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大气湿沉降镉在上海青叶片上的积累及微界面迁移机制

大气沉降；镉；亚细胞组分；形态分布

上海青作为常见叶菜，易吸收积累土壤Cd及大气沉降态Cd。为探索上海青叶片对于大气湿沉降态Cd的吸收机制，进行大气湿沉降模拟试验，研究了土培和基质培两种方式下，不同年沉降通量(30、60、90、120 g/ha)大气湿沉降Cd对上海青生长情况、抗逆反应和体内Cd积累、叶片Cd不同形态分布与亚细胞分布特征的影响，并通过TEM观察上海青叶片亚细胞的损伤情况。试验结果显示，随着沉降通量的增加，两种培养条件下，均发现上海青株高、鲜重及叶片含水率降低，叶绿素含量和可溶性蛋白含量先升后降，丙二醛含量增加，土培上海青过氧化氢酶活性和基质培上海青超氧化物歧化酶活性显著提升，通过进一步TEM观察发现，沉降处理下细胞中叶绿体的类囊体膜和线粒体外膜等膜结构被严重破坏。可见低浓度Cd促进植物生长，但随着沉降通量增加，细胞逐渐受到Cd沉降的破坏，影响植物生长，上海青则是利用抗氧化酶系统清除过量活性氧缓解大气沉降Cd胁迫。与对照相比，根部Cd含量均无明显差异，但低沉降通量即可显著增加基质培上海青地上部Cd含量，高沉降通量显著增加土培上海青地上部Cd含量，大气沉降Cd对上海青叶片Cd积累的贡献率随沉降通量的增大而显著增加，两种栽培方式贡献率差异明显，可见叶片直接吸收了大气沉降中的Cd，在几乎完全排除根系Cd吸收时上海青叶片的Cd积累完全来源于叶面。Cd在上海青叶片中以氯化钠提取态为主要存在形态，随模拟沉降通量的增大，上海青叶片内的Cd出现向高迁移活性形态转化的趋势，表明Cd更多在细胞壁中与果胶和蛋白质结合，迁移能力与生物毒性更强，同时，研究发现Cd在叶片亚细胞组分中主要分布在细胞壁和可溶性组分，随模拟沉降通量上升，Cd在细胞壁中的比例增加，在可溶性组分中的比例降低，可见上海青对Cd固持主要依靠细胞壁加强。本研究比较了作物叶片亚细胞Cd分配与Cd在作物体内迁移能力的关系，从微观层次上探明了大气沉降Cd在植物体内迁移机制。