硒缓解镉对白术伤害的生理生化机制探讨论文

时间:2023-01-02 01:26:37
硒缓解镉对白术伤害的生理生化机制探讨论文

硒缓解镉对白术伤害的生理生化机制探讨论文

镉是常见的重金属污染物,可通过农药化肥、污水排放或灌溉等多种方式对土壤造成污染。土壤中的镉通过作物的吸收富集对作物产生不良的影响,严重时会导致作物生长受抑、枯萎甚至死亡[1].硒是植物生长发育的有益元素[2],对镉有拮抗作用,相关研究表明添加硒元素能减少植物对镉的吸收[3 -4],并且增强植物抗氧化能力[5 -6],从而在一定程度上能缓解镉对植物的毒害。白术 ( Atractylodes macrocephalaKoidz. ) 是菊科多年生植物,以根茎入药,能健脾益气、燥湿利水、止汗、安胎,用于脾虚食少、腹胀泄泻、痰饮眩悸、水肿、自汗、胎动不安[7].湖北省咸丰县是白术的重要产地之一,然而咸丰县白术产区的土壤重金属调查结果表明,部分土地存在镉污染问题[8],而土壤镉超标会影响白术的生长以及药材的品质。本研究以白术幼苗为材料,研究硒对镉胁迫下白术幼苗生理特性的影响,旨在探讨硒缓解镉对白术伤害的生理生化机制,以期为中药材种植的重金属污染防治提供理论依据,从而实现中药材的优质、安全种植。

1 材料与方法

1. 1 试验材料与处理

选取当年成熟的白术种子,在 25 ℃下暗培养 7 d 催芽,挑选整齐一致的白术幼苗进行下列不同条件的水培: 在 1/2Hoagland's 营养液中分别加入 4 μmol / L Na2SeO3 ……此处隐藏1409个字……性,包括活性氧( ROS) 的产生,从而对植物造成过氧化伤害,并影响植物生长。在本试验中,镉胁迫导致白术叶片部位积累了过量的镉元素,同时叶片的氧自由基代谢失去平衡,产生大量的活性氧,导致白术幼苗遭受较为严重的过氧化损伤,并使生长受抑制。

许多研究表明,硒可通过调节植物的抗氧化酶系统[14 -15]或减少植物对镉的吸收[16 -17]来缓解镉造成的逆境胁迫。在本研究中,在不同浓度的镉处理中加入相同浓度的硒产生了不同的结果。在较低浓度的 Cd1 处理中加入硒元素后,白术叶片的镉含量显着下降; 同时抗氧化酶系统也有较大变化,虽然 CAT 活性减弱,但 SOD、APX、POD 活性显着增强,过氧化氢和丙二醛含量显着下降; 白术植株鲜质量显着上升,表明硒有效缓解了镉引起的逆境胁迫。而在较高浓度的 Cd2 处理中加入硒元素后,白术叶片的镉含量几乎不变; 同时 CAT 活性也减弱,尽管 SOD 和 APX 活性显着增强,但过氧化氢和丙二醛含量继续上升; 白术植株鲜质量进一步下降,表明此时的硒加剧了镉引起的逆境胁迫。这 2 种不同的结果说明硒主要通过减少白术叶片对镉的吸收来缓解镉胁迫,而抗氧化酶系统在硒缓解镉胁迫中发挥的作用尚有待深入研究。

另外,在 2 个不同浓度的镉处理中加入相同浓度的硒元素后,叶片对硒元素的吸收变化显着,Cd2 处理的叶片硒含量明显高于 Cd1 处理。由于普通植物对硒很敏感,一般低浓度的硒就能对普通植物产生毒害[18],因此推理在 Cd2 处理中该浓度的硒和镉产生了协同作用,加剧了 Cd2 处理的逆境胁迫程度。

综上所述,在遭受镉胁迫时,硒主要通过减少叶片对镉元素的吸收来保护白术幼苗; 同时,硒对镉的拮抗作用取决于适宜的浓度。

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