导致柑桔的品质下降。铜可 抑制种子的发芽，l y a n g u z o v a 0 1 】研究了c u 对欧洲越橘种子发芽和实生苗生 长的影响。结果表明1 6 0 1 tm o j l 的c u 延缓种子发芽和抑制实生苗生长。 1 3 c u 的分配 植物受铜毒害的最初部位是根1 3 “。过量的铜积累于根部导致根的伤害。 从而影响箍个植株的生长【。水稻备器官铜累积量随土壤施加铜量的增加 而增加其分配规律为：根 笨叶 糙米。从水稻备器官对铜的吸收率( 该 部位铜含量与该水平下土壤铜全量的比值) 来看，同一水平下吸收率按根一 茎叶一糙米的顺序递减；同一水稻器官吸收率自上而下呈下降趋势，反映出 金属离子不易向地上部位转移的特点3 ”。莴苣和紫云英”锻系含铜量 3 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 高于地上部分，其分布规律是根 叶 茎。卷心菜在高铜培养液( 2 0um o l l ) 中茎的相对生长量大于根的相对生长量。在两个卷心菜品种6d 的铜害胁迫 培养中，茎叶铜含量高于对照6 倍，而根铜含量高于对照达5 0 倍。黎耿碧 等发现两个柑桔品种c m 和c s 小苗对铜的吸收都表现为随着营养液中铜 离子浓度的增加而呈线性增加而且根系铜的积累大于枝叶铜的积累。王威 等9 7 1 在研究铜对大蒜的影响中也观察到了同样的结果。这与植物对其他重 金属元素毒害的一般响应模式一致1 3 s 3 9 1 。铜进入植物体后与体内有机组分 生成稳定的配位化合物，火部分富集于根部所以难以向地上部分运输。 植株内的铜具有一定的移动性。能够被重复利用。不同品种的植物其吸 铜特性及在体内的运输均有所不同。柑桔小苗两个品种sc 和cm 在相同 条件下，sc 茎叶中的铜浓度大于c m 中的铜浓度，这说明sc 品种根转移铜 到地上部的能力火于cm 品种”1 。f e m a n d o 等指出，植物吸铜过程可分为慢 速和快速两个阶段。当外界铜离子浓度很低( o 0 l1 1m o l l ) 时，作物吸铜很慢， 其体内的铜浓度也很低；当外源铜浓度增大时，吸铜速度加快。组织中的铜量 迅速上升1 2 ”。在植物不同生育期。铜量积累的部位发生变化。如甜菜在生育 期含铜量为叶片 叶柄 块根，而到了糖分积累期则块根含铜量最高。随营 养液中铜离子浓度的增加，柑桔体内的铜虽增加，但其转移率却下降【3 6 1 。 2c u 对植物生理生化过程的伤害 2 1 光合作用和呼吸作用 植物的生长离不开光台作用，叶绿素含量的多少直接影响光合能力的强 弱。适量的铜有利于叶绿素的形成与稳定，这是因为铜与叶绿体色素形成配 能化合物高浓度铜会伤害叶绿素降低其含量。土壤中c u 的施加量在0 2 0 0m g k g 时并朱对苹果叶绿素含量造成显著的影响但当超过这个限度时， 4 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 其含量显著的下降r 小麦叶片中叶绿素的下降与土壤中铜浓度的增加呈显 薷正相关h “。黄瓜水培液中铜浓度大于1 0 r a g ，l 时。叶绿素a 、b 总量下降 6 0 。在c u 2 + 浓度为20 m g ，l 时，发芽2 2d 的卷心菜叶绿素a 、b 分别下 降8 2 和8 6 1 4 “。当培养在1 0 0 0 m l1 ，2 0h o a g l a n d 溶液中的浮萍塑料盘中 加入1um o l l 以上的铜时，叶绿素a 、b 的含量与对照相比降低了3 0 。特 别是叶绿素a 下降更为显著l 。铜在细胞中的含量超过一定的水平后会使 叶绿素荧光明显降低i ”】。高浓度的铜对浮萍叶绿素a 荧光产生的影响在于 短时间铜的升高使叶绿素a 荧光的f o f m 值增太，虽然其f v f o 值的变化 j f 不明显。但随处理时间的延长和处理浓度的升高。叶绿素a 荧光的f o 和 f m 都快速下降，尤其是f m 下降更快1 2 0 l 。叶绿素含量的减少可能是由于 c u 进入植物体内使叶绿体酶活性比例失调，致使叶绿素分解加快。同时，由 丁ic u 局部积累过多，与叶绿体中蛋白质s h 结台或取代其中f e “、z n ”、 m 9 2 + 致使 绿素蛋白中心离子组成发生变化而失活。s a n d m a n n 报道，在铜毒 害下藻类植物的光合及其生产量下降。光合下降的原因是铜毒害抑制了光合 电子的转移，而且破坏了光系统i i 的作用中心所致l 。p a t s i k k a 发现过量铜 影响光抑制和光修复之间的平衡，导致受光照叶片的光系统i i 活跃中心稳定 的电子浓度下降4 ”。用铜处理黄豆种子的结果表明。随着铜浓度的增加 种子呼吸强度降低f 4 6 1 。 2 2 酶活性 铜作为细胞色素氧化酶、酚氧化酶，抗坏血酸氧化酶、多胺氧化酶、超 氧化物歧化酶( s o d ) 等的辅基而参与呼吸代谢，这些氧化酶负责将呼吸代 谢底物的电子传递到分子氧。形成水或者过氧化氢在此过程中产生能量。 微量铜会促进酶分子与底物结台，而过量铜显著降低酶的活性。当土壤含 c u 量1 0 0 m g k g 时，苹果叶片中过氧化氢酶( c a t ) 活性随c u 施加量的增 5 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 加有升高趋势，但不显著；c u 施入量超过1 0 0 m g k g 时，c a t 活性便极显 并地下降吼董文轩等”7 1 研究表明，添加到苹果幼苗酶提取液中的波尔多液 明显抑制碳酸酐酶( c a ) 活性，在幼苗叶面喷施也具有一定的抑制作用。 波尔多液抑制苹果体内c a 活性是由于铜离子和高ph 值双重作用的结果。 s o d 与铜关系密切，用1 0 0 m g l 铜处理小麦幼苗，叶片s o d 先升后降，而根 系s o d 活性则一直下降。处理2 4h 后。铜处理的根系s o d 活性为对照的 3 8 3 所以史吉平建议用s o d 作为植物抗重金属毒害的生理指标p ”。过氧 化物酶( p o d ) 是植物体内常见的氧化还原酶可以催化有毒物质的氧化分 螟，是一类对环境因子十分敏感的酶。随c u 浓度增加，小麦、黄豆幼苗p o d 活性急剧上升 4 6 1 。p o d 活性的增加是由于c u 进入植物体后通过一系列 生理生化反应，产生了一些过氧化物，造成p o d 底物浓度增加。致使p o d 活性渐增。有研究表明。叶面喷施5 次和2 5 次铜的子薯植株，其多酚氧化 酶活性( p p o ) 分别比对照下降2 1 9 和3 4 4 ；喷l o 次和2 5 次铜处理植 株的苯丙氨酸解氨酶( p a l l 活性分别增强1 8 倍和3 , 0 倍。在丰收自中p p o 变化不大，p o d 下降1 5 4 0 ，喷2 5 次铜后p a l 活性增强2 2 。用0 - d 0 ，0 0 0 m g lc u s 0 4 5 h 2 0 2 水溶液浸泡克新四号薯块后，酶抽提液的铜含量增加 1 。o 倍。随处理浓度的提高，酶液中c d + 由3 4 m g ，l 增加到9 1 7 m g ，l ， p p o 活性没有明显改变，p o d 活性缓慢下降，而p a l 活性下降十分显著， 处理浓度达2 5 0 m g ，l ，酶液中c u 2 + 为4 0 5 m g l 后p a l 活性完全受抑制 1 4 5 。 同时，过量的铜对植物所生长的土壤酶活性亦有很大影响。土壤过氧化 氢酶的活性亦随铜量增加不断提高。低量铜对土壤酶活性具有促进作用，但 在高量铜处理下酶活性则受到明显抑制。如土壤脲酶、蔗糖酶和脱氢酶在 1 0 0 m g k g 的铜处理下，其抑制率分别为7 4 7 9 、3 7 2 1 、3 5 7 1 。因此可 以将脲酶作为土壤一植物系统铜污染的早期诊断指标【4 9 1 。 6 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 2 3 膜透性 细胞膜是选择透过性膜，它能调节和控制细胞内外物质的运输和交换。 其透性是评定植物对污染物反应的指标之一。小麦叶片外渗液电导率随土壤 中c u 2 + 浓度的增加而增加h ”。当土壤中施入7 5 m g k g 铜时，莱芜难咽、八 棱海棠、平邑甜茶和海棠果的电解质相对渗出率比对照分别降低了1 7 9 、 3 9 4 7 、3 0 4 9 、7 6 7 。但当铜的浓度增加到1 5 0 m g k g 时，它们的电解相 对渗出率比施c u7 5 m g & g 的处理分别增加了4 8 1 8 、3 0 9 、6 9 0 3 、0 6 8 2 3 1 。高浓度的铜对萝h 幼苗质膜产生毒害作角。导致根内含物外渗梭根 系变短、变粗、根数变少1 1 4 1 。其原因可能是当植物体受到c u 毒害时。c u 与细胞膜蛋白的一s h 或磷脂分子层的磷脂类物质反应造成膜蛋白的磷脂 结构改变，致使细胞膜结构改变，膜系统遭受损坏，透性增大，使细胞内一 些可溶性物质外渗，从而电导率增大。 3 植物对c u 毒害的抗性及铜素毒害的治理 3 1 植物对c u 的抗性 植物通过限制锅素的吸收，降低体内的铜离子含量。在铜素胁迫下，植物 可分泌一些化台物，通过这些物质与铜素螯合，降低周围环境中有效的铜离子 含量，避免植物受害。植物还可能通过物理御性( p h y s i e a l a v o i d a n e e ) 来降低体 内铜离子的含量。m a g a l h a e s 等蚓报道，土壤总c u 和可提取c u 量随土壤深 度而下降，表层中含量最高：葡萄根最活跃的部分分布在含中等c u 量的士层。 植物能在根部积累较多的铜离子而限制向地上部分运输，从而使地上部分免 遭伤害，在一定程度上提高植物的耐性。a l v a 等【1 0 l 报道，耐c u 能力较强的 印度酸橘和耐c u 能力较弱的s w i n g l e 枳柚根和梢中c u 含量随培养液中c u 7 再建农林大学颂士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 含量提高呈线性增加，根中c u 含量的提高大于梢。前者根中c u 含量提高的 速率比后者大两倍：而后者梢中c u 含量高于前者。植物还可以自身解毒，即 铜在植物体内以不具生物活性的解毒形式存在，如结合到细胞壁上、离子主 动运输进入液泡、与有机酸或某些蛋白质形成络台物等1 5 1 1 。 3 2 植物c u 素毒害的治理 a l v a 和g r a h a m ”1 提出钙施于土壤中，可降低铜对柑桔幼苗的毒害，显 著降低根中铜的含量。在铜含量高的土壤上，p h 值及c a 、m g 、f e 、z n 等 元素的含量显著降低，而在某些石灰质土壤发生铜中毒的现象较少见，而且 p h 、c a 、m g 、f e 、z n 等元素含量也较高吲。刘春生亦指出土壤中的c a 和 f e 能减缓c u 对叶绿素豹破坏作用。在高c u 水平下，配施c a 和f e 均能增 加苹果叶( 包括老叶和新叶) 叶绿素的含量。在富钙缺铁的褐土上，f e 的解毒 效果优于c 扩l 。土壤的d h 值在6 5 以下时，施用石灰可以减轻铜对番茄的 毒害1 2 ”。王永锐等“1 实验发现s i 有抑制或缓解c u s 0 4 对秧苗的毒害作用。 3 1 1 t m o l lc u s 0 4 处理2 周根受伤害己十分严重。加s i 处理虽根多、根粗、 根短亦看出明显受害，但地上部仍较正常。而9 4 5 7um o l lc u s 0 4 处理的 植株几乎都是黄根，加s i 处理的植株还有青叶数片和白根。 有机物料历来被认为是改良土壤的天然材料。对重金属污染的土壤而言。 有机物料也常被认为是一类很好的改良材料，因为有机物料可以抑制土壤重 金属的植物有效性f ”一9 1 。不论在分蘖期或在成熟期，稻草和紫云英均显著地 抑制了水稻根系对铜的吸收，但在一定程度上促进了根铜向茎叶以及谷粒的 转移。在铜污染淹水土壤上添加稻草，促进水稻的生长，显著抑制了水稻对铜 的吸收，降低了糙米中铜含量。添加紫云英，促进水稻的生长，提高了潮土上稻 谷的产量，显著降低了根系和茎n l 以及潮土上的糙米中铜含量旭对红壤上糙 米铜含量没有显著影响啪1 。 8 福建农林大学硕t 学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 铜污染土壤的植物修复作为一种绿色生物技术，已被当今世界迅速接 受。其原理是利用专性植物( 有称超积累植物) 从土壤中吸取并积累超常水 平的铜。连续种植并多次刈割，移走地上部分以出去土壤中的铜【6 1 1 。适量 的e d t a 和n t a 能显著的提高修复植物对铜的吸收”。还有实验表明蚯蚓 在铜污染土壤的植物修复中明显提高了红壤铜的有效性。促进黑麦草对铜的 吸收。 4 研究展望 三十多年来植物c u 毒害的研究在形态学。解剖学和生理生化等方面 都取得了定的进展，但这些研究的深度和广度还有待进一步加强。尤其在 生理生化方面还有待进一步的深入研究。综上所述。今后植物c u 毒害的研 究在以下领域需要加强和深入：一、c u 对植物的毒害及植物耐c u 的生物 学研究；二、研究c u 胁迫诱导合成特异蛋白，从基因水平上揭示植物抗 c u 机制：三、从作物栽培措施探讨减轻c u 毒害的措施。在果树方面c u 毒害的研究较少，冈此开展果树c u 毒害的研究，具有十分重要的意义。 5 本研究的意义 柑桔是亚热带名优水果是福建省发展农村经济实现增收的重要途径 之一。但是在柑桔生产中由于污水灌溉、施用污泥和农药、开矿等，常造 成柑桔的正常生长或生理功能破坏，这已经成为柑桔生产中不可忽视的问 题，关于c u 对柑桔的毒害，前人已经做了调查m ”5 ”。但是，关于铜素 对柑桔毒害引起的生理生化变化及毒害机理尚未见报道。有鉴_ 丁此，本研究 拟以柑桔为材料，开展c u 胁迫对柑桔生理生化的影响及其调空研究。旨在 为柑桔的高优栽培提供科学依据。 9 福建农林大学硕士学位论文 c u 对柑桔的毒害研究 第二章c u 胁迫对柑桔生长及根、叶超微结构的影响 c u 是植物正常生命活动所必须的营养元素，广泛参与各种生命活动。 c u 是细胞色素氧化酶、多酚氧化酶、多胺氧化酶、c u z n - s o d 等的蛋白质 的重要辅助因子，参与呼吸代谢中的氧化还原反应p 2 】：叶绿体质体蓝素中 的c u 参与光合作用的电子传递过程。但植物生长所需c u 的含量范嗣很窄 土壤中稍微过量的c u 便会干扰细胞代谢和离子平衡对植物产生