铅污染对不同水分生境芦苇生长、生理和克隆繁殖的影响

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1、学校代码.学校名称：东北师葙大学分类号：研究生学号；2012200336掛生境芦苹EffectsofLeadContaminationonGrowthandPhysiologyandClonalPropagationafPhragmitesaustralisinDifferentWaterHabitats每者：张m指导教师：穆春生教授级学科；萆学•-二级学彬；箪学研究方向：植物逆境生态学細范大I?位评定委员会2015年6月独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研

2、究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：卿户日期:侧U上学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者毕业后去向:工作单位：电话:通讯地址：邮编:本研究由以下项目资助国家自然科学基金面上项目（编号：311

3、72259）教育部博士点基金（编号：20120043110010）长春市科技局（编号：2010113）摘要-1铅是有毒重金属污染物之一。土壤pH>6.5时，铅含量为500mgkg可能会对植物的生长、生理和繁殖产生毒性。芦苇是多年生禾本科植物，发达的地下根茎系统使其具有较强的生存和克隆繁殖能力。它被广泛应用于湿地建设和恢复来处理重金属等有毒污染物。受气候影响，湿地及湿地物种常常经历极端水分变化，如洪水和干旱。同时，考虑到在更大重金属浓度范围内，才能更好的测定植物对重金属的耐性，我们在两年的实验中，采用盆栽实验模拟水层和干旱生境，-1设置（0,500,1500,3000and4500mgkg

4、）五个铅浓度，从芦苇的生长、生理和克隆繁殖几个方面，系统的研究了不同水分生境芦苇对铅污染的生长发育响应及其耐受机制。本研究首次探讨芦苇对重金属污染的克繁殖耐性，为芦苇应用于重金属污染的植物修复和湿地生态恢复提供科学依据。主要结果和结论如下：（1）随着胁迫的进行，母株生长衰退出现叶片枯萎和死亡现象，而子株生物量积累增加，至胁迫后期占地上总生物量的60～90%。因此，子株具有较强的铅适应性，保证了子株成为芦苇地上生产力的主要来源。在水层和干旱环境中，芦苇将更多的生物量分配给地上部分以获取更多的光资源，同时，更多的地下生物量分配在根茎以储存繁殖器官。然而，干旱和铅的协同交互作用显著减小母株、子

5、株和地下生物量，导致干旱和铅污染环境中各构件生物量显著小于水层的。（2）在水层条件下子株的光合参数均大于母株的，解释了子株具有较高的生物量和铅耐性。同一铅处理水平上，水层处理的母株、子株生物量和光合参数均大于干旱的，说明水层环境的芦苇具有较强的铅耐性。在整个胁迫过程中，气孔限制是芦苇母株和子株光合作用减小从而导致生物量积累被抑制的原因之一，而-1-1非气孔限制则是胁迫后期水层环境中4500mgkg及干旱环境中大于500mgkg铅处理的母株和子株光合作降低导致生长衰退的主要原因。（3）胁迫中期，铅处理芦苇的CAT、SOD和POD酶活性均大于对照的，说明芦苇能够有效的抵抗和防御铅和水胁迫诱导

6、的氧化损伤。同一铅处理水平上，水层和干旱处理芦苇的SOD和POD酶活性均大于对照，但干旱条件下的POD和SOD活性均小于水层的，说明SOD和POD在抵抗铅诱导的氧化胁迫中发挥重要作用，而水层芦苇具有较强的抵抗性。总之，抗氧化酶可以作为芦苇内在的防御机制来抵抗铅胁迫所诱导的氧化损伤。（4）芦苇的根茎节芽几乎不向上生长形成子株，主要进行水平生长产生次级根茎。水层条件下，铅处理芦苇的分蘖节子株数增加，形成了集群生长模式；胁迫后期，铅处理芦苇的根茎节芽、顶芽、根茎顶子株数和根茎伸长的增加比例均大于胁迫中期的，说明芽、子株和根茎生长出现了补偿现象。这两种策略（集群和补偿生长）维持了芦苇种群稳定。然

7、而，干旱和铅的协同作用显著抑制芦苇克-1隆构件生长和繁殖，将不利于芦苇种群的繁衍和维持。水层条件下4500mgkg-1和干旱条件下500mgkg铅污染均显著减小了各类型芽和子株数以及根茎生长，因此这两个铅浓度可能分别达到或超过芦苇在水环境和干旱环境中克隆繁殖的耐受阈值。（5）各构件中的铅含量大小是根>母株>子株或根茎，绝大部分铅积累在根中，导致根生物量显著减小。被转运至地上部分的铅更多的分配在母株，而母株中的铅更多的分配在叶片，导致