镉胁迫对不同品种桑树种子萌发及幼苗生长的影响

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镉是五大重金属污染物之一,具有范围广、毒性大的特点,且易被植物吸收并转移到其自身体内,从而能达到修复土壤污染的作用,现已引起研究者的广泛关注。桑树对重金属镉具有一定的耐受性和转移能力,可用于修复镉污染土壤。本研究以10个桑树品种(桂桑5号、桂桑6号、蛋白桑、粤桑51号、桂桑优12号、69851、粤桑11号、桑特优2号、桂桑62号、沙2×伦109)为试验材料,探究不同浓度镉处理对桑树种子萌发及幼苗生长的影响,分析不同品种桑树对镉的富集和转移能力,同时利用隶属函数法对其耐镉性进行分析评价,以期筛选出耐镉性强的桑树品种。主要结果如下:1、在10个品种桑树种子的萌发实验中以0100 mg/L Cd2+浓度进行胁迫处理,结果发现:不同浓度镉处理对10个品种桑树的种子萌发具有不同程度的抑制作用。随着镉浓度的增加,种子萌发率、萌发指数、活力指数整体上逐渐下降,在低浓度镉处理(5mg/L)下,除粤桑11号和蛋白桑的萌发率与粤桑11号、桂桑优12号、桂桑6号的萌发指数较对照有小幅上升外,其余品种均下降,浓度越高,降幅越大,其中活力指数下降幅度高于萌发率和萌发指数,说明活力指数受重金属镉的抑制作用最明显。胚根和胚轴的生长随着镉浓度的增加而逐渐下降,在低浓度镉处理(5 mg/L)下,桂桑5号的胚轴长较对照显著增加50.48%,其余品种的胚根长及胚轴长均下降,浓度越高,降幅越大,其中胚根的下降幅度大于胚轴,说明镉处理下胚根受抑制程度大于胚轴。通过模糊数学中的隶属函数法综合计算10个品种的耐镉综合值,发现桂桑6号和粤桑11号的耐镉性最强,综合值分别为8.19和8.01,沙2×伦109最小,仅有1.94。聚类分析将10个品种分为三类:耐镉型:桂桑6号和粤桑11号,中等耐镉型:69851、桂桑优12号、蛋白桑、桑特优2号、桂桑优62号、桂桑5号和粤桑51号,敏感型:沙2×伦109。2、以桑树实生幼苗为试验材料,通过浇灌Cd2+浓度为0500 mg/kg的镉溶液,探讨镉对不同品种桑树幼苗生长的影响,结果发现:低浓度镉处理(5 mg/kg)对桑苗株高增量和总生物量的变化有促进作用,随后又逐渐降低;在高浓度(500 mg/kg)下株高增量和总生物量较对照显著下降,但粤桑11号的株高增量在镉处理下变化均不显著。生理指标中,不同品种桑树在不同镉处理下的变化趋势均不一样,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)、渗透调节物质(可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸)及逆境胁迫指标(MDA)的变化规律也因品种和镉浓度不同而存在差异,因此,不同品种桑树幼苗的耐镉性不能通过单一指标来评价。采用多指标的隶属函数法和标准差权重法来对不同品种桑树幼苗的耐镉性进行综合评价,最终以综合值D具体表现出来,D值越高,说明耐镉性越强,根据D值对9个品种桑树的耐镉性进行排序为:桑特优2号>桂桑6号>桂桑5号=桂桑优12号>蛋白桑=粤桑11号>桂桑62号>粤桑51号>69851。聚类分析分为三类:耐镉型:桑特优2号和桂桑6号,中等耐镉型:蛋白桑、桂桑5号、桂桑优12号,敏感型:粤桑11号,粤桑51号、69851和桂桑62号。3、采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定桑苗各器官中的镉含量,结果发现:随着镉浓度的增加,桑苗根、茎、叶中的镉含量也不断增加,但在任一浓度下,桑苗不同器官中的镉含量均表现为根>茎>叶,说明根部是桑苗积累重金属镉的主要器官,且在高浓度镉处理下,桂桑优12号根部的镉含量明显高于其余8个品种,高达109.27mg/kg,说明桂桑优12号根部吸收镉的能力较强。随着镉浓度的增加,不同品种桑树幼苗的转移系数表现为先上升后下降再小幅上升的趋势,各品种转移系数均值为0.1660.319,其中桂桑6号最高,69851最低;不同品种桑树幼苗根部富集系数的平均值在0.270.58范围内,其中桂桑优12号最高,其根部镉富集能力较强,粤桑51号最低,其富集能力较弱。不同品种桑树幼苗的地上部富集系数的平均值在0.080.17范围内,其中桂桑6号和桂桑优12号最高,达0.17。与根富集能力相比,桑苗地上部分的富集能力较弱,桑苗主要靠根部吸收并富集重金属镉。
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