铀胁迫对不同苔藓光合特性及矿质营养代谢的影响

【目的】研究铀污染对苔藓植物的叶绿素荧光生理特性和矿质元素积累的影响,筛选用于环境铀污染监测和修复研究的苔藓品种。【方法】以灰藓原变种、大羽藓和东亚砂藓为生物材料,分析不同铀胁迫浓度下(0、2.5、5、10、20 mg/L),3种苔藓叶绿素含量、叶绿素荧光参数、铀累积量及矿质营养代谢差异。【结果】3种苔藓的叶绿素含量与铀胁迫浓度呈反比关系,其中大羽藓表现出对铀胁迫较高的敏感性,其叶绿素含量最先受到显著抑制,降幅最大。铀胁迫对大羽藓的最大光学量子产量Fv/Fm、有效量子产量Y(Ⅱ)、光化学淬灭系数qP和非光化学荧光淬灭系数qN均表现为抑制作用,对灰藓原变种Y(Ⅱ)、qP、qN和东亚砂藓的Y(Ⅱ)、qP表现为“低促高抑”作用;对东亚砂藓的qN表现为促进作用。大羽藓的铀累积量在低中高浓度铀胁迫下均显著高于灰藓原变种和东亚砂藓,铀累积量与3种苔藓的叶片绒毛长度呈正比。一定浓度铀胁迫能促进苔藓植物对K元素和Ca元素的吸收,胁迫浓度过高则会抑制。【结论】叶绿素含量、叶绿素荧光生理特性和大量元素K、Ca含量可作为筛选苔藓植物监测和修复环境铀污染的生理指标;大羽藓对铀胁迫敏感性强于灰藓原变种和东亚砂藓,对铀的累积能力也优于灰藓原变种和东亚砂藓,可作为监测以及修复环境铀污染的优选苔藓植物。

铀胁迫对不同苔藓生长及抗氧化系统的影响

【目的】研究苔藓植物对铀的积累特性及抗氧化酶系统的应答机制。【方法】采用溶液培养法,用含有不同浓度(0、5、10、15、20 μmol/L)铀溶液处理3种苔藓(大灰藓、大灰藓小型变种、砂藓)植株体72 h后,观察苔藓植物生长状况;测定苔藓植物体内铀累积量及可溶性蛋白、游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量;测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性。【结果】铀对苔藓植物茎叶有一定的毒害作用,表现为茎叶发黄发黑,出现不同程度的萎缩现象,而对其假根无显著影响;3种苔藓中,大灰藓小型变种对铀的累积能力最强,在铀浓度为20 μmol/L时可达3 440.67 mg/kg(DW),生物富集系数(BCF)达0.43。中低浓度铀胁迫(5~10 μmol/L)对3类苔藓植物可溶蛋白及脯氨酸含量的累积有一定的促进作用,高浓度铀胁迫(15~20 μmol/L)对其有显著破坏作用。3种苔藓MDA含量随着铀浓度的增加显著上升。3种苔藓抗氧化酶活性均表现为低浓度(5~10 μmol/L)刺激正向应答,高浓度(15~20 μmol/L)产生抑制作用。【结论】铀胁迫对苔藓植物生长状况、抗氧化酶系统有显著影响。其中,大灰藓对铀胁迫的敏感性高于大灰藓小型变种与砂藓;大灰藓小型变种表现出一定的耐铀能力与富集能力,具有应用于铀矿山苔藓结皮-超富集植物联合修复的潜力。