具有高鎘適應性的入侵草的葉片功能特性

摘要

人類工業化和城市化導致的重金屬（HM）污染以及植物入侵可能嚴重威脅當地植物的生長和適應。外來入侵植物物種通常在引入范圍內的非污染環境中表現出與其功能特征一致的生長模式。然而，目前尚不清楚外來入侵植物在污染環境中是否比本地植物具有優勢，以及這種生長模式是否取決于其葉片功能特性的適應。在這里，我們選擇了兩對入侵的外來和本地草，在中國，它們自然共存，通常生長在受污染的土壤中。為了評估鎘（Cd）對葉片結構和生理特性的影響，我們在沒有或含有80mg/kg鎘的土壤中種植了所有四種植物。入侵植物在所有三個器官（葉、莖和根）中都含有明顯更高濃度的鎘。它們顯示出比本地物種更高的莖、根轉移因子和生物富集因子（BCF），表明入侵物種是潛在的鎘超積累者。入侵植物積累的多酚氧化酶（PPO）水平高于本地植物，并表現出類似的葉片結構和生理特性模式，以響應鎘生物濃度的變化。入侵植物的可量化葉片結構特征顯著大于本地植物（氣孔密度和死葉數除外）。4周后，在鎘脅迫條件下，入侵植物的葉片生理特性、葉綠素含量和類黃酮含量也顯著高于本地植物，盡管氮平衡指數（NBI）在兩個物種之間沒有顯著差異。葉綠素熒光參數降低，除了光系統II的量子產量（ΦPSII）和開放光系統II（qP）的比例（在鎘脅迫條件下，這兩個物種的比例都增加了）。然而，在鎘脅迫下，入侵植物表現出比本地植物更高的熒光參數，并且在鎘脅迫中，入侵植物的熒光衰減大于本地植物。入侵草對本地植物的高鎘適應表明，入侵植物具有最佳的葉片結構和生理特性，這使它們能夠比本地植物更快地適應脅迫條件和捕獲資源。這項研究進一步強調了外來植物在引入范圍內受污染土壤環境中的潛在入侵。在一定程度上，一些非侵入性外來植物可能會適應含金屬環境，并在受污染環境中的植物修復項目中充當重金屬超積累的候選植物。
 

關鍵詞：生物富集因子，鎘，葉片功能特性，植物修復，生理反應
 

Dualex是一款源自于法國國家科學院 (CNRS)及巴黎第十一大學技術，由奧地利PESSL公司生產（原法國Force-A公司）開發的新型多功能葉片測量儀。它可同時準確測量葉片的葉綠素含量、葉片表層的類黃酮和花青素含量，適用于植物生理學和農學（如水稻葉綠素濃度，玉米氮素狀況，葡萄藤等）相關研究。其測量對象可以是單子葉植物，雙子葉植物或多年生植物。這款設備簡單易用，可進a行實時和非破壞性測量。由于不需要校準標定和事先的樣品制備，測量工作可在實驗室或現場完成。此外，該設備在各種溫度的和環境光照條件下均可正常使用。系統采用專利設計，光學傳感器可進行簡單、快速、無損測量葉片中的葉綠素、多酚以及花青素。