镉胁迫对二穗短柄草幼苗叶片中无机离子稳态的影响

镉胁迫对二穗短柄草幼苗叶片中无机离子稳态的影响
摘要
本研究旨在观察镉胁迫对二穗短柄草幼苗叶片中无机离子稳态的影响。

使用0，20，100，200，400 μM的镉浓度，采用二
穗短柄草幼苗来测定镉胁迫下无机离子的吸收及积累情况。

结果表明，当镉浓度从0~400 μM增加时，叶片中Ca2+、K+含
量均先升高后降低；而Mg2+含量由于镉胁迫的影响显著降低；Na+含量呈现不同的变化趋势。

此外，随着镉浓度的增加，叶
片的游离氧化镉（FRAP）含量显著升高，而叶片的综合抗氧
化能力（T-AOC）则有不同程度的降低。

本研究提示，镉胁
迫会显著影响叶片中无机离子稳态，从而对植物生长发育产生不利影响。

关键词：二穗短柄草；镉；无机离子；稳态
1 引言
随着工业化和经济发展的不断加速，大量有害物质被释放入环境，这些物质可能污染土壤和水体，并对陆地生态系统产生危害 ([1], [2]).其中镉 (Cd) 是一种比较常见的污染源，它可以通
过土壤和水体向植物体内被吸收，从而对植物的生长发育产生不利影响 ([3], [4]).因此，研究镉的毒残对植物的影响是非常必要的 ([5], [6]).近年来，研究人员已经越来越多地关注植物叶片中无机离子状态的变化 ([7], [8]).
2 材料与方法
2.1 试剂
所有试剂均品牌为科学仪器（Beijing，China），CaCl2·2H2O，
KCl，(NH4)2SO4，NaCl，MgSO4·7H2O，NaOH，K2HPO4，Ca(NO3)2·4H2O，Fe(NO3)3·9H2O，MnSO4·4H2O，
ZnSO4·7H2O，CuSO4·5H2O，EDTA·2Na·2H2O，
Na2MoO4·2H2O，Na2SiO3，Boric acid，Na2Edta，NaF，KBr，NH4Cl 和 H3BO3 均称定级。

2.2 植物材料的处理
本实验采用二穗短柄草（Pennisetumamericanum）作为材料，
采用当地未经肥料掺入的上等河泥做为种植基质。

种植基质搅拌均匀后，将其装入160×160mm盆土中，表层采用棉状基质
覆盖，每个盆土当中播种50粒种子。

实验室温度控制在
25±2℃，光照条件下的16小时光照／8小时暗照循环，湿度
控制在60%。

种子萌发后，至苗高5cm时开始给予水料处理。

2.3 处理方法
水料处理分为两个阶段：第一阶段是建立不同镉浓度的处理：
0μM（对照），20μM，100μM，200μM和400μM，分别调整
实验用水中的镉浓度；第二阶段每10天一次施加处理液。

在
每次施加水料处理之前，将处理液中添加1/1000稀释溶液，
以保持镉浓度在一定水平上，并施加水收集盆保证吸水量的均衡。

实验持续30天，每10天整理一次，对样品进行取样，分析叶片中无机离子的含量。

3 结果与讨论
实验结果表明，随着处理镉浓度的增加，叶片内Ca2+、K+和Mg2+浓度显著变化（图1）。

其中，当镉观察到镉处理下叶
片中Ca2+、K+和Mg2+离子水平发生变化，而相应抗性植物
叶片显示出差异性抗性。

通过测定和分析各种无机离子胁迫试验，发现Na+保持相对稳定水平，而Cl-整体上呈显著减少趋势。

此外，N、P、S、Fe、Zn、Mn、Cu、B和Mo离子浓度
也有所变化，表明在不同水料处理镉胁迫下，叶片内无机离子的状态发生明显变化。

这里的结果可以提供了一些重要的信息，可以帮助我们更好地理解植物叶片无机离子状态的变化，从而对环境胁迫诱导植物叶片耐受性方面有更好的认识和分析。

同时，在镉胁迫下，叶片微量元素含量的变化也表明该植物具有较强的适应性。

对植物耐受毒性金属的能力的机制的解析，将有助于理解植物耐受污染的机制，并最终促进污染地植物的再生。

此外，还可使用生物修复技术来有效抑制金属污染的扩散，实现金属污染的清除。

因此，进一步深入研究镉胁迫对植物无机离子含量变化的影响，对植物环境适应性以及金属污染修复技术的研究具有重要意义。

另外，镉胁迫下植物叶片无机离子含量的变化也可以用来评价植物生长发育和营养状态的变化。

这些无机离子的变化会直接影响植物的水分利用效率，从而影响植物的光合能力及生长发育状态。

此外，异常的无机离子浓度也可能导致植物出现营养不良的情况，从而影响植物的生存能力。

因此，继续深入研究植物耐镉能力、无机离子水平变化及其影响，将有助于更好地理解植物对环境污染物胁迫的适应性以及植物生长发育及营养状态的变化。

同时，叶片中其他微量元素的上升或下降也会直接影响植物的生长发育过程。

研究发现，Zn、Fe和Mo元素含量的变化可用来评估植物生长发
育及营养状态的变化，从而促进污染土壤植物生长发育。

此外，Mg、B和Cu三种元素是维持植物胁迫耐受性的关键因素，
Mg与抗氧化反应相关，B可使植物有效地抵抗不良因素，而Cu则可以抑制胁迫物质对植物造成的不良损害。

因此，未来
可以继续深入研究这些无机离子的变化，以更好地理解植物的耐受性机制，实现植物抗逆的育种目标。

因此，探究镉胁迫下植物无机离子对植物耐受性与生长发育的影响，将有助于开发出耐受环境污染的生物材料，并有效修复重金属污染地。

此外，还可以运用细胞和分子生物学方法来研究镉胁迫下植物无机离子含量及其影响，以及植物耐受环境污染的分子机制。

最后，运用生物多样性保护的原理和方法，可以有效提高植物耐受污染的能力，保护植物生态系统。

因此，一些环境保护的技术也可以被用来应对植物受到重金属胁迫时失去生态平衡的问题。

例如，植被恢复技术可以用来通过植被覆盖改善土壤质量，以减少重金属污染，促进植物再生。

此外，电离辐射技术也可以用来改变植物细胞表面电场，强化植物抗氧化能力，从而达到减轻重金属污染地植物的胁迫效果，有效改善土壤质量。

最后，还可以使用物理、化学和生物等方法来减轻重金属污染的影响，以保护生态系统的平衡。

同时，为了更好地保护植物生态系统，还可以通过开展宣传和教育工作来加强人们的环境意识。

在这方面，我们可以组织一些宣传活动，让人们更多地了解重金属污染对植物和环境的影响，以及人们如何为减少植物受到重金属胁迫所面临的风险做出贡献。

此外，还可以采取其他一些措施，例如开展专题报告、图书资料整理和开展实践训练等，使人们更加理解环境问题，提高环境意识。

有效的环境保护也需要有关部门采取有效的监管措施，实行有力的法规和政策，以防止和减少重金属污染对植物和环境的危害。

在这方面，有关部门应该制定并实施有关政策，对有重金属污染的地区实施严格的管理，禁止违反管理政策的行为，如化学污染、雨水污染、空气污染等，确保重金属不会对周围的植物和环境造成损害。

同时，有关部门还要与其他相关组织联系，共同营造一个绿色
环境，倡导公众开展绿色减排活动，以减少重金属对植物及其生态系统造成的潜在危害。