具有高鎘適應(yīng)性的入侵草的葉片功能特性

摘要

人類工業(yè)化和城市化導(dǎo)致的重金屬（HM）污染以及植物入侵可能嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)刂参锏纳�長(zhǎng)和適應(yīng)。外來(lái)入侵植物物種通常在引入范圍內(nèi)的非污染環(huán)境中表現(xiàn)出與其功能特征一致的生長(zhǎng)模式。然而，目前尚不清楚外來(lái)入侵植物在污染環(huán)境中是否比本地植物具有優(yōu)勢(shì)，以及這種生長(zhǎng)模式是否取決于其葉片功能特性的適應(yīng)。在這里，我們選擇了兩對(duì)入侵的外來(lái)和本地草，在中國(guó)，它們自然共存，通常生長(zhǎng)在受污染的土壤中。為了評(píng)估鎘（Cd）對(duì)葉片結(jié)構(gòu)和生理特性的影響，我們?cè)跊](méi)有或含有80mg/kg鎘的土壤中種植了所有四種植物。入侵植物在所有三個(gè)器官（葉、莖和根）中都含有明顯更高濃度的鎘。它們顯示出比本地物種更高的莖、根轉(zhuǎn)移因子和生物富集因子（BCF），表明入侵物種是潛在的鎘超積累者。入侵植物積累的多酚氧化酶（PPO）水平高于本地植物，并表現(xiàn)出類似的葉片結(jié)構(gòu)和生理特性模式，以響應(yīng)鎘生物濃度的變化。入侵植物的可量化葉片結(jié)構(gòu)特征顯著大于本地植物（氣孔密度和死葉數(shù)除外）。4周后，在鎘脅迫條件下，入侵植物的葉片生理特性、葉綠素含量和類黃酮含量也顯著高于本地植物，盡管氮平衡指數(shù)（NBI）在兩個(gè)物種之間沒(méi)有顯著差異。葉綠素?zé)晒鈪��?shù)降低，除了光系統(tǒng)II的量子產(chǎn)量（ΦPSII）和開(kāi)放光系統(tǒng)II（qP）的比例（在鎘脅迫條件下，這兩個(gè)物種的比例都增加了）。然而，在鎘脅迫下，入侵植物表現(xiàn)出比本地植物更高的熒光參數(shù)，并且在鎘脅迫中，入侵植物的熒光衰減大于本地植物。入侵草對(duì)本地植物的高鎘適應(yīng)表明，入侵植物具有最佳的葉片結(jié)構(gòu)和生理特性，這使它們能夠比本地植物更快地適應(yīng)脅迫條件和捕獲資源。這項(xiàng)研究進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了外來(lái)植物在引入范圍內(nèi)受污染土壤環(huán)境中的潛在入侵。在一定程度上，一些非侵入性外來(lái)植物可能會(huì)適應(yīng)含金屬環(huán)境，并在受污染環(huán)境中的植物修復(fù)項(xiàng)目中充當(dāng)重金屬超積累的候選植物。
 

關(guān)鍵詞：生物富集因子，鎘，葉片功能特性，植物修復(fù)，生理反應(yīng)
 

Dualex是一款源自于法國(guó)國(guó)家科學(xué)院 (CNRS)及巴黎第十一大學(xué)技術(shù)，由奧地利PESSL公司生產(chǎn)（原法國(guó)Force-A公司）開(kāi)發(fā)的新型多功能葉片測(cè)量?jī)x。它可同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量葉片的葉綠素含量、葉片表層的類黃酮和花青素含量，適用于植物生理學(xué)和農(nóng)學(xué)（如水稻葉綠素濃度，玉米氮素狀況，葡萄藤等）相關(guān)研究。其測(cè)量對(duì)象可以是單子葉植物，雙子葉植物或多年生植物。這款設(shè)備簡(jiǎn)單易用，可進(jìn)a行實(shí)時(shí)和非破壞性測(cè)量。由于不需要校準(zhǔn)標(biāo)定和事先的樣品制備，測(cè)量工作可在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)完成。此外，該設(shè)備在各種溫度的和環(huán)境光照條件下均可正常使用。系統(tǒng)采用專利設(shè)計(jì)，光學(xué)傳感器可進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速、無(wú)損測(cè)量葉片中的葉綠素、多酚以及花青素。