U、Cd單一及復(fù)合污染對水芹生長和生理特性影響

姚天月，王　丹*，李澤華（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621000；2.西南科技大學(xué)核廢物與環(huán)境安全國防重點實驗室，四川綿陽621000）

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U、Cd單一及復(fù)合污染對水芹生長和生理特性影響

姚天月1，2，王丹1，2*，李澤華1，2
（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621000；2.西南科技大學(xué)核廢物與環(huán)境安全國防重點實驗室，四川綿陽621000）

摘要：通過土壤盆栽試驗研究不同濃度的U、Cd單一及其復(fù)合污染對水芹的生長、葉綠素含量、根系活力、細胞膜透性和MDA含量的影響。結(jié)果表明：與對照相比，隨U、Cd單一及其復(fù)合污染處理濃度的增加，水芹的生長受到顯著抑制（P＜0.05）；水芹葉綠素含量逐漸減少，其中以Cd元素對水芹葉綠素b脅迫作用最顯著；水芹根系活力在低濃度（15 mg·kg-1）時受到促進，而在高濃度（150 mg·kg-1）時受到抑制；葉片相對電導(dǎo)率處理組數(shù)據(jù)均顯著高于對照組，U脅迫作用強于Cd；葉片丙二醛含量與對照相比隨處理濃度的增加呈上升趨勢。比較U、Cd單一及其復(fù)合處理對水芹的脅迫效應(yīng)表明，高U高Cd（U150 mg·kg-1+Cd150 mg·kg-1）對水芹生長和生理影響最顯著，水芹在低濃度U、Cd脅迫下具有較好的抗逆性，因此，其在低濃度U、Cd單一及其復(fù)合污染的土壤修復(fù)方面具有潛在應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：水芹；鈾；鎘；生理特征

姚天月，王丹，李澤華. U、Cd單一及復(fù)合污染對水芹生長和生理特性影響,等.題目［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2016, 35（5）：871-877.

YAO Tian-yue, WANG Dan, LI Ze-hua, et al. Effects of single and combined pollution of uranium and cadmium on growth and physiological characteristics of Oenanthe javanica［J］. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35（5）: 871-877.

核電事業(yè)的迅猛發(fā)展為我們的生活帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，同時加劇了人們對鈾礦開采的力度。鈾是一種核素兼具輻射性和化學(xué)毒性［1］，鈾礦開采后的尾礦，廢渣、廢水的不合理排放和處理，可誘發(fā)嚴重的以鈾元素為主還伴有鎘、鋅、銅等其他重金屬元素的土壤和水體污染。因此，土壤重金屬污染并不是單一的，往往是多種重金屬并存的復(fù)合污染，并伴隨元素間的相互作用和生態(tài)效應(yīng)的綜合響應(yīng)［2］。鎘是一種有毒的重金屬，活性較強且易從土壤中向植物體轉(zhuǎn)移［3］，被植物吸收后便會沿著食物鏈轉(zhuǎn)移，最終危害人體健康。治理重金屬污染一直以來都是科研的熱點問題，植物修復(fù)技術(shù)是一項具有前瞻性的修復(fù)技術(shù)，以植物忍耐和積累或是超量積累某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利用植物吸收環(huán)境中的污染物從而達到治理環(huán)境的目的，以綠色環(huán)保成本低廉等多種優(yōu)勢而被應(yīng)用于治理土壤重金屬污染。然而，該技術(shù)的成功應(yīng)用還有賴于更多的科學(xué)實驗、大田示范工程和技術(shù)體系的集成。

水芹屬傘形科多年生草本植物，富含多種營養(yǎng)元素，是一種栽培廣泛且常見的葉菜類蔬菜。水芹能分泌豐富的脂溶性根系分泌物，可有效去除土壤中有機物［4］，對重金屬元素具有一定富集能力，屬于高富集蔬菜［5］。本研究以水芹為材料，以植物提取技術(shù)為主要研究手段，模擬土壤污染盆栽試驗，研究U、Cd單一及其復(fù)合污染對水芹的生長和生理特性的影響，了解植物抗鈾、鎘脅迫機理，為植物修復(fù)鈾鎘污染的開展和應(yīng)用提供理論支持。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試植物為水芹［Oenanthe javanica（BI.）DC］，種子購于綿陽市農(nóng)資批發(fā)市場。

U的施加形式為UO2（CH3CO2）2·2H2O（分析純，湖北楚盛威化工有限公司）；Cd的施加形式為CdCl2· 2.5H2O（分析純，四川生科力有限公司）。試驗用土采自西南科技大學(xué)后花園表層土（0～20 cm），土壤類型為黃壤土，其pH6.98，有機質(zhì)含量5.86 g·kg-1，堿解氮、有效磷、有效鉀含量分別為51.67，7.21，21.21 mg· kg-1。土樣經(jīng)自然風(fēng)干，剔除草根、碎石，壓碎混勻后，過1 cm篩，靜置備用。

1.2試驗方法

1.2.1水芹苗的培育

選擇均勻飽滿無病蟲害的水芹種子，進行常規(guī)大田育苗，嚴格控制水肥管理，待幼苗生長至約12 cm，選擇長勢一致且大小均勻的水芹苗備用。

1.2.2試驗設(shè)計

試驗采用土壤盆栽方式，在四川綿陽西南科技大學(xué)溫室棚進行。首先，每次定量稱取3 kg備用土壤移入塑料盆（口徑20 cm，高20 cm，底部有孔，帶托盤），并向其施澆清水至田間持水量的60%左右，平衡1周后，把相應(yīng)濃度的UO2（CH3CO2）2·2H2O和CdCl2· 2.5H2O配成溶液，均勻澆灌在栽培盆中（利用托盤將滲出液回收澆灌），處理濃度以純的U和Cd計，單位為mg·kg-1，以不添加U、Cd元素為對照（CK），其余處理保持一致。待沉降2周后，將各處理下的盆土充分攪拌至U、Cd離子與土壤均勻混合，然后將備用水芹苗（高12 cm）移栽至U、Cd處理的栽培盆中，保持含水量為田間持水量的60%～70%。根據(jù)《中國土壤元素背景值》中的數(shù)據(jù)，我國土壤（A層）鈾元素背景值平均為3.03 mg·kg-1，有研究表明我國鈾礦廢石平均鈾含量比土壤本底值高出4～10倍，鈾尾礦及其污染地范圍內(nèi)的鈾含量普遍在每千克中幾十到幾百毫克，因此試驗濃度設(shè)置高（150 mg·kg-1）、低（15 mg·kg-1）兩個濃度。U、Cd單一及復(fù)合處理濃度如表1所示（共計9個處理），每個處理重復(fù)3次，待植物生長90 d后收獲。

表1　試驗處理因素和水平Table 1 Experimental factors and levels

1.3測定方法

1.3.1植物生物量

將植株從不同介質(zhì)中連根移出，用去離子水充分清洗瀝干，用毫米刻度尺對根長、株高、莖粗進行測量，將根與地上部分開，105℃殺青30 min后，75℃下于烘箱中烘干至恒重。

1.3.2植物生理指標

葉綠素總含量測定采用乙醇丙酮浸泡提取法［6］，細胞膜透性利用電導(dǎo)儀測定［7］，丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法［8］。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013對試驗數(shù)據(jù)進行平均值和標準差的計算，SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析和LSD多重比較檢驗處理間差異程度，采用Origin Pro 9.0繪圖。

耐性指數(shù)（Tolerance index，TI，%）=實驗組根長均值×100/對照組根長均值［9］

2　結(jié)果與分析

2.1U、Cd單一處理對水芹生長和生理特性的影響

2.1.1對水芹生長的影響

分析表2得知，U、Cd單一處理下水芹的株高和莖粗均隨處理濃度的增加呈下降趨勢，與對照CK相比，U、Cd單一處理濃度在150 mg·kg-1條件下，水芹株高分別減少了26.53%和17.01%，莖粗分別減少了44.87%和19.23%，由此可見U對水芹的株高和莖粗的抑制作用顯著大于Cd。水芹根長在受到U、Cd單一脅迫時均呈現(xiàn)低濃度（15 mg·kg-1）促進高濃度（150 mg·kg-1）抑制的現(xiàn)象，U濃度15 mg·kg-1條件下水芹根長達最大值8.47 cm，是對照CK的1.28倍，比同濃度Cd處理高出12.39%，耐性指數(shù)也達到峰值127.63%，顯著高于其他各處理。當處理濃度為150 mg·kg-1時，U、Cd脅迫水芹根長分別減少23.53%， 14.03%。即無論U、Cd處理濃度如何，其對水芹根長的影響作用為U＞Cd，此結(jié)果與耐性指數(shù)反應(yīng)效果一致。

2.1.2對水芹葉綠素含量和根系活力的影響

由表3可知，U、Cd單一處理會減少水芹葉片葉綠素含量，且抑制作用隨處理濃度的增加而增大。水芹葉綠素a、葉綠素b含量與U、Cd濃度呈負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.908（U對葉綠素a）、-0.996（U對葉綠素b）、-1.000*（Cd對葉綠素a）、-1.000*（Cd對葉綠素b）?？梢奀d與水芹葉綠素含量相關(guān)性比U強。當U、Cd濃度為150 mg·kg-1時，水芹葉綠素a含量分別減少18.34%、21.97%，葉綠素b含量分別減少20.78%、29.02%?？梢娙~綠素含量減少作用為Cd＞U。此外，葉綠素a/b的值在處理濃度低時降低，處理濃度高時升高，說明葉綠素b含量降幅大于葉綠素a，可見水芹葉綠素b對U、Cd脅迫變化更敏感，因而葉綠素b含量可以作為評價水芹耐受U、Cd脅迫能力大小的晴雨表。根是植物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，是植物營生的根本，根系活力的改變直接影響地上部莖葉的生長。分析表3可知，隨U、Cd單一處理濃度的增加，水芹根系活力整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，與水芹根長所受脅迫效應(yīng)一致。在Cd濃度15 mg·kg-1處理下出現(xiàn)峰值2.79 mg·g-1·h-1，是對照的1.19倍，在U濃度150 mg·kg-1處理下出現(xiàn)最小值，且當處理濃度相同時U、Cd單一處理差異不顯著，說明U、Cd對水芹根系活力的影響主要取決于濃度的大小。在低濃度脅迫下，根系能夠保持較高的根系活力，保持較好的吸收和運輸?shù)饶芰Α?/p>

2.1.3對水芹細胞膜透性和MDA含量的影響

由圖1可知，U、Cd單一處理下水芹葉片的相對電導(dǎo)率隨處理濃度的增加呈逐漸增大趨勢，各處理組數(shù)據(jù)均顯著高于對照。U濃度150 mg·kg-1時水芹葉片相對電導(dǎo)率達各處理峰值88.33%，是對照的4.48倍，是同濃度Cd處理的1.62倍，可見U、Cd對水芹細胞膜透性影響為U＞Cd，U更能使水芹細胞膜過氧化，增大膜透性，使胞內(nèi)電解液外滲增加。MDA是膜質(zhì)過氧化主要產(chǎn)物之一，如圖2所示，水芹葉片MDA含量隨U、Cd單一處理濃度的增加呈上升趨勢，U、Cd濃度在150 mg·kg-1條件下水芹MDA含量分別為15 mg·kg-1處理下的0.99倍和1.06倍，在P＜0.05水平上差異顯著，然而低濃度（15 mg·kg-1）處理與對照組CK差異不顯著，可見水芹對低濃度U、Cd毒害作用具有一定耐受性。此外，在P＜0.05水平上比較處理濃度相同的U、Cd元素對水芹葉片MDA含量的影響，差異不顯著，說明兩者對水芹葉片MDA含量影響無明顯差異（P＞0.05）。

表2　U、Cd單一處理對水芹生長的影響Table 2 Effects of U and Cd single treatments on growth of Oenanthe javanica

表3　U、Cd單一處理對水芹葉綠素含量和根系活力的影響Table 3 Effects of U and Cd single treatments on chlorophyll content and root activity of Oenanthe javanica

2.2U、Cd復(fù)合處理對水芹生長和生理特性的影響

2.2.1對水芹生長的影響

U、Cd復(fù)合處理下水芹的株高、莖粗和根長均受到抑制，處理濃度越高對水芹生長抑制作用越強。分析表4可知，水芹生長各指標數(shù)據(jù)在低U低Cd（U 15 mg·kg-1+Cd15 mg·kg-1）復(fù)合處理下最大，高U高Cd （U150 mg·kg-1+Cd150 mg·kg-1）復(fù)合處理下最小，前者是后者的1.67～2.55倍，差異顯著（P＜0.05）。水芹株高對U、Cd復(fù)合處理脅迫響應(yīng)最顯著（P＜0.05），各處理差異達到顯著水平（P＜0.05）。水芹莖粗在U濃度一定時不隨Cd濃度的增加表現(xiàn)顯著差異（P＜0.05）。與對照CK相比U、Cd復(fù)合處理下水芹根長在低濃度（U15 mg·kg-1+Cd15 mg·kg-1）處理下促進根伸長，是對照的1.11倍，當處理濃度高時顯著抑制（P＜0.05）。U、Cd單一和復(fù)合處理均可抑制水芹生長，且同元素條件下處理濃度越高其對水芹生長抑制作用越強，同濃度條件下不同元素復(fù)合脅迫效應(yīng)大于單元素脅迫效應(yīng)。

圖1　U、Cd單一處理對水芹細胞膜透性的影響Figure 1 Effects of U and Cd single treatments on relative electrical conductivity of Oenanthe javanica

圖2　U、Cd單一處理對水芹MDA含量的影響Figure 2 Effects of U and Cd single treatments on MDA content of Oenanthe javanica

表4　U、Cd復(fù)合處理對水芹生長的影響Table 4 Effects of U-Cd combinations on growth of Oenanthe javanica

2.2.2對水芹葉綠素含量和根系活力的影響

由表5分析得知，與對照CK相比，U、Cd復(fù)合處理下水芹葉綠素含量顯著低于對照，可見復(fù)合處理對水芹葉綠素合成具有抑制作用，此結(jié)果與單元素處理效果一致。在低濃度U、Cd復(fù)合處理（U15 mg·kg-1+ Cd15 mg·kg-1，U15 mg·kg-1+Cd150 mg·kg-1）中，葉綠素b含量顯著下降，且小于相應(yīng)濃度下U、Cd單一處理，表現(xiàn)為拮抗效應(yīng)，可見低濃度的U、Cd復(fù)合處理可顯著抑制葉綠素b合成。在高濃度復(fù)合處理（U150 mg· kg-1+Cd15 mg·kg-1，U150 mg·kg-1+Cd150 mg·kg-1）中，U150 mg·kg-1+Cd15 mg·kg-1處理下葉綠素a、b含量略有升高，分別是單一U（U150 mg·kg-1）處理下的1.09 和1.16倍，可見一定濃度Cd元素的加入可緩解高濃度U對水芹葉綠素的破壞作用。水芹根系活力隨復(fù)合處理濃度的增加呈下降趨勢，低濃度復(fù)合處理（U15 mg·kg-1+Cd15 mg·kg-1）下水芹根系活力略高于對照CK，說明U、Cd復(fù)合處理濃度低時，水芹根尚可保持較好的根系活力，但小于同水平單元素處理下根系活力。在高濃度復(fù)合處理中（U150mg·kg-1+Cd15mg·kg-1，U150 mg·kg-1+Cd150 mg·kg-1），U、Cd復(fù)合脅迫的毒害效應(yīng)小于同濃度下U、Cd單一脅迫且差異顯著，說明在處理濃度高（150 mg·kg-1）時U、Cd復(fù)合處理對水芹根系活力影響比單一元素影響作用弱，主要原因可能是U、Cd復(fù)合污染對水芹根系活力表現(xiàn)拮抗作用。

表5　U、Cd復(fù)合處理對水芹葉綠素含量和根系活力的影響Table 5 Effects of U-Cd combinations on chlorophyll content and root activity of Oenanthe javanica

2.2.3對水芹細胞膜透性和MDA含量的影響

比較U、Cd復(fù)合處理對水芹葉片相對電導(dǎo)率和MDA含量的影響，分析圖3得知，復(fù)合處理濃度越高，水芹葉片相對電導(dǎo)率越大，細胞膜透性越強，但U、Cd復(fù)合處理組實驗數(shù)據(jù)均低于相應(yīng)濃度下的U、Cd單一處理。可以看出，水芹葉片細胞膜透性，U、Cd單一處理＞U、Cd復(fù)合處理，更能使葉片膜脂過氧化，破壞膜系統(tǒng)，增加膜透性。U、Cd復(fù)合處理下水芹葉片MDA含量變化與水芹葉片相對電導(dǎo)率變化趨勢一致（圖4），U、Cd復(fù)合脅迫下水芹MDA含量介于單元素濃度15 mg·kg-1和150 mg·kg-1處理之間，說明水芹MDA含量在高濃度復(fù)合處理下，U、Cd間表現(xiàn)為拮抗作用而在低濃度復(fù)合處理下表現(xiàn)為協(xié)同作用。

圖3　U、Cd復(fù)合處理對水芹細胞膜透性的影響Figure 3 Effects of U-Cd combinations on relative electric conductivity of Oenanthe javanica

圖4　U、Cd復(fù)合處理對水芹MDA含量的影響Figure 4 Effects of U-Cd combinations on MDA content of Oenanthe javanica

3　討論

研究U、Cd單一及其復(fù)合污染處理下水芹生長狀況，發(fā)現(xiàn)隨U、Cd處理濃度的增加，水芹株高和莖粗均受到明顯抑制作用，水芹的根長對U、Cd脅迫的響應(yīng)表現(xiàn)為低濃度（15 mg·kg-1）促進高濃度（150 mg· kg-1）抑制現(xiàn)象。此現(xiàn)象在多數(shù)研究中都有報道［10-12］。其主要原因是低濃度的U、Cd可提高或加速根系生理生化反應(yīng)從而促進根的伸長［13］，然而當金屬離子在植物根部過量積累時，會抑制根尖細胞伸長并加快細胞木質(zhì)化進程，導(dǎo)致根長變短［14］。水芹對重金屬脅迫的響應(yīng)因重金屬的種類、脅迫濃度、作用時間以及重金屬復(fù)合處理下金屬離子間相互作用效應(yīng)而各有差異［15-16］，試驗中U元素對水芹生長脅迫效應(yīng)大于Cd，且U、Cd復(fù)合處理下脅迫毒害效應(yīng)大于相應(yīng)濃度下單元素處理，復(fù)合處理中U、Cd元素間表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)。此結(jié)果與何芳芳等［17］研究結(jié)果一致。水芹生長狀況對U、Cd脅迫響應(yīng)差異的原因可能是Cd遷移性較強易于被植物吸收［18］，而U分子量較大，不容易在植物體中轉(zhuǎn)移，其單位面積積累濃度高，毒性強。

葉綠素是植物進行光合作用和機體正常代謝活動的重要保障，葉綠素含量的高低直接決定了光合作用的強弱及有機物合成的速率。試驗中，水芹葉綠素含量隨U、Cd單一及其復(fù)合處理濃度的增加而減小。張艷等［19］通過水培試驗研究了不同濃度U、Cd復(fù)合脅迫對豌豆葉綠素含量的影響，結(jié)果表明豌豆對低濃度復(fù)合污染具有一定抗性，然而隨U、Cd復(fù)合處理濃度的增加葉綠素含量表現(xiàn)下降趨勢。根據(jù)Somashekaraish等［20］的研究，其可能原因是U、Cd在水芹體內(nèi)大量積累，抑制了葉綠素酸酯還原酶和氨基-r-酮戊酸活性，使葉綠素的合成受阻，植物體葉綠素含量減少，光合速率降低，水芹有機質(zhì)合成減少。這也印證了水芹在高濃度U、Cd脅迫時株高和莖粗降低的現(xiàn)象。試驗中水芹葉綠素含量減少作用為Cd＞U，有研究表明Cd可以抑制植物氣孔開放，損害光合器官，特別是捕光色素蛋白復(fù)合體Ⅱ［21］，抑制環(huán)式和非環(huán)式光合磷酸化［22］，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，影響植物光合作用［23］。

植物根系具有錨定植株，吸收和運輸土壤中水分及養(yǎng)分，合成和貯藏營養(yǎng)物質(zhì)等重要功能［24］。根系活力的強弱一定程度上反映植物對脅迫環(huán)境適應(yīng)能力的大小。本研究中，水芹根系活力隨處理濃度的增加，表現(xiàn)先升后降的趨勢，在濃度15 mg·kg-1時根系活力最大，且U和Cd在同一處理濃度下水芹根系活力差異不顯著（P＜0.05），與U、Cd脅迫下水芹根長變化情況一致。有研究表明水芹能分泌豐富的脂溶性根系分泌物［4］，因此在低濃度脅迫條件下水芹對U、Cd產(chǎn)生一定應(yīng)激性，高濃度時水芹根系活力明顯下降，可能原因是根部積累大量U、Cd元素直接影響了根系細胞的有絲分裂，使根系代謝紊亂，抑制了植物生長，降低根系活力。

正常情況下，植物細胞膜的選擇透性對維持細胞正常代謝和微環(huán)境起著重要的作用。當植物受到逆境影響時，細胞膜的結(jié)構(gòu)遭到破壞，膜透性增大，從而使細胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，導(dǎo)致植物細胞浸提液的電導(dǎo)率增大。試驗結(jié)果表明U、Cd脅迫下水芹葉片相對電導(dǎo)率均高于對照，U、Cd可顯著破壞細胞膜透性，并隨處理濃度的增加而增強，與鐘鉬芝等研究的蠶豆結(jié)論一致［25］。U濃度150 mg·kg-1條件下水芹細胞膜透性最大，是同濃度Cd處理的1.62倍，可見U對細胞膜透性的影響顯著強于Cd（P＜0.05）。有研究表明鈾對生物細胞具有很強的化學(xué)毒性［26］，可導(dǎo)致植物體活性氧如氧氫自由基（HO2·）和超氧陰離子（O-2·）的增加［27］，水芹抗氧化系統(tǒng)失衡，膜透性增大，細胞內(nèi)電解質(zhì)外滲液積累，水芹葉片相對電導(dǎo)率增大。

逆境脅迫條件下，植物體產(chǎn)生的大量活性氧，攻擊細胞原生質(zhì)膜中的不飽和脂肪酸雙鍵而發(fā)生過氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量MDA，使植物細胞膜透性增大［28-29］。本研究中，U、Cd脅迫使水芹體內(nèi)活性氧自由基積累，引發(fā)膜質(zhì)過氧化作用產(chǎn)生大量MDA，MDA具細胞毒性，其含量在一定程度上反映植物的抗脅迫能力［30］。當U、Cd單一濃度為15 mg·kg-1時，水芹MDA含量與對照CK無顯著差異（P＜0.05），可見水芹對低濃度U、Cd脅迫具有一定抗性。隨著處理濃度增加，水芹MDA含量不斷增加，水芹抗脅迫能力逐漸降低，可能是水芹體內(nèi)累積的鈾、鎘與酶蛋白中巰基（-SH）結(jié)合，抑制了抗氧化酶的合成，破壞了酶結(jié)構(gòu)。

4　結(jié)論

U、Cd元素對水芹生長抑制效果一致，處理濃度越高脅迫效應(yīng)越顯著。但U、Cd元素對水芹生理脅迫效應(yīng)因作用部位的不同而略有差異，兩者對水芹根系活力的影響表現(xiàn)為拮抗作用，對MDA含量的影響表現(xiàn)為協(xié)同作用，Cd元素能顯著抑制葉綠素b合成，U元素則對水芹葉片膜質(zhì)過氧化作用更顯著。此外，水芹在低濃度U、Cd單一及其復(fù)合污染處理下均能保持較好的抗逆性，因此水芹在修復(fù)低濃度鈾鎘污染土壤方面具有潛在應(yīng)用價值。

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中圖分類號：X591

文獻標志碼：A

文章編號：1672-2043（2016）05-0871-07

doi:10.11654/jaes.2016.05.008

收稿日期：2015-11-02

基金項目：國防科工局國家核設(shè)施退役及放射性廢物治理科研重點項目（14ZG6101）

作者簡介：姚天月（1990—），女，新疆奎屯人，碩士研究生，從事輻射生物效應(yīng)及其生物修復(fù)研究。E-mail：531801450@qq.com

*通信作者：王丹E-mail：wangdan@swust.edu.cn

Effects of single and combined pollution of uranium and cadmium on growth and physiological characteristics of Oenanthe javanica

YAO Tian-yue1,2, WANG Dan1,2*, LI Ze-hua1,2
（1.Life Science and Engineering College, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621000, China; 2.State Defense Key Laboratory of the Nuclear Waste and Environmental Security, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621000, China）

Abstract：The growth, chlorophyll content, root activity, cell membrane permeability and MDA content of Oenanthe javanica（Blume）DC were studied under uranium（U）and cadmium（Cd）alone and in combination in pot experiment. Results showed that U and Cd stresses significantly inhibited the growth of O. javanica（P＜0.05）when compared with the control. The inhibition increased with increasing concentrations of U and Cd. The chlorophyll content of O. javanica decreased remarkably under U and Cd stresses. Cadmium reduced the content of chlorophyll b of O. javanica more significantly than U did. The activity of O. javanica roots was enhanced by low concentrations（15 mg·kg-1）of U and Cd, but significantly inhibited at high concentrations（150 mg·kg-1）. The relative electrical conductivities of leaves were higher under U and Cd stresses than under CK, with U showing greater effect than Cd. Leaf MDA content increased as U and Cd concentrations increased. Combined applications of U and Cd（U150 mg·kg-1+Cd 150 mg·kg-1）had greater influences on O. javanica’s growth and physiological characteristics than their single. The present findings showed that O javanica has high resistance to U and Cd, which has potential to remediate U and Cd single and combined pollution soils.

Keywords：Oenanthe javanica; uranium; cadmium; physiological characteristic