镉镍胁迫对三种草本植物生长的影响及TiO2 NPs对其缓解效应研究.pdf

镉镍胁迫对三种草本植物生长的影响

及TiONPs对其缓解效应研究

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中文摘要

以三种草本植物高羊茅（Festucaarundinacea）、杂交狼尾草（P.americanum×P.

purpureum）和黄花草木樨（Melilotusofficinalis）为研究材料，通过探究镉镍胁

迫下三种草本植物的生长情况，以期寻找一种安全、可靠的植物修复方法修复镉

镍污染，为山西省矿区及焦化厂的绿化治理提供科学依据和理论支持，因此本研

究采用种子萌发试验对镉镍胁迫下的三种草本植物进行筛选，选取耐受性较强的

两种草本植物杂交狼尾草和高羊茅进行幼苗生长试验，通过对幼苗形态和生理指

标综合评判获得耐镉镍胁迫的优势物种杂交狼尾草，在此基础上探究TiONPs

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（二氧化钛纳米颗粒）对强化杂交狼尾草修复镉镍污染的效果。主要结果如下：

(1)种子萌发试验结果表明：随着镉镍单一及复合胁迫浓度的增加，各植物

的萌发指标（发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数）和生长指标（根长、芽长、

总鲜重和总干重）均下降，当镉浓度为200mg/L、镍浓度为300mg/L和镉镍复

合(Cd200mg/L+Ni300mg/L)时降至最低。其中镉胁迫下三种草本植物的发芽率

均在浓度为10mg/L增至最大，杂交狼尾草的所有萌发及生长指标均下降幅度最

小。镍胁迫下三种植物的活力指数在浓度为10mg/L时达到最大，高羊茅的发芽

率和发芽势、杂交狼尾草的发芽指数和活力指数、杂交狼尾草的总鲜重和根长、

高羊茅的总干重和芽长下降最小。镉镍复合胁迫下杂交狼尾草的所有萌发指标和

总鲜重干重及根长、高羊茅的芽长下降最小，同时复合胁迫下三种植物的种子萌

发情况整体上弱于单一胁迫。通过对三种植物的耐镉镍能力进行隶属函数综合评

价，表明种子萌发条件下三种草本植物中杂交狼尾草的耐性最强，黄花草木樨的

耐性最弱。

(2)幼苗生长试验结果表明：随着镉镍单一及复合胁迫的加深，两种草本植

物的株高、根长、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重均降低，

并在浓度最高时降至最低，同时两种植物叶片中的MDA和超氧阴离子含量均随

着镉镍浓度的升高而增加并在胁迫浓度最高时达到峰值，两种草本植物叶片中的

SOD、POD和CAT活性均呈先升后降的趋势。杂交狼尾草的叶绿素a、叶绿素

b、类胡萝卜素和总叶绿素含量在最高单一镉及复合浓度时与高羊茅相比下降幅

度最小。杂交狼尾草和高羊茅在复合胁迫下的形态指标整体上要低于单一胁迫，

叶片中的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量整体上也要低于单一胁迫，两者叶

片中的MDA和超氧阴离子含量在复合胁迫下的含量整体上高于单一胁迫，表明

复合胁迫对两种草本植物的伤害程度要高于单一胁迫，镉镍复合胁迫表现为协同

作用。通过对不同胁迫处理下两种草本植物的形态生理生化指标进行主成分分析

和隶属函数来评价两种草本植物的耐镉镍能力，结果表明单一镉胁迫和镉镍复合

胁迫下杂交狼尾草的抗逆性大于高羊茅，镍胁迫下高羊茅的抗逆性大于杂交狼尾

草。

(3)TiONPs对镉镍胁迫下的杂交狼尾草缓解试验表明：单一TiONPs处理

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下对杂交狼尾草的生长表现为低浓度有促进作用，高浓度TiONPs处理后与对

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照相比无显著差异。TiONPs与镉镍联合处理时加强了杂交狼尾草的生长能力，

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表现为杂交狼尾草在镉镍胁迫下的幼苗生物量和叶绿体色素含量增加，杂交狼尾

草中的MDA含量、超氧阴离子含量和电导率降低，缓解了镉镍单一及复合胁迫

对杂交狼尾草的伤害程度。主成分分析综合得分结果表明当杂交狼尾草处于单一

镉胁迫和镉镍复合胁迫下，TiONPs浓度为180mg/L时缓解效果较好，镍胁迫

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