柳枝稷的镉积累特征及其与根系形态的关系
：通过水培试验，研究不同浓度镉处理对柳枝稷根系形态及植株生长的影响，分析柳枝稷的镉积累特征及其与根系形态的关系。实验结果表明：镉抑制了柳枝稷生长，降低了柳枝稷的生物量、含水量、叶绿素含量。柳枝稷吸收的镉主要积累在根部，向地上部转运较少。镉胁迫使柳枝稷根系的生长受到抑制，根长、根表面积、根体积、总根数均显著减小，根系平均直径显著增大。柳枝稷镉含量与总根长、根表面积、根体积、根尖数呈负相关；与根系平均直径呈正相关。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Keywords2
引言2
1材料与方法3
1.1材料 3
1.2方法 3
1.2.1材料培养与处理3
1.2.2样品的采集及预处理3
1.2.3生物量的测定3
1.2.4根系形态的测定3
1.2.5镉含量的测定3
1.2.6叶绿素含量测定（SPAD值)3
1.2.7数据处理3
2结果与分析3
2.1镉胁迫对柳枝稷的影响3
2.1.1对柳枝稷生长的影响3
2.1.2对柳枝稷叶绿素含量的影响4
2.2不同镉浓度下柳枝稷镉含量4
2.2.1柳枝稷不同部分镉浓度4
2.2.2柳枝稷不同部分镉总量5
2.2.3柳枝稷镉迁移指数5
2.3镉胁迫对柳枝稷根系形态的影响5
2.3.1对根系形态的影响5
2.3.2对根系构型的影响6
2.3.3柳枝稷根系形态与镉含量的相关性6
2.3.4柳枝稷根系构型与镉含量的相关性7
3 讨论7
致谢8
参考文献8
柳枝稷的镉积累特征及其与根系形态的关系
引言
引言 土壤是人类赖以生存的自然环境，也是农业生产的重要资源之一。目前，我国重金属镉造成的土壤污染问题十分严峻[1]。镉被认为是最具生物毒性的重金属元素之一。自然条件下，镉具有较强移动性，易为植物所吸收积累，对作物具有高度毒害[2]。近年来，利用能源植物开展生态修
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
复成为研究的热点之一。研究表明，能源植物柳枝稷不受重金属轻度污染的明显负面影响，对重金属污染土壤具有一定的修复潜力[3]。
我国能源需求量巨大，化石能源供应紧张，环境问题突出，需要大力发展可再生能源。生物质能源是重要的可再生能源，具有可贮藏性及连续转化能源的特征，是很有前景的替代能源物质。能源作物是重要的生物质能源来源，具备低成本，高能量产出，环境友好的特性，是发展潜力很大的生物质能源原料[4]。
柳枝稷(Panicum virgatum L.) 属禾本科( Gramineae) 黍属( Panicum)，原产北美，是多年生草本C4植物，是一种公认的发展潜力很大的能源植物。柳枝稷分布范围广，适应性强，可以在不适宜其他作物生长的土地生长且获得较高的产量。条件适宜时，柳枝稷寿命一般在10年以上[5]。柳枝稷作为能源作物，种植成本低，生长迅速，利用期长，生长期内维护成本低；肥水利用率高，适应性强，适合推广；燃烧完全，利用率高，污染小；利用方式多样，可压制固体成型燃料、直接燃烧，或与煤共燃用于发电或供暖，转化成气体或液体燃料，满足不同能源需求，发展潜力很大，发展前景很好[5]。
根系是植物吸收矿质营养和水分的主要器官，其形态及构型决定着植物获取养分的能力[6]。在非生物胁迫下，植物根系最先感受到胁迫，植物可以通过改变根系的形态和分布，以适应环境胁迫[7]。因此，研究植物根系在重金属胁迫下的变化对于研究植物对环境的适应机理及吸收积累重金属的机理具有重要意义。镉即使在低浓度下也会毒害植物体。生长于受镉污染的土壤中的植物，其生长受到强烈抑制，根系生物量显著减少和根系形态发生较大变化[8]。但是，镉对根系影响的研究多集中于对根生物量、根长及根尖细胞损伤的研究[911]，系统研究镉胁迫下根系形态特性和生理特性的报道较少。本研究以柳枝稷品种CaveinRock作为试验材料，采用水培方法，探讨不同镉浓度下柳枝稷镉累积特征及其与根系形态的关系，以揭示有关镉的毒害作用机理，为研究柳枝稷耐镉机制和耐镉品种选育提供理论基础。
1材料与方法
1.1材料
试验所用柳枝稷品种为CaveinRock。
1.2方法
1.2.1 材料培养与处理 柳枝稷培育试验于2014年在植物环境生理实验室温室内进行。将柳枝稷种子用50%硫酸浸泡20分钟，去离子水洗净后铺于石英砂基质上育苗，待两叶一心时选取健壮均一的幼苗移植于装有营养液的塑料杯(容积为1L)中，每杯移植7株生长一致的幼苗。幼苗先在1/4强度的Hoagland营养液中培养六天，再在1/2强度的Hoagland营养液中培养六天，然后进行1/2强度的Hoagland营养液和不同浓度的镉处理培养。营养液按《植物生理学》 Hoagland营养液配方配制，营养液的起始pH值为5.8，培养液一周更换两次。3个Cd处理水平：0 μmol/ L（CK）、2 μmol/ L、20 μmol/ L，每个处理重复3次，营养液中Cd以CdCl2溶液形式加入。
1.2.2 样品的采集及预处理 镉处理21 d后收苗，用去离子水反复冲洗植株根系3次，根部在20 mmol/LNa2EDTA溶液中浸泡15 min以除去表面的镉，再经去离子水冲洗，用吸水纸吸干表面水分，将鲜样分为地上部和根系两部分。
1.2.3 生物量的测定 地上部和根系两部分称重（4株），分别装入信封，先在 105 ℃下杀青15 min, 然后在70 ℃下烘至恒重，测定其干物质量。
1.2.4 根系形态的测定 根系长度、根系表面积、根系体积和根尖数（2株）等采用全自动根系扫描分析仪测定，分析软件为Regent instruments公司提供的WinRHIZO。
比根长=总根长/根干重。
1.2.5 镉含量的测定 称取干样，装入消煮管，分别加入10 ml HNO3HCIO4 (87:13，V:V)混合酸，在消煮炉中消煮至晶体析出，冷却后用2.5%硝酸定容至10 ml，用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPOES）测定Cd的含量。镉迁移指数=地上部分镉浓度/地下部分镉浓度。
1.2.6 叶绿素含量测定（SPAD值） 样品的采集前，用SPAD502叶绿素计测定植株最新成熟叶SPAD值[12]，重复3次取平均值，每盆测定6株。
1.2.7 数据处理 试验所有数据采用EXCEL2007和SPSS 20统计软件进行数据分析及图象处理，Pearson法检测两变量间的相关性。
2结果与分析
2.1镉胁迫对柳枝稷的影响
2.1.1对柳枝稷生长的影响 镉抑制了柳枝稷生长，降低植株生物量、含水量。由表1可知，在镉浓度为 2 μmol/L时，与对照（0 μmol/L）相比，柳枝稷地上部鲜重和干重都减少，均达到显著水平(P<0. 05)；地下部鲜重和干重都没有明显差异；总鲜重和干重都显著减少(P<0.05)。由表1可知，在镉浓度为20 μmol/L时，与对照（0 μmol/L）和2 μmol/L镉处理时相比，柳枝稷地上、地下部分及总鲜重和干重都减少，均达到显著水平(P<0.05)。2 μmol/L镉处理植株对比0 μmol/L镉处理植株，干鲜重比上升、含水量下降，但均未达到显著水平(P<0.05)；20 μmol/L镉处理植株对比0、2 μmol/L镉处理植株，干鲜重比上升、含水量下降，均达到显著水平(P<0.05)。显示随着镉浓度的上升，植株干鲜重比上升、含水量逐渐降低，20 μmol/ L镉处理时达到显著水平(P<0.05)。20 μmol/ L镉处理下植株根冠比与对照差异不显著，而2 μmol/L镉处理相对无镉处理时明显增高达到显著水平(P<0.05)。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Keywords2
引言2
1材料与方法3
1.1材料 3
1.2方法 3
1.2.1材料培养与处理3
1.2.2样品的采集及预处理3
1.2.3生物量的测定3
1.2.4根系形态的测定3
1.2.5镉含量的测定3
1.2.6叶绿素含量测定（SPAD值)3
1.2.7数据处理3
2结果与分析3
2.1镉胁迫对柳枝稷的影响3
2.1.1对柳枝稷生长的影响3
2.1.2对柳枝稷叶绿素含量的影响4
2.2不同镉浓度下柳枝稷镉含量4
2.2.1柳枝稷不同部分镉浓度4
2.2.2柳枝稷不同部分镉总量5
2.2.3柳枝稷镉迁移指数5
2.3镉胁迫对柳枝稷根系形态的影响5
2.3.1对根系形态的影响5
2.3.2对根系构型的影响6
2.3.3柳枝稷根系形态与镉含量的相关性6
2.3.4柳枝稷根系构型与镉含量的相关性7
3 讨论7
致谢8
参考文献8
柳枝稷的镉积累特征及其与根系形态的关系
引言
引言 土壤是人类赖以生存的自然环境，也是农业生产的重要资源之一。目前，我国重金属镉造成的土壤污染问题十分严峻[1]。镉被认为是最具生物毒性的重金属元素之一。自然条件下，镉具有较强移动性，易为植物所吸收积累，对作物具有高度毒害[2]。近年来，利用能源植物开展生态修
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
复成为研究的热点之一。研究表明，能源植物柳枝稷不受重金属轻度污染的明显负面影响，对重金属污染土壤具有一定的修复潜力[3]。
我国能源需求量巨大，化石能源供应紧张，环境问题突出，需要大力发展可再生能源。生物质能源是重要的可再生能源，具有可贮藏性及连续转化能源的特征，是很有前景的替代能源物质。能源作物是重要的生物质能源来源，具备低成本，高能量产出，环境友好的特性，是发展潜力很大的生物质能源原料[4]。
柳枝稷(Panicum virgatum L.) 属禾本科( Gramineae) 黍属( Panicum)，原产北美，是多年生草本C4植物，是一种公认的发展潜力很大的能源植物。柳枝稷分布范围广，适应性强，可以在不适宜其他作物生长的土地生长且获得较高的产量。条件适宜时，柳枝稷寿命一般在10年以上[5]。柳枝稷作为能源作物，种植成本低，生长迅速，利用期长，生长期内维护成本低；肥水利用率高，适应性强，适合推广；燃烧完全，利用率高，污染小；利用方式多样，可压制固体成型燃料、直接燃烧，或与煤共燃用于发电或供暖，转化成气体或液体燃料，满足不同能源需求，发展潜力很大，发展前景很好[5]。
根系是植物吸收矿质营养和水分的主要器官，其形态及构型决定着植物获取养分的能力[6]。在非生物胁迫下，植物根系最先感受到胁迫，植物可以通过改变根系的形态和分布，以适应环境胁迫[7]。因此，研究植物根系在重金属胁迫下的变化对于研究植物对环境的适应机理及吸收积累重金属的机理具有重要意义。镉即使在低浓度下也会毒害植物体。生长于受镉污染的土壤中的植物，其生长受到强烈抑制，根系生物量显著减少和根系形态发生较大变化[8]。但是，镉对根系影响的研究多集中于对根生物量、根长及根尖细胞损伤的研究[911]，系统研究镉胁迫下根系形态特性和生理特性的报道较少。本研究以柳枝稷品种CaveinRock作为试验材料，采用水培方法，探讨不同镉浓度下柳枝稷镉累积特征及其与根系形态的关系，以揭示有关镉的毒害作用机理，为研究柳枝稷耐镉机制和耐镉品种选育提供理论基础。
1材料与方法
1.1材料
试验所用柳枝稷品种为CaveinRock。
1.2方法
1.2.1 材料培养与处理 柳枝稷培育试验于2014年在植物环境生理实验室温室内进行。将柳枝稷种子用50%硫酸浸泡20分钟，去离子水洗净后铺于石英砂基质上育苗，待两叶一心时选取健壮均一的幼苗移植于装有营养液的塑料杯(容积为1L)中，每杯移植7株生长一致的幼苗。幼苗先在1/4强度的Hoagland营养液中培养六天，再在1/2强度的Hoagland营养液中培养六天，然后进行1/2强度的Hoagland营养液和不同浓度的镉处理培养。营养液按《植物生理学》 Hoagland营养液配方配制，营养液的起始pH值为5.8，培养液一周更换两次。3个Cd处理水平：0 μmol/ L（CK）、2 μmol/ L、20 μmol/ L，每个处理重复3次，营养液中Cd以CdCl2溶液形式加入。
1.2.2 样品的采集及预处理 镉处理21 d后收苗，用去离子水反复冲洗植株根系3次，根部在20 mmol/LNa2EDTA溶液中浸泡15 min以除去表面的镉，再经去离子水冲洗，用吸水纸吸干表面水分，将鲜样分为地上部和根系两部分。
1.2.3 生物量的测定 地上部和根系两部分称重（4株），分别装入信封，先在 105 ℃下杀青15 min, 然后在70 ℃下烘至恒重，测定其干物质量。
1.2.4 根系形态的测定 根系长度、根系表面积、根系体积和根尖数（2株）等采用全自动根系扫描分析仪测定，分析软件为Regent instruments公司提供的WinRHIZO。
比根长=总根长/根干重。
1.2.5 镉含量的测定 称取干样，装入消煮管，分别加入10 ml HNO3HCIO4 (87:13，V:V)混合酸，在消煮炉中消煮至晶体析出，冷却后用2.5%硝酸定容至10 ml，用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPOES）测定Cd的含量。镉迁移指数=地上部分镉浓度/地下部分镉浓度。
1.2.6 叶绿素含量测定（SPAD值） 样品的采集前，用SPAD502叶绿素计测定植株最新成熟叶SPAD值[12]，重复3次取平均值，每盆测定6株。
1.2.7 数据处理 试验所有数据采用EXCEL2007和SPSS 20统计软件进行数据分析及图象处理，Pearson法检测两变量间的相关性。
2结果与分析
2.1镉胁迫对柳枝稷的影响
2.1.1对柳枝稷生长的影响 镉抑制了柳枝稷生长，降低植株生物量、含水量。由表1可知，在镉浓度为 2 μmol/L时，与对照（0 μmol/L）相比，柳枝稷地上部鲜重和干重都减少，均达到显著水平(P<0. 05)；地下部鲜重和干重都没有明显差异；总鲜重和干重都显著减少(P<0.05)。由表1可知，在镉浓度为20 μmol/L时，与对照（0 μmol/L）和2 μmol/L镉处理时相比，柳枝稷地上、地下部分及总鲜重和干重都减少，均达到显著水平(P<0.05)。2 μmol/L镉处理植株对比0 μmol/L镉处理植株，干鲜重比上升、含水量下降，但均未达到显著水平(P<0.05)；20 μmol/L镉处理植株对比0、2 μmol/L镉处理植株，干鲜重比上升、含水量下降，均达到显著水平(P<0.05)。显示随着镉浓度的上升，植株干鲜重比上升、含水量逐渐降低，20 μmol/ L镉处理时达到显著水平(P<0.05)。20 μmol/ L镉处理下植株根冠比与对照差异不显著，而2 μmol/L镉处理相对无镉处理时明显增高达到显著水平(P<0.05)。
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