Pb、Zn和Cd复合重金属潜在超富集植物的筛选与胁迫响应特征

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

作者：范拴喜,张楠,孙旻涵,侯宪东

单位：陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心, 西安 710049,宝鸡文理学院地理与环境学院, 宝鸡 721013,陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室, 宝鸡 721013,宝鸡文理学院地理与环境学院, 宝鸡 721013,陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室, 宝鸡 721013,宝鸡文理学院地理与环境学院, 宝鸡 721013,陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室, 宝鸡 721013,陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心, 西安 710049

摘要：为了筛选Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物,对宝鸡市典型铅锌矿和冶炼厂区优势植物进行调查、采样和分析,初步筛选出一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物,并采用土培盆栽试验观测其在Pb、 Zn和Cd复合重金属胁迫下叶绿素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素）、抗氧化酶（SOD、 CAT、 POD）和其他生理指标（MDA、脯氨酸）的响应特征,再通过大田试验,进一步验证并确定了其对Pb、 Zn和Cd复合重金属的富集能力,以期为Pb、 Zn和Cd复合重金属污染土壤修复提供科学依据和技术支撑.结果表明,野外调查发现聚合草对Pb、 Zn和Cd的富集量、富集系数（BCF）和转移系数（TF）均满足国际上超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物；土培盆栽试验显示,随着Pb、 Zn和Cd复合重金属胁迫梯度的提高,聚合草叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低,直至胁迫梯度大于等于Ⅳ时,导致植物光合系统紊乱；蓖麻叶片中的叶绿素含量呈现“低促高抑”现象,而胁迫过高则激发了自身其他保护系统使得毒害减轻而升高；另外,与CK相比,聚合草和蓖麻的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素各自均存在显著性差异（P < 0.05）.聚合草和蓖麻叶片中的SOD酶活性均呈现先增加后降低再增加的趋势；聚合草叶片中CAT酶活性先升后降的趋势,呈现“低促高抑效应”,而蓖麻叶片中CAT酶活性呈现持续降低的趋势；聚合草叶片中POD酶活性总体呈现增加趋势,而蓖麻叶片中POD酶活性先升后降低再升高；聚合草叶片中MDA含量总体呈现下降趋势,而蓖麻叶片中MDA含量总体呈上升特征；此外,各胁迫梯度之间,聚合草和蓖麻的SOD、 CAT、 POD、 MDA及脯氨酸均存在显著性差异（P < 0.05）.大田试验结果表明,聚合草对Pb、 Zn和Cd的富集量、 BCF和TF均可以达到超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物种质资源,能作为Pb、 Zn和Cd复合重金属污染土壤修复的优选植物.

关键词：Pb、Zn和Cd复合污染,超富集植物,生理特性,植物修复,聚合草,蓖麻,