東南景天(Sedum alfredii Hance)種苗繁殖新技術(shù)及其對(duì)鋅耐性和超積累能力的影響研究.pdf

1、東南景天(Sedum alfredii Hance)是在中國浙江省東南部古老的鉛鋅礦上發(fā)現(xiàn)的一種鋅/鎘超富集植物,具有超積累能力強(qiáng)、生長速率較快、生物量大、適應(yīng)性較廣等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐步應(yīng)用到重金屬污染土壤的修復(fù)實(shí)踐中。作為一種以無性繁殖為主的野生植物,東南景天的生物學(xué)特性和群體遺傳穩(wěn)定性等方面所知甚少,因而不利于東南景天的進(jìn)一步遺傳改良與超積累性狀的深入研究。鑒于此,本論文從東南景天的組織培養(yǎng)技術(shù)入手,建立了三種不同的種苗繁育技術(shù),并比較

2、了不同繁殖方式對(duì)鋅耐性與超積累能力的影響,為進(jìn)一步研究植物對(duì)重金屬超積累性狀的遺傳機(jī)制、植物超積累相關(guān)基因的克隆以及東南景天在重金屬污染土壤修復(fù)實(shí)踐中的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。取得的主要結(jié)果如下:1.以東南景天幼葉為外植體,研究了2.4-D、6-BA、GA3和NAA等激素在葉片愈傷組織誘導(dǎo)、分化及壯苗培養(yǎng)中的效應(yīng),初步建立了東南景天葉片誘導(dǎo)愈傷組織再生技術(shù)體系。即選取東南景天幼嫩葉片,置于MS+6-BA0.1mg·L-1+2.4-D1.0

3、～3.0 mg·L-1培養(yǎng)基誘導(dǎo)愈傷組織,獲得的愈傷組織在MS+6-BA0.1 mg·L-1+2.4-D1.0 mg·L-1+Vc2.0 mg·L-1+1.0 g·L-1活性炭條件下繼代培養(yǎng),挑選合適的愈傷組織置于MS+6-BA2.0 mg·L-1+2.4-D1.0 mg·L-1+AgNO42.0 mg·L-1的分化培養(yǎng)基再生植株,最后將幼苗依次移入1/3 MS+NAA1.0 mg·L-1和MS+6-BA0.1 mg·L-1+GA32.

4、0 mg·L-1培養(yǎng)基中生根與壯苗。2.以東南景天種子為材料,研究了不同的前處理措施對(duì)種子發(fā)芽率的影響,并建立了東南景天有性繁殖技術(shù)。一般認(rèn)為東南景天是無性繁殖植物,不產(chǎn)生種子或不能以種子進(jìn)行繁殖。本研究發(fā)現(xiàn),在礦山和杭州自然條件下,東南景天能順利完成整個(gè)生育期,產(chǎn)生大量種子,并以種子進(jìn)行繁殖。超積累東南景天是一種淺休眠植物,種子千粒重約為0.0534 g,采收后的種子在常溫放置2周或冷藏2周或用50 mg·L-1 GA3浸泡處理后,其

5、發(fā)芽率都有顯著提高,達(dá)到17％~20%,發(fā)芽期間宜采用基質(zhì)發(fā)芽床和間隙光照。由于幼苗發(fā)芽后存在40天左右的生長緩慢期,因此要加強(qiáng)苗期管理,及時(shí)補(bǔ)充營養(yǎng)。3.采用傳統(tǒng)的扦插方式將礦山取回的莖尖繁殖于杭州沙試驗(yàn)基地,并考察了重金屬鋅、鎘在不同發(fā)育時(shí)期超積累東南景天地上部各組織中的分布,結(jié)果表明:在營養(yǎng)生長階段,莖部的Zn、Cd含量顯著高于葉部,在生殖生長階段則剛好相反。在生殖器官中,重金屬在各部分的含量差異達(dá)到了顯著水平,表現(xiàn)為子房>花>種

6、子,其中種子Zn、Cd含量可達(dá)2074.30 mg·kg-1和49.82 mg·kg-1。4.以葉片愈傷再生苗、種子繁殖苗以及直接扦插繁殖苗為材料,研究了不同繁殖方式對(duì)東南景天鋅耐性與超積累能力特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在1～2000μmol·L-1鋅處理水平下,不同繁殖方式超積累東南景天根系與地上部均生長正常;在50～2000μmol·L-1鋅處理下,種子繁殖苗地上部、根系生物量顯著大于組織再生工苗和扦插繁殖苗;隨著鋅處理水平的增加,超積

7、累東南景天的根長、根表面積、根體積呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),且種子繁殖苗>組織再生苗>扦插快繁苗,當(dāng)鋅處理濃度為250μmol·L-1時(shí),組織再生苗的各根系指標(biāo)均達(dá)到最大值,而種子繁殖苗與扦插繁殖苗的峰值分別出現(xiàn)在Zn處理濃度為500μmol·L-1和1000μmol·L-1時(shí);隨著鋅處理水平的增加,葉片中葉綠素a和葉綠素b的含量也表現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì),當(dāng)Zn處理濃度為500μmol·L-1時(shí),種子繁殖苗葉綠素a和葉綠素b含量達(dá)到最大值,分別

8、為0.69mg·g-1和0.30mg·g-1;在不同濃度鋅處理水平下,三種繁殖方式對(duì)東南景天鋅耐性與積累能力的影響不顯著。各種繁殖方式獲得的苗對(duì)鋅均具有很強(qiáng)的耐性和積累能力,在溶液中鋅濃度達(dá)500μmol·L-1時(shí)生長最好,在鋅濃度超過1000μmol·L-1時(shí)才表現(xiàn)出明顯的受害癥狀;地上部積累鋅的含量可達(dá)5000 mg·kg-1;且在高濃度鋅處理下,種子繁殖苗地上部鋅積累量要高于組織再生苗和扦插繁殖苗。這些結(jié)果表明,無論哪種方式獲得的