多氯代有机污染物胁迫下植物某些根系分泌物的变化
多氯代有机污染物胁迫下植物某些根系分
泌物的变化
第46卷第1期中山大学(自然科学版)
2007年1月ACTASCIENTIARUMNATURALIUMUNIVERSITATISSUNYATSENI
Vo1.46No.1
Jan.2007
多氯代有机污染物胁迫下植物
某些根系分泌物的变化
万大娟'.,贾晓珊,陈娴
(1.中山大学环境科学与
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
学院,广东广州510275;
2.湖南师范大学资源环境科学学院,湖南长沙410081)
摘要:采用水培植物的方法,对以1,2,4-TCB和pp'-DDT为代表的PCOPs胁迫下黑麦草和大蒜的某些根系分
泌物含量变化进行了研究.结果表明:受不同类型和浓度PCOPs胁迫下的植物某些根系分泌物产生了相应变化.
pH值呈现先降低后升高的趋势;较低浓度PCOPs胁迫能促进植物对可溶性总糖,有机酸和氨基酸的分泌,而在
较高浓度PCOPs胁迫下对植物根系分泌可溶性总糖,有机酸和氨基酸产生了抑制作用;根系分泌物的变化情况
随PCOPs的类型和浓度不同而异.
关键词:PCOPs;胁迫;根系分泌物;黑麦草;大蒜.
中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:0529-6579(2007)01-0110-05
多氯代有机化合物性质稳定,难以被化学水解
和生物降解,属于持久性环境污染物….几乎所
有的多氯代有机污染物(PCOPs)都具有"致癌,
致畸,致突变"效应,在自然环境中长期残留和
经生物链富集会严重影响人类和环境生态系统健
康,因此被众多环保机构列入优先控制污染物黑 (灰)名单J.已有的研究结果表明_3J,人类生 态环境受到了PCOPs的持续污染,这为其污染控 制及修复机理的研究带来了沉重压力. 对PCOPs污染环境的修复研究目前主要集中 于采用物理,化学和生物的修复方法.植物修 复作为一种重要的修复方法,因直接利用绿色植物 系统,通过转移,降解或保持的方式修复污染环 境,与其它方法相比具有独特的优点.本课
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
组的前期研究结果也表明_】,种植植物能修复受 PCOPs污染的土壤,有良好的修复效果,其修复机 理可能与种植植物后根际环境的变化有关.但对于 PCOPs胁迫下植物根系分泌物的变化研究,尚未见 报导.本文采用研究和应用相对较多,对受有机化 合物污染环境有一定修复能力的黑麦草"和高 等作物大豆为供试植物,以1,2,4一三氯苯(TCB) 和pp'-滴滴涕(DDT)为PCOPs的典型代表,通过 水培试验初步研究了受不同浓度PCOPs胁迫下植 物某些根系分泌物的变化情况,从而为进一步深入 探讨持久性有机化合物污染环境的植物修复机理提 供依据.
1材料与方法
1.1供试材料
供试植物:黑麦草(Loliumm~tiflorumLam.)
和大豆(GlycinemaxMerr.)种子购于湖南省安乡 种子公司.
试剂:1,2,4-TCB和pp'-DDT(德国Dr.Ehren— storfer,Augsburg公司).
1.2研究方法
试验
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
为期12d的水培试验,将苗龄为10
d的黑麦草和大豆移入不同浓度PCOPs处理的水培 溶液中,分别为24彬盆(黑麦草)和4盆
(大豆),同时设置对照处理(不种植物).于培养
后0,2,4,8,12d测定培养液pH值,培养12d
后将植物取出,除去胚乳,用无菌去离子水清洗根
部后放入25mL刻度试管.加无菌去离子水浸没根
部,分别为6彬20mL(黑麦草)和1株/20mL
(大豆),置于20~C恒温培养箱中培养24h后取出
植物,将收集的根系分泌物溶液定容到20mL,密
封冷冻保存待测.
试验设10种不同污染程度的处理:CK(不添
力?1,2,4-TCB和PP一DDT),To.25(添力?1,2,4-TCB 含量为0.25mg?L),T25(添加1,2,4-TCB含
量为2.50mg?L),T25(添加1,2,4-TCB含量为
$收稿日期:2006—04—19
基金项目:国家"985"工程二期项目(32000-3253282);中山大学重点资助项目 作者简介:万大娟(1976年生),女,讲师;通讯联系人:贾晓珊;E—
mail:eesjxs@mail.sysu.edu.cn
第1期万大娟等:多氯代有机污染物胁迫下植物某些根系分泌物的变化11l
25.00mg?L),D0.25(添加PP"-DDT含量为
0.25mg?L),D2.5(添加pp"-DDT含量为2.50
mg?L),T25(添加pp=DDT含量为25.00mg? L),TDo25(添加】,2,4-TCB和pp=DDT含量均
为0.25mg?L),TD25(添~JIll,2,4-TCB和pp'-
DDT含量均为2.50mg?L),TD25(添Mill,2,4一
TCB和pp'-DDT含量均为25.o0mg?L).各处理
重复3次.
1.3分析方法
待测液pH值采用电位法,可溶性总糖采用蒽 酮比色法?,有机酸采用气相色谱FID
检测
工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训
法n,氨基酸采用甲醛滴定法进行测定.分析 结果以植物干质量进行计算和比较.
2结果与讨论
植物根系分泌物是保持根际微生态系统中活力 的关键因素,也是根际微生态系统中物质迁移和调 节的重要组成部分,主要包括无机离子,质子以及 大量的有机物质,如:糖类,氨基酸,有机酸等, 该类物质的分泌能有效改变根际环境状况?. 2.1pH的动态变化
pH值是根际环境变化的重要指标,与根际微 7r
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(a)黑麦草T处理
生态系统的改变相关【】.图1的结果表明,在1, 2,4-TCB胁迫下,黑麦草水培溶液pH在0—8d内 持续下降,8d后回升,但0.25和2.5mg?L 1,2,4-TCB处理仍维持在较低浓度;大豆水培溶液
pH则在0,4d呈下降趋势,之后回升,且变化趋 势较小.这一研究结果表明,较低浓度的】,2,4一 TCB和pp'-DlYr胁迫能促进植物根系对氢离子的分泌. 在添加Pp"-DDT后,黑麦草和大豆水培溶液 pH在0—4d呈下降趋势,之后回升,且黑麦草水 培溶液的变化趋势较大豆明显.4d后,以25mg ?
L浓度处理黑麦草和三个浓度处理大豆的水培 溶液pH升高,12d时达到较高水平,因此在该浓 度pp'-DDT胁迫下能抑制根系氢离子的分泌. 1,2,4一TCB和PP"-DDT混合胁迫下,除25mg ?
L一污染物处理黑麦草(该处理的植物在培养12 d内已死亡,水培液pH在8d后突然下降),其他 水培溶液pH均在0,4d下降,之后回升.4d后, 除0.25mg?L污染物处理黑麦草的水培溶液pH 能维持在较低水平,其他均上升到较高值,因此一 定浓度1,2,4-TCB和pp'-DDT混合胁迫也能明显抑 制植物根系氢离子的分泌.
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图1水培溶液中pH的变化
Fig.1ChangesofpHinwatermedium
2.2总糖的变化
图2反映了PCOPs胁迫下植物根系分泌糖类 的情况,研究表明,在添Mill,2,4-TCB后,黑麦草 根系分泌物中可溶性总糖含量升高,0.25,2.5和 25mg?L三个浓度处理均高于未添加污染物的对 照处理;而大豆根系分泌物中可溶性总糖含量仅在
0.25mg?L,1,2,4-TCB胁迫下升高.
相对于对照处理,在不同浓度PP"-DDT胁迫 下,黑麦草和大豆根系分泌物中的可溶性总糖含量 仅在0.25mg?L浓度pp'-DDT胁迫下升高,其他 均下降.
1,2,4-TCB和PP=DDT混合胁迫下,与对照处 理相比,黑麦草的0.25和2.5mg?L一和大豆 0.25mg?L浓度污染物处理的根系分泌物中可溶 性总糖含量升高,其他均下降.
大豆的25mg?L浓度pp'-DDT处理,黑麦草 的25mg?L浓度混合污染物处理和大豆的2.5 和25mg?L浓度混合污染物处理由于植物死亡 或萎蔫,未检测出可溶性总糖.
本研究结果表明,在不同浓度1,2,4-TCB,较
ll2中山大学(自然科学版)第46卷
低浓度ppCDDT和混合污染物胁迫下能促进植物对 糖类的分泌,而较高浓度PP"-DDT和混合污染物胁 迫则会影响植物根系活性,抑制糖类的分泌. 2.3有机酸的变化
在PCOPs胁迫下,植物根系对有机酸的分泌 情况如图3所示.在添加不同浓度的1,2,4一TCB和 pp'-DDT后,黑麦草根系分泌物中乙酸,丙酸和丁 酸含量在0.25和2.5mg?L浓度1,2,4一TCB或: DDT单独胁迫下高于对照处理,而在25mg?L 浓度1,2,4-TCB或PP:DDT单独胁迫下则低于对照 .D
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处理.0.25mg?L浓度混合污染物胁迫下,乙酸 和丁酸含量高于对照处理,其他低于对照处理.这 表明低浓度PCOPs能促进黑麦草根系对有机酸的 分泌,而较高浓度PCOPs则对黑麦草根系分泌有 机酸有抑制作用.
在不同浓度1,2,4一TCB和PP"-DDT胁迫下,大 豆根系分泌物中乙酸,丙酸和丁酸含量均低于未添 加污染物的处理,因此添加不同浓度的PCOPs均 会抑制大豆根系分泌有机酸.
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}_tL一L一一CKD025D25D25CKTD025TD25TD25
处理
图2根系分泌物中糖类含量的变化
Fig.2Contentsofsugarinrootexudates
CKDo25D25D25CKTD.25TD25TD25
处
图3根系分泌物中部分有机酸含量的变化 Fig.3Contentsoforganicacidinrootexudates
2.4氨基酸的变化
图4为PCOPs胁迫下植物根系分泌氨基酸的 变化情况,在1,2,4-TEB和pp.:DDT单独胁迫下, 黑麦草根系分泌物中氨基酸含量升高,0.25,2.5 和25mg?L三个浓度处理均高于未添加污染物 的处理;而添加PCOPs处理后的大豆根系分泌物 中氨基酸含量则低于未添加污染物的处理.这表明 单独添加1,2,4-TCB和pp'-DDT对黑麦草根系分泌 氨基酸有一定的促进作用,而对大豆根系分泌氨基 酸有抑制作用.
在1,2,4-TCB和PP"-DDT混合胁迫下,黑麦草 的0.25和2.5mg?L和大豆0.25mg?L浓度 混合污染物处理的根系分泌物中氨基酸含量高于未 添加污染物的处理,其他则低于未添加污染物的处 理.因此低浓度PCOPs混合胁迫下,黑麦草和大 豆根系分泌氨基酸增加,而较高浓度PCOPs混合 胁迫则抑制根系分泌氨基酸,且混合污染物胁迫有 促进大豆根系分泌氨基酸的作用.
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第1期万大娟等:多氯代有机污染物胁迫下植物某些根系分泌物的变化113
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处理
图4根系分泌物中氨基酸含量的变化 Fig.4Contentsofaminoacidinrootexudates
25mg?L浓度pp"-DDT处理大豆,25mg? L-I浓度混合污染物处理黑麦草,2.5和25mg? L浓度混合污染物处理大豆,由于植物死亡或萎 蔫,未检测出氨基酸.
3结论
不同类型和浓度PCOPs的胁迫对黑麦草和大 蒜的某些根系分泌物产生了一定的影响,pH值,
可溶性总糖,有机酸和氨基酸含量均有不同程度的
变化,主要表现为:pH值呈现先降低后升高的趋
势;较低浓度PCOPs胁迫能促进植物对可溶性总
糖,有机酸和氨基酸的分泌,在较高浓度PCOPs
胁迫下则相反;根系分泌物的变化情况随PCOPs
的类型和浓度不同而异.因此,较适宜浓度PCOPs
的存在能促进植物根系分泌物的产生,而较高浓度
PCOPs的存在对植物根系分泌物的产生有一定的抑
制作用,甚至影响植物的正常生长.
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(下转第118页)
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ll8中山大学(自然科学版)第46卷
YearlyMeanPanEvaporationInterpolationMethod
BasedonBackPropagationNeuralNetworkModel
WANGZhao—li,CHEN
(CenterforWaterResourcesandEnvironment,Sun
Xiao—hong,LIYah
Yat—senUniversity,Guangzhou510275,China)
Abstract:ThespatialdistributionofyearlymeanpanevaporationandtherelationshipsbetweenitandDEM&oth—
er~ctorsextractedfromDEMareanalyzedusingpanevaporationdatasetof117panevaporationstationsinGuang—
dongprovince,monthly1980—
2000.BymeansofDEM&GIStechnology,thispaperprovidesanewmethodbased ontheBackPropagationmodelofNeuralNetworkforspatialinterpolation(BPNNSI)ofyearlymeanpanevapora—
tion.Itisassumedthatthespatialdistributionofyearlymeanpanevaporationistheresultoftheinteractionofvari—
OUSfactorsandcanbemodeledasacomplexnon—
linearfunction.So,throughtheBPNNSImodel,wecanuse
thosefactorsasinputparameterstosimulatethespatialdistributionofyearlymeanpanevapor
ation,andtheexpect—
antoutputwillbethevaluesofyearlymeanpanevaporation.TheresultsofapplicationinGuangdongprovincere—
vealthat:?ehighestvalueofrelativedifferenceis一
11.6%,thelowestvalueis0.36%andtheaveragevalue
is3.15%;Correlationcoe侬cientbetweentheobselvedvaluesandmodelingvaluesis0.93.
?Comparedwithoth—
ermodelsgenerallyused(suchasIDWandKRIGING),theBPNNSImodelshowsthehighestmodelingandpre—
dictionprecisionbecauseofitscomplexcapabilitiesofnonlinearmapping.TheBPNNSImethodnotonlycanbe
appliedtosurfaceinterpolationofyearlymeanpanevaporation,butalsocanbeusedforgeneratinghighspatialres—
olutiondatasets.Ifcanbetterreflectregionalandspatialfeaturesofpanevaporationandexplainthequantitative
relationbetweenpanevaporationanditsaffectingfactors.
Keywords:panevaporation;backpropagationneuralnetworkmodel;DEM;GIS;BPNNSI;Guangdongprovince
e;写石.,石石石;,石_',分#螨写蜗
(上接第113页)
EffectsofPCOPsonsomeRootExudatesofPlants
WANOaguan.,JIAXiao—shan,ChenXian.
(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,SunYat—
senUniversity,Guangzhou510275,China;
2.CollegeofResourceandEnvironmentScience,HunanNormalUniversity,Changsha410081,China)
Abstract:ChangesofsomerootexudatesofLoliummultiflorumandGlycine,删
withPCOPs(1,2,4-TCBandPP
:DDT)stresswerestudiedunderhydroponicconditions.Resultsshowedthatdifferenttypesandconcentrationsof
PCOPscouldaffectthecontentsofsugar,organicacid,aminoacidandpHvaluesofsomerootexudates.ThepH
valuesofwatermediumdecreasedinearlydays.Contents.
ofsugar,organicacidandaminoacidinrootexudates
increasedwithPCOPsoflowerconcentrationstressanddecreasedwithPCOPsofhigherconcentrationstress.
Keywords:PCOPs;stress;rootexudates;Loliummultiflorum:Glycine,