Pb、Zn和Cd复合重金属潜在超富集植物的筛选与胁迫响应特征

作者：范拴喜; 张楠; 孙旻涵; 侯宪东

来源：环境科学, 2023, 1-16.

DOI：10.13227/j.hjkx.202308262

• Pb
• Zn和Cd复合污染
• 超富集植物
• 生理特性
• 植物修复
• 聚合草
• 蓖麻

为了筛选Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物，对宝鸡市典型铅锌矿和冶炼厂区优势植物进行调查、采样和分析，初步筛选出一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物，并采用土培盆栽试验观测其在Pb、Zn和Cd复合重金属胁迫下叶绿素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素）、抗氧化酶（SOD、CAT、POD）和其他生理指标（MDA、脯氨酸）的响应特征，再通过大田试验，进一步验证并确定了其对Pb、Zn和Cd复合重金属的富集能力，以期为Pb、Zn和Cd复合重金属污染土壤修复提供科学依据和技术支撑。结果表明，野外调查发现聚合草对Pb、Zn和Cd的富集量、富集系数（BCF）和转移系数（TF）均满足国际上超富集植物指标限值要求，是一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物；土培盆栽试验显示，随着Pb、Zn和Cd复合重金属胁迫梯度的提高，聚合草叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低，直至胁迫梯度大于等于IV时，导致植物光合系统紊乱；蓖麻叶片中的叶绿素含量呈现“低促高抑”现象，而胁迫过高则激发了自身其他保护系统使得毒害减轻而升高；另外，与CK相比，聚合草和蓖麻的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素各自均存在显著性差异（P＜0.05）。聚合草和蓖麻叶片中的SOD酶活性均呈现先增加后降低再增加的趋势；聚合草叶片中CAT酶活性先升后降的趋势，呈现“低促高抑效应”，而蓖麻叶片中CAT酶活性呈现持续降低的趋势；聚合草叶片中POD酶活性总体呈现增加趋势，而蓖麻叶片中POD酶活性先升后降低再升高；聚合草叶片中MDA含量总体呈现下降趋势，而蓖麻叶片中MDA含量总体呈上升特征；此外，各胁迫梯度之间，聚合草和蓖麻的SOD、CAT、POD、MDA及脯氨酸均存在显著性差异（P＜0.05）。大田试验结果表明，聚合草对Pb、Zn和Cd的富集量、BCF和TF均可以达到超富集植物指标限值要求，是一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物种质资源，能作为Pb、Zn和Cd复合重金属污染土壤修复的优选植物。

• 单位
  西安交通大学; 宝鸡文理学院