尾礦砂錳超富集植物鴨跖草的富集機(jī)制研究及其應(yīng)用展望.pdf

1、超富集植物是一種極端的金屬積累型，因其超尋常的重金屬積累能力而被廣泛應(yīng)用于污染環(huán)境修復(fù)。因此，篩選生長快、地理分布廣，適應(yīng)性強的錳超富集植物，探討植物的錳超富集機(jī)制，是開展錳污染環(huán)境植物修復(fù)的關(guān)鍵科學(xué)問題。
　　 通過對湘潭錳尾礦廢棄地系統(tǒng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)鴨跖草(Commelinacommunis L.)可能是一種新的錳超富集植物。通過溫室培養(yǎng)，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)、透射電鏡—能譜聯(lián)用技術(shù)、傅里葉紅外光譜分

2、析技術(shù)(FTIR)等研究鴨跖草的錳富集特性、鴨跖草錳耐性的FTIR分析、鴨跖草錳富集的生理響應(yīng)，以期探討鴨跖草的錳超富集機(jī)制，為錳污染環(huán)境修復(fù)和錳尾礦廢棄地生態(tài)重建提供科學(xué)依據(jù)。
　　 鴨跖草是一種新發(fā)現(xiàn)的錳超富集植物。鴨跖草葉中的Mn含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于莖和根中的Mn含量;水培條件下，在Mn處理濃度為500μmol·L-1時，鴨跖草葉片中Mn含量高達(dá)13140 mg·kg-1，而無明顯受害癥狀;隨著Mn供應(yīng)水平的提高，鴨跖草葉中的Mn

3、含量持續(xù)增加，并在Mn處理濃度為15000μmol·L-1時達(dá)到最大值415440mg·kg-1。隨Mn處理濃度的提高，鴨跖草不同組織器官內(nèi)Mn含量逐漸增加，Ca，Mg和Fe含量則隨Mn含量的增加而減少，但都維持在正常水平范圍內(nèi)。
　　 紅外光譜研究表明，鴨跖草莖組織在處理濃度500μmol·L-1后3420和2926 cm-1處峰高先上升后下降，反映糖類和氨基酸等有機(jī)物在低Mn處理濃度下往往作為滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)出現(xiàn)，其含量升高，

4、但隨著Mn含量的升高，其合成和運輸受限，含量逐漸下降;鴨跖草根2926cm-1處200μmol·L-1后峰高先減弱后增強，說明鴨跖草分泌的有機(jī)酸不斷螯合Mn2+，造成羧酸O-H的減少，隨著錳毒害的加重，其羧酸螯合能力變?nèi)?。葉組織在1640cm-處的顯著吸收峰可能與鴨跖草葉中氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)類物質(zhì)含量升高有關(guān)，或與根部輸送的羧酸鹽過多有關(guān)，且與根部此處峰值的下降趨勢吻合;鴨跖草根、莖、葉的1060 cm-1處在最高濃度下峰值的變化，主

5、要表現(xiàn)是膜脂過氧化，這可能是鴨跖草的錳耐性有關(guān)。
　　 透射電鏡—能譜聯(lián)用儀研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Mn處理濃度為1000μmol· L-1時，鴨跖草根、莖和葉細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞器清晰可見，未發(fā)生任何損傷。當(dāng)Mn處理濃度為10000μmol· L-1時，鴨跖草組織細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器未發(fā)生缺失。然而，根細(xì)胞內(nèi)線粒體數(shù)量減少，莖細(xì)胞的線粒體嵴數(shù)量減少變得稀疏、葉綠體開始受損，葉細(xì)胞葉綠體膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損，基粒片層結(jié)構(gòu)減少，嗜鋨顆粒數(shù)量明顯減少。隨著錳處