镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响

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1、朱建玲等：镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响659镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响朱建玲1,2，徐志防1*，曹洪麟1，叶万辉11.中国科学院华南植物园，广东广州510650；2.中国科学院研究生院，北京100039摘要：镉（Cd）积累是造成土壤重金属污染的重要因素之一，它是一种对植物生理代谢过程产生诸多影响的环境胁迫因子，光合作用的变化可以直接反映植物对Cd胁迫的适应特性。通过对外来植物南美蟛蜞菊（Wedeliatrilobata(L.)Hitchc.）生长过程不同程度的Cd胁迫处理，利用光合气体交换与叶绿素荧光技术，初步观测盆栽土壤中不同质量分数的

2、Cd对南美蟛蜞菊叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素质量分数与荧光特征等光合特性的影响。结果显示：①当土壤中Cd质量分数达到5mg·kg-1时，叶片净光合速率Pn明显降低，但蒸腾速率Tr和气孔导度gs降幅较小，水分利用率WUE则没有表现出明显差异；②随着土壤中Cd的增加，叶绿素a质量分数与叶绿素a/b降低，但叶绿素b变化不明显；③Cd质量分数达到2mg·kg-1时，初始荧光Fo与光化效率Fv/Fm变化明显，光系统Ⅱ电子传递速率ETR和量子效率ΦPSⅡ从Cd质量分数为0.5mg·kg-1起有明显变化。由此看出，Cd对叶绿素有一定程度

3、的破坏作用，其中光反应中心对Cd胁迫尤为敏感，叶片光合速率和光能转化效率的下降与此密切相关。关键词：南美蟛蜞菊；镉；光合作用中图分类号：Q945.79；Q948.113文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）02-0657-04朱建玲等：镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响659当前，环境污染问题令人关注。在各种污染中，重金属污染是一种比较难治理的类型，它对环境及动植物的影响显著而持久。其中，重金属镉（Cd）在环境中的过量存在，已凸显出生态安全隐患。镉主要通过矿业开采、冶炼、能源物质的燃烧等方式进入人类生活环境，而大量含镉的废旧电池及

4、工业污水未经处理就直接进入土壤及水环境中，也是造成镉污染的重要原因。研究表明，Cd在土壤中的积累对植物的危害很大，它对植物的影响是多方面的。通过根系的吸收，Cd能改变叶绿体、线粒体等细胞器的结构与功能，从而影响到植物的生理代谢活动，给生长发育带来不利的影响[1-3]。而且，Cd可以通过食物链等途径直接或间接危害动物和人类的健康[4]。南美蟛蜞菊（Wedeliatrilobata(L.)Hitchc.），为菊科蟛蜞菊属多年生草本植物，原产南美洲及中美洲地区，目前在华南地区广泛分布。南美蟛蜞菊可以生长在受污染的环境中，并且它繁殖速度较快，具有向

5、周围扩散的突出特点。光合作用的变化是植物对环境改变的综合体现，关于南美蟛蜞菊在Cd污染下的光合响应目前还没有报道。本文通过土壤中Cd质量分数变化的盆栽控制实验，观测Cd对南美蟛蜞菊光合作用的影响，从Cd胁迫下的光合特性中初步分析南美蟛蜞菊对环境变化的适应特点。1材料与方法1.1土壤镉处理与盆栽材料实验在玻璃温室内进行。首先将土壤、河砂等体积混合，以此做为盆栽基质，每盆大小为44cm×32cm×16cm、质量约20kg，其中土壤来自华南植物园实验样地，河砂过2mm筛后，用清水冲洗干净。土壤、河砂混合均匀装盆后，一次性加入不同浓度的CdCl2溶

6、液，使盆中土壤Cd质量分数分别为0、0.5、2、5、10mg·kg-1。之后放置一个月，使Cd在土壤中转化为植物可直接吸收的形式。以扦插方式将南美蟛蜞菊植入盆中，扦插枝条采自于华南植物园实验地，长约6cm，粗细一致，均含1个茎节和2片叶，1个盆里扦插5个枝条，相同Cd质量分数的盆栽实验重复数为4个。在南美蟛蜞菊生根定植生长3个月后，每株选取相近部位的成熟叶片，进行下一步的光合生理实验观测。1.2观测方法1.2.1光合气体交换测定选择晴朗天气，观测时为北京时间8：00-11：00，用Licor-6400光合作用测量仪测定植株的净光合速率（Pn

7、）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（gs）等气体交换参数，水分利用效率（WUE）通过公式计算：WUE=Pn/Tr。与此同时，测得光系统Ⅱ量子效率（ΦPSⅡ）及电子传递速率（ETR朱建玲等：镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响659）等荧光参数。通过仪器控制，将观测条件与外界环境保持相近，其中测量光强为500mmol·m-2·s-1，CO2浓度设为380mmol·mol-1，温度设定为15℃。每测量1个叶片时，读数4~5次，取平均数作为1个重复测定值。1.2.2叶绿素荧光测定用暗适应叶夹将叶片黑暗15min后，用PAM-2100便携式荧光仪进行荧光参数的

8、测定，首先打开暗测量光测定叶片的初始荧光（Fo），然后给一个饱和光脉冲测定最大荧光（Fm），由此得到PSⅡ光化效率（Fv/Fm）。其中，暗测量光强设置为5档（大约0.04mmol