镉、铜及其复合胁迫对浮萍(Spirodela polyrrhiea(L.)Schleid)叶绿素荧光参数的影响

摘要

叶绿素荧光技术是以光合作用为理论基础，利用植物体内的叶绿素作为天然探针来研究植物的光合作用，生理状况及各种外界因子对其细微影响的新型活体测定和诊断技术。叶绿素荧光技术不需要破碎细胞，不损伤植物体，是间接研究光合作用简捷、可靠的方法，可以作为快速灵敏地检测植物对环境污染反应的有效手段。
　　 目前植物体内叶绿素荧光动力学已成为国际上的研究热点，但国内利用叶绿素荧光技术对植物在重金属胁迫条件下光合作用变化机制的研究相对较少。因此，本研究拟通过水培实验探讨浮萍(Spirodela polyrrhiea(L．)Schleid)在重金属胁迫条件下叶绿素荧光参数的变化，并结合传统光合色素指标来研究光合作用的变化机制，从而为利用浮萍快速监测水体重金属污染提供实验依据。研究结果表明：
　　 1．重金属镉胁迫降低浮萍最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII有效量子产量（ФPII）、相对电子传递速率(rETR)、光化学淬灭(qP)和质体醌库(Fv/2)，并且增加了非光化学淬灭(qN)和PSII水裂解端失活程度（Fo/Fv）的值，说明浮萍的PSII光合活性受到镉的抑制，可以通过启动热耗散机制来防止PSII系统受到进一步的伤害。Fo/Fv指标是反映光合损伤的灵敏指标。浮萍叶绿素含量随着镉胁迫浓度的增加而降低，叶绿素a和叶绿素b含量的下降幅度随着铜浓度的增加而有所增加，叶绿素a/b比值随着铜浓度的增加而增加，说明叶绿素a降幅大于叶绿素b。
　　 2．重金属铜对浮萍的生长的影响大于对光合作用的影响，这表现为铜胁迫下量子产量指标的变化不如镉胁迫敏感，但是浮萍的非光化学淬灭参数的大幅度上升，表明浮萍可能通过大幅度提高热耗散来保护PSII系统，减少铜对PSII系统的损伤。叶绿素a和叶绿素b含量的下降幅度随着铜浓度的增加而有所增加，叶绿素a/b比值随着铜浓度的增加而增加，说明叶绿素a降幅小于叶绿素b。
　　 3．重金属镉铜共同胁迫下，降低了浮萍最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII有效量子产量（ФPSⅡ）、相对电子传递速率（rETR）、光化学淬灭(qP)和质体醌库(Fv/2)，并且增加了非光化学淬灭(qN)和水裂解端失活程度(Fo/Fv)的值，说明浮萍的PSII光合活性受到镉铜的共同抑制，Fo/Fv指标仍是一个反映光合损伤的灵敏指标。叶绿素a和b随着胁迫浓度的增加而减少，且叶绿素a的减幅大于b。
　　 4．不论是先加入镉还是先加入铜的复合胁迫，浮萍的量子产量指标均有所减少，铜的加入没有减缓镉对浮萍的胁迫作用，镉的加入加重了对浮萍的胁迫，各荧光参数指标的变化与镉铜同时加入的胁迫相似。随着二者复合浓度的增加，叶绿素a和b下降越大。
　　 5．各种胁迫均对浮萍的生长起到了抑制作用，且浓度越大，抑制作用越明显。