几种水生植物对铜尾矿渗出液的耐性机理及修复潜力研究

几种水生植物对铜尾矿渗出液的耐性机理及修复潜力研究本文选用慈姑(SagittariasagittifoliaL.)、荸荠(EleocharistuberosaS.)、香蒲(TyphaorientalisPres.)、菖蒲(AcoruscalamusL.)、黄菖蒲(IrispseudacorusL.)、梭鱼草(PontederiacordataL.)六种水生植物为试验材料,研究在铜尾矿渗出液(Cu-TL)胁迫下对这六种植物的耐性及修复潜力的影响。研究结果如下：(1)采用盆栽方法,研究Cu尾矿渗出液(Cu-TL)胁迫对慈姑、荸荠、香蒲、菖蒲、黄菖蒲和梭鱼草六种植物幼苗生长以及金属离子积累和转运影响。结果表明,在Cu-TL处理下,荸荠的株高显著比对照增高16.29%。菖蒲地上部和荸荠地下部干重显著高于对照,而其他植物地上部和地下部干重均低于对照。慈姑、香蒲、黄菖蒲和梭鱼草地上部Cu含量均高于对照,分别比对照高11.20%、48.00%、39.29%和18.87%,而荸荠和菖蒲地上部Cu含量分别比对照低27.17%和15.56%。试验结果表明,荸荠和菖蒲对Cu-TL耐性较强,限制Cu离子向地上部运输,可能是这两种水生植物耐Cu尾矿渗出液胁迫的机制之一。(2)通过Cu-TL液体培养,研究Cu-TL胁迫对慈姑、荸荠、香蒲、菖蒲、黄菖蒲和梭鱼草六种植物幼苗生理生化指标的影响。试验结果表明,在Cu-TL胁迫下,六种植物Chl-a、Chl-b、Chl(a+b)含量均低于对照。梭鱼草地下部超氧自由基含量显著低于对照,地上部丙二醛含量显著高于对照。慈姑地上部和地下部分SOD活性较对照显著增加55.75%和224.48%,而地上部POD活性显著降低；荸荠和梭鱼草地上部CAT活性显著升高,而梭鱼草地下部CAT活性显著降低。荸荠地上部和地下部Pro含量均显著降低,而梭鱼草地上部和地下部Pro含量均显著升高。慈姑和香蒲地上部GSH含量显著上升,菖蒲地上部GSH和ASA含量显著下降。试验结果表明,不同植物对Cu-TL胁迫的反应不同,抗氧化系统在六种水生植物抵御Cu-TL胁迫起到了重要的作用。(3)通过光学显微镜技术进一步研究Cu-TL对慈姑和荸荠两种植物根叶解剖结构的影响。结果表明,Cu-TL处理下,慈姑根尖细胞结构与对照相比变化不大,但在皮层细胞中含有较多的淀粉粒；叶柄横切面形状不如对照规则,网状气腔相对较少,而且面积较大；下表皮细胞形状及大小变化明显,叶脉维管束鞘细胞排列不规整,下部气腔有破损。与对照相比,Cu-TL处理的荸荠根尖根毛较多,内皮层细胞排列紧密,细胞较小且细胞壁较厚；皮层细胞排列疏松,具有较大且形状不规则的气腔；叶片表皮细胞多呈圆形,表皮下的栅栏组织与对照相似,海绵组织和维管束鞘细胞体积较小。试验说明Cu-TL对荸荠的组织结构受影响较小。(4)通过液体培养研究栽培慈姑和荸荠对不同含量Cu-TL的培养液的理化性质以及Cu离子植物提取的影响。结果表明,栽培慈姑能够使不同含量Cu-TL的培养液中pH值降低,提高培养液中的溶解氧。随Cu-TL浓度的提高,栽培慈姑的营养液电导率逐渐上升,总氮和总磷含量逐渐下降。植物地上部Cu离子含量先升后降,地下部Cu含量呈上升的趋势。栽培荸荠使不同含量Cu-TL的培养液中pH值呈中性。随Cu-TL含量的提高,栽培荸荠的营养液电导率逐渐上升,总氮含量逐渐下降。在100%Cu-TL处理下荸荠地下部Cu离子含量显著比对照增高83.08%。栽培慈姑和荸荠的100%Cu-TL培养液中C