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2种菊科植物对镉胁迫的生长和生理响应
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摘要：随着社会发展，各类污染问题随之而来，重金属污染便是其中之一。镉(Cd)作为一种污染范围及生物毒性很大的重金属，不仅会对土壤造成危害，且Cd随着工农业废水排出时，会给水体带
随着社会发展，各类污染问题随之而来，重金属污染便是其中之一。镉(Cd)作为一种污染范围及生物毒性很大的重金属，不仅会对土壤造成危害，且Cd随着工农业废水排出时，会给水体带来极大的污染，同时，由于Cd能够被植物吸收而进入食物链，因此其危害不仅仅是对水土和植物而言的，对动物、人类甚至各大生态系统都会带来严重影响[1]，如何有效合理修复Cd污染问题亟待解决。在治理重金属污染的众多方法中，相较于物理、化学方法，利用植物进行修复不仅能够改善污染问题，还能美化环境，而且成本低廉、操作简单、不会破坏土壤结构，这使得植物修复受到越来越多环保者的青睐[2]。Cd会对植物产生许多毒害作用，如抑制根系活力，降低叶绿素含量和叶绿体数量，降低碳同化能力和新陈代谢速率等[3-6]，筛选出耐Cd植物对利用植物修复Cd污染环境极为重要。
金盏菊(Calendulaofficinalis)、万寿菊(Tageteserecta)是园林绿化中常用的2种菊科草本观赏花卉，花期长、株型紧密、易栽培、好管理、适应性强，在生产中得到广泛应用。水培是一种利用营养液栽培植物的方式，可人为控制营养液中的养分、温度、溶解氧、酸碱度等环境条件[7]，相比传统土壤栽培而言，水培营养吸收有效性高，养分供应充分、迅速，在相关科研和生产中被得到广泛应用[8-9]。本研究通过水培方式，探讨营养液中添加不同浓度Cd对万寿菊、金盏菊生长、抗氧化酶活性及根系生长等生理特性的影响，分析万寿菊和金盏菊在水培条件下对Cd胁迫的生理响应机制，为其在Cd污染修复中的应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1 试验处理
供试万寿菊品种为“发现”、金盏菊品种为“棒棒”，其种子均来源于虹越花卉股份有限公司。2017年11月上旬进行播种，挑选大小规格均一、饱满的种子，经催芽后播种在海绵块中；将海绵块放入水培盆中，置于培养室内进行培养，温度保持在26～28 ℃，光照度为5 000～6 000 lx，光照时间为 12 h/d，培养液采用霍格兰营养液；当幼苗长出3～4张真叶时，挑选生长状况基本一致的幼苗移栽到含Cd(试剂为 CdCl2·2.5H2O)质量浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0 mg/L的不同营养液上进行水培，以Cd质量浓度为0.0 mg/L处理为对照(CK)，每处理5株幼苗，重复3次。
1.2 测定指标及方法
1.2.1 株高 移栽时及之后每隔7 d，采用数显游标卡尺测量株高，直至移栽28 d结束，植株株高增长量为培养28 d时植株株高与移栽时株高的差值。
1.2.2 根系生长指标 镉胁迫处理28 d，每处理随机选取植株3株，采用爱普生中国股份有限公司产Epson Perfection V700 Photo型扫描仪对其根系进行扫描，利用根系分析系统WinRHIZO得出总根长度、总根表面积、总根投影面积、根尖数。
1.2.3 丙二醛含量和保护酶活性 镉胁迫处理28 d，选取同一部位植株叶片，分别采用硫代巴比妥酸显色法、氮蓝四唑还原法、愈创木酚显色法、紫外分光光度法测定丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性[10-12]。
1.3 数据分析
采用Excel 2010软件对数据进行整理统计及图表制作。
2结果与分析
2.1 Cd胁迫对2种菊科植物株高增长量的影响
由图1可见，Cd胁迫处理下，金盏菊、万寿菊植株的生长受到不同程度影响，随Cd胁迫浓度的增加，2种菊科植物株高增长量呈先增后减趋势，0.5、1.0 mg/L低质量浓度Cd处理的2种菊科植物株高增长量都略高于对照，2.0、4.0 mg/L高质量浓度Cd处理的2种菊科植物株高增长量都略低于对照，低质量浓度镉胁迫可促进植株的生长，而高质量浓度抑制植株的生长；同一Cd质量浓度胁迫处理下，金盏菊株高增长量明显高于万寿菊。
2.2 Cd胁迫对2种菊科植物根系生长的影响
由表1可见，随Cd胁迫质量浓度的增加，2种菊科植物总根长、总根投影面积、总根表面积、根尖数等根系生长指标总体呈先增后减趋势；镉胁迫质量浓度为1.0 mg/L时，万寿菊的总根长、总根投影面积、总根表面积、根尖数相对最大，分别比对照增加68.56%、24.35%、35.52%、75.51%，而镉胁迫质量浓度为2.0 mg/L时，金盏菊的总根长、总根投影面积、总根表面积、根尖数相对最大，分别比对照增加37.44%、11.80%、25.06%、35.92%。
2.3 Cd胁迫对2种菊科植物叶片MDA含量保护酶活性的影响
2.3.1 MDA含量 由图2可见，随Cd胁迫质量浓度的增加，2种菊科植物叶片中MDA含量呈先增后减趋势；Cd胁迫质量浓度为0.5、1.0 mg/L时，万寿菊叶片MDA含量高于对照，且在Cd质量浓度为0.5 mg/L时MDA含量相对最高，为对照植株的 2.83倍，Cd胁迫质量浓度为2.0、4.0 mg/L时，万寿菊叶片中MDA含量低于对照；Cd胁迫对金盏菊叶片MDA含量的影响没有万寿菊明显，Cd胁迫质量浓度为 0.5 mg/L 时，金盏菊叶片中MDA含量高于对照，其他质量浓度胁迫处理均略低于对照。
文章来源：《花卉》 网址: http://www.hhqks.cn/qikandaodu/2020/1121/1306.html
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