具有高鎘適應性的入侵草的葉片功能特性

摘要

人類工業(yè)化和城市化導致的重金屬（HM）污染以及植物入侵可能嚴重威脅當?shù)刂参锏纳�長和適應。外來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模式。然而，目前尚不清楚外來入侵植物在污染環(huán)境中是否比本地植物具有優(yōu)勢，以及這種生長模式是否取決于其葉片功能特性的適應。在這里，我們選擇了兩對入侵的外來和本地草，在中國，它們自然共存，通常生長在受污染的土壤中。為了評估鎘（Cd）對葉片結構和生理特性的影響，我們在沒有或含有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)出類似的葉片結構和生理特性模式，以響應鎘生物濃度的變化。入侵植物的可量化葉片結構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）在兩個物種之間沒有顯著差異。葉綠素熒光參數(shù)降低，除了光系統(tǒng)II的量子產(chǎn)量（ΦPSII）和開放光系統(tǒng)II（qP）的比例（在鎘脅迫條件下，這兩個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。入侵草對本地植物的高鎘適應表明，入侵植物具有最佳的葉片結構和生理特性，這使它們能夠比本地植物更快地適應脅迫條件和捕獲資源。這項研究進一步強調(diào)了外來植物在引入范圍內(nèi)受污染土壤環(huán)境中的潛在入侵。在一定程度上，一些非侵入性外來植物可能會適應含金屬環(huán)境，并在受污染環(huán)境中的植物修復項目中充當重金屬超積累的候選植物。
 

關鍵詞：生物富集因子，鎘，葉片功能特性，植物修復，生理反應
 

Dualex是一款源自于法國國家科學院 (CNRS)及巴黎第十一大學技術，由奧地利PESSL公司生產(chǎn)（原法國Force-A公司）開發(fā)的新型多功能葉片測量儀。它可同時準確測量葉片的葉綠素含量、葉片表層的類黃酮和花青素含量，適用于植物生理學和農(nóng)學（如水稻葉綠素濃度，玉米氮素狀況，葡萄藤等）相關研究。其測量對象可以是單子葉植物，雙子葉植物或多年生植物。這款設備簡單易用，可進a行實時和非破壞性測量。由于不需要校準標定和事先的樣品制備，測量工作可在實驗室或現(xiàn)場完成。此外，該設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)采用專利設計，光學傳感器可進行簡單、快速、無損測量葉片中的葉綠素、多酚以及花青素。