微囊藻毒素-LR对生菜非结构性碳水化合物代谢的影响

【目的】研究低质量浓度微囊藻毒素-LR(MC-LR)慢性暴露对生菜(Lactuca sativa)叶片及根系非结构性碳水化合物代谢的影响,为富营养化水体在生菜灌溉中的应用提供理论指导。【方法】以散叶生菜为试验材料,采用土培试验方法,设置不同质量浓度(0(对照组),1,5,10,30μg/L)MC-LR的水溶液灌溉生菜30 d,通过分析生菜叶片及根系中可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖)及淀粉含量、蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化,探讨生菜非结构性碳水化合物代谢对MC-LR慢性暴露的响应。【结果】10和30μg/L MC-LR组生菜对MC-LR的富集系数较5μg/L MC-LR组分别显著上升10.85%和17.83%(P<0.05),而对MC-LR的转运系数分别显著下降17.46%和13.85%(P<0.05)。与对照组相比,1μg/L MC-LR组生菜净光合速率显著提高了9.17%(P<0.05),叶片中果糖含量及根系中葡萄糖含量和淀粉酶(AMS)活性分别显著增加了52.71%,19.13%和37.01%(P<0.05);5,10和30μg/L MC-LR组生菜净光合速率提高,但差异不显著(P>0.05),叶片和根系中葡萄糖、果糖和蔗糖含量均显著增加(P<0.05),叶片中性转化酶(NI)活性分别显著降低了27.10%,38.01%和37.29%(P<0.05),淀粉合成酶活性分别显著增加20.92%,24.57%和30.28%(P<0.05),根系蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和AMS活性均显著增加(P<0.05)。【结论】1μg/L MC-LR水溶液灌溉对生菜叶片和根系中非结构性碳水化合物的分布和代谢影响较弱;而5~30μg/L MC-LR水溶液灌溉通过促进生菜根系淀粉分解和蔗糖代谢活性,维持体内较高浓度的可溶性糖,从而提高生菜的抗逆性。

环境浓度微囊藻毒素-LR对菖蒲无机氮吸收特性的影响

富营养化水体中存在的微囊藻毒素(microcystins,MCs)会对水生植物的营养吸收产生潜在威胁。为探讨MCs对水生植物无机氮吸收的影响,分析不同浓度微囊藻毒素-LR(MC-LR)暴露15 d后挺水植物菖蒲对无机氮的吸收特性及其动力学特征。结果表明,0.001 mg·L^(-1) MC-LR暴露条件下,菖蒲根系活力、根系生物量及细胞质膜(PM)H+-ATP酶活性均显著增加,MC-LR暴露对菖蒲的NO-3-N和NH+4-N吸收均有促进作用;0.01 mg·L^(-1) MC-LR暴露条件下,菖蒲根系活力、根系生物量及PM H+-ATP酶活性均有一定程度上升,菖蒲对NO-3-N的亲和力和吸收潜能下降,但对NH+4-N的吸收速率上升;0.03 mg·L^(-1) MC-LR暴露条件下,菖蒲根系活力、根系生物量及PM H+-ATP酶活性均显著下降,MC-LR暴露通过降低菖蒲对NO-3-N和NH+4-N的亲和力和吸收潜能来抑制其对无机氮的吸收。与NH+4-N相比,0.03 mg·L^(-1) MC-LR对NO-3-N吸收的抑制作用更强。MC-LR(0.001~0.01 mg·L^(-1))暴露对菖蒲NH+4-N吸收有不同程度的促进作用,而0.03 mg·L^(-1) MC-LR暴露对菖蒲的NH+4-N和NO-3-N吸收均产生明显抑制,对菖蒲生长及其氮的去除能力产生不利影响。