苯酚浓度对杨柳光合参数的影响外文翻译资料

 2022-04-15 08:04

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苯酚浓度对杨柳光合参数的影响

摘要沙柳(Salixbabylonica)作为一种常见的滨水和湿环境树种，具有很大的恢复污染水或土壤环境(如苯酚污染水)的潜力。 然而，关于这种补救效应的研究尚未展开。本研究的目的是调查的酚类化合物对S. babylonica光合作用的影响。在水培试验中测定了S. babylonica扦插苗的光合和叶绿素荧光参数，使用了六种苯酚浓度（0, 50, 100，200, 400，和800毫克L - 1）。苯酚抑制S. babylonica的光合作用显著，同时净光合速率（Pn），光饱和净光合速率、表观量子产率、PSII光化学的最大量子产率和PSII光化学的有效量子产率显著下降。苯酚溶液的浓度越高，光合作用的抑制作用就越大。我们的数据表明，非气孔限制是负责Pn降低，S. babylonica应该被用来修复苯酚污染的水，且苯酚溶液的浓度低于200 mg/L。否则，S. babylonica光合作用的效率会显著降低。然而，还需要进一步的研究来确定S. babylonica可以容忍维持正常的光合活性最大的苯酚浓度。关键词：天线色素；气体交换；光补偿点；植物修复；污染；柳树。引言由于其高毒性，在环境中的持久性，和潜在的致癌性，酚类化合物具有对陆地和水生生态系统的威胁（奥利维尔等人。2003，斯克拉格等人。2003、Quan等人。2004）。这些化合物被列为需要优先控制有机污染物（刘和李2002，ucisik和特拉普2006）。苯酚废水主要来自天然气、炼油、烹饪、和医药化工行业使用苯酚或苯酚-甲醛为原料生产过程（刘和李2002）。如果这些污水不适当地处理，可能会发生水和土壤的严重污染。在中国大多数河流的苯酚浓度通常在0–40mg/L之间；然而，在中国东部工业城市某些河流，苯酚浓度达到100 mg/L。沿松花江，一些煤化工厂所在地，总酚浓度可能高达800毫克L - 1（韩等人）。2010）。因此，最有可能的是，沿着中国的河流种植的S. babylonica遭遇苯酚浓度从0–100mg/L，在罕见的情况下，浓度可达到100–800mg/L。利用植物修复与根际微生物消除，变换，在土壤、沉积物、地下水、地表水积聚的有毒化学物质，与空气（Susarla等。2002）。根据美国环境保护署（EPA）（葛里诺特和盐2001）的定义，植物修复的对象是有毒重金属和有机污染物。用于恢复的植物包括树木、灌木、草以及农作物和水生植物。修复可以在固相介质中进行，例如土壤、沉积物、水相或各种水体。研究不同污染物及其浓度与植物光合作用的关系，可为了解植物对不同污染环境和污染物的耐受性、不同植物的生长能力以及补救措施的可行性提供生理和生态学基础。Salix属植物具有适宜的生态特征，如广泛的可用性、品种多、易繁殖，并具有较强的生态适应性和快速增长，特别是，高耐水性。当它们被水淹没的时候，它们会产生许多不定根吸收和运输养分。因此，S. babylonica一直应用于环境修复中。例如，mirck等人（2005）用Salix viminalis L.森林去过滤和修复重金属，低浓度的氮、磷和酚类化合物。yulla等人。（2005）研究了使用Salix乌林修复重金属污染和石油污染的土壤。ucsik和Trapp（2006）用水培和沙培试验Salix viminalis L.抗酚能力，以及其在水中酚的吸收和代谢。中国的研究人员用水培（杨和陈2009）研究了Cd2 和叶绿素（Chl）之间的关系，镉胁迫对光合作用的影响（钱等人。2011）、氰化物柳树药害（于等人。2005）等。S. babylonica，作为滨水湿环境的树种，是最常见的一种柳树。他们在中国广泛种植，具备恢复受污染的水或土壤环境的巨大潜力。然而，目前的研究只是集中于使用S. babylonica在被污染的水（陈等人。2011，方等人。2011）对重金属的吸收（Cu2 、Pb 2 ，等）。苯酚污水对光合作用和S. babylonica的修复作用的影响尚未见报道。因此，本研究的目的是探讨苯酚胁迫对S. babylonica光合作用的影响。研究结果可提供使用S. babylonica在消除环境有机污染和探讨这一物种的耐酚污染的重要信息。材料与方法材料及处理：在2013年3月，在东湖公园、泰安、山东、中国的海岸种植的S. babylonica，从树冠中间锯掉健康的枝条。树枝被切成20厘米大小，然后插入250毫升的岩屑进行光照培养箱水培条件下白天和20°C在25°C温度在夜间一个锥形瓶。插条的平均粒径为200mu;mol m－2 s- 1，光照时间为14小时（6:00～20:00 ）。当根出现了，他们被转移到为半强度霍格兰营养液。瓶子被包装在黑色塑料袋中，以抑制藻类的生长。在四月下旬，PAR在室温下被设定为800mu;mol－2－S－1。从六月上旬开始，S. babylonica植物用不同浓度的苯酚和光合参数的处理进行了研究。一个相似生长状况的试验植物分为三组，每组六苗。每个组被放置在六锥形瓶（每瓶一苗）加250毫升苯酚溶液不同浓度[ 0（控制，P0）、50（P50）、100（P100）、200（P200）、400（P400），和800（P800）mg/L–1，分别]。胁迫处理后三天，进行叶片的光合气体交换和叶绿素荧光参数的测定。每天测定一组（重复三次）所有的测量在三天内完成。光合气体交换参数：便携式光合作用测定系统（ciras-2、埃姆斯伯里、马、美国）是用来测量光响应抗酚Salix viminalis L.，其吸收水中酚的代谢。中国的研究人员研究了Cd2 和叶绿素（Chl）之间的关系用水培的内容（杨和陈2009），镉胁迫对光合作用的影响（前Salix leucopithecia等人。2011）、氰化物柳树药害（Yu等人。2005）等。S. babylonica。S. babylonica，作为滨水湿环境的树种，是最常见的一种柳树。他们在中国广泛种植的巨大潜力，为恢复受污染的水或土壤环境。然而，目前的研究只是集中在重金属的吸收（Cu2 、Pb 2 ，等）使用S. babylonica在被污染的水（陈等人。2011，方等人。2011）。苯酚污染水对光合作用和S. babylonica的修复作用的影响尚未见报道。因此，本研究的目的是探讨苯酚胁迫对研究结果可提供使用S. babylonica在消除环境有机污染和探讨这一物种的耐酚污染的重要信息。参数.所有的测量在08:30 -11:30之间进行，在阳光明媚的日子。在测量过程中，标准杆15杆（2000；1800；1600；1400；1200；1000；800, 600, 400，200, 150, 100，60, 30，和0mu;mol m–2–1）是由冷光源发光二极管（LED）提供（0–2000mu;摩尔（光子）M–2–峰值1；发射波长：红光（90%）：620–630 nm，与白光（10%）：425–625 nm）通过便携式光合作用测定系统。每一个与每一个重复三次有120的测量时间。叶室的空气温度维持在约26plusmn;1.5°C，相对湿度保持在60plusmn;5%，CO2浓度为370plusmn;6mu;mol m - 2。PAR，净光合速率、蒸腾速率（E）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci），和大气CO2浓度（Ca）是由便携式光合作用系统自动记录。水分利用效率（WUE）计算为WUE = PN / E和气孔限制值（LS）计算LS = 1–CI / Ca（Berry和唐顿1982，奈斯等人。1997）。CHL荧光参数包括暗适应态（F0）的最小CHL荧光产量、暗适应态（FM）的最大荧光产额、稳态荧光产额（FS）、光适应状态（F0′）的最小荧光和光的最大荧光产率。适应状态（FM）。使用脉冲幅度调制叶绿素FMS-2荧光计（HANSATECH，Kingrsquo;s琳恩，英国）测量这些参数。F0和FM测量是在黎明前的清晨进行的，其他测量是在8:30到11:00时进行的，所有测量都是在3到第四片叶子上进行的。根据以下方程计算了一些其它的叶绿素荧光参数：PSII光化学的最大量子产率：FV/FM＝（FM -F0）/Fm，光化学猝灭系数：QP=（FM′-FS）/（FM′-F 0′），非光化学淬灭：NPQ＝（FM -FM）/Fm，以及效应PSII光化学的IVE量子产率：psii＝（Fmrsquo;-Fs）/Fmrsquo;（麦斯威尔和约翰逊2000，Roh AAK EK 2002，徐2002）。数据处理：社会科学统计软件（SPSS，芝加哥，IL，美国）软件和Excel 2003的Windows用于单向方差分析（ANOVA），最小显著差分法（LSD）和统计评价。不同处理的结果均在5%.模拟了净光合速率对光照强度的响应曲线（PN-PAR），并根据曲线的变化趋势计算了PNMAX和光饱和点（LSP）（郎等）。2011）。根据PNANOL和SIM N（2009年）的报告，使用线性回归分析计算PN-PAR反应曲线的低细胞间PAR范围（PAR小于200mu;mol M-2 S-1）。从线性回归方程（Pi－NoL和Sim.nn2009）直接计算光补偿点（LCP）、呼吸速率（RD）和表观量子产率（AQY）。根据不同浓度苯酚溶液在固定光照下获得的叶片气体交换数据，对S. babylonica光合参数对不同酚类化合物的响应特性进行了研究。结果气体交换参数：在相同的PAR（1200mu;mol M - 2 S - 1）下，响应于酚浓度的S. babylonica的光合参数显示在表1中。在固定光强和不同浓度的苯酚下，叶片的Pn、E、G S、Ci、LS和WUE变化显著，但变化趋势不同。Pn、E、GS和LS随苯酚浓度的增加而显著降低（表1）。E和GS迅速下降，表明它们对苯酚都敏感。然而，Ci随苯酚浓度的增加而显著增加（表1）。根据光合限制标准（Farquhar和Sharkey 1982），Pn下降的主要原因是非气孔因素的限制。随着酚浓度的增加，WUE呈先升高后降低的趋势。当浓度为P0、P50和P100时，WUE达到较高水平。当浓度增加到P800时，Pn、E和GS下降到零，表明植物失去了它们的光合活性。光响应参数：在图1和表2中显示了S. babylonica叶片光响应参数的明显变化。苯酚浓度的增加显著降低PNMAX、LSP和AQY，而LCP和RD明显增加。LSP的下降和LCP的增加意味着光利用效率的下降（强光和弱光）。AQY的下降暗示了低光能转换效率的降低（HAN等）。2010，陈等人。2012）PNMAX和RD显示低光合作用和高呼吸。P50最大值在P50处理下下降，表明S. babylonica的光合作用对苯酚胁迫非常敏感。CHL荧光参数：如表3所示，不同浓度的苯酚对巴比妥烟叶的FV/FM、PSII、QP和NPQ有明显的影响。随着浓度的增加，Fv/Fm和psiI降低，但1-QP增加。当浓度低于P100时，NPQ呈现先升高后下降的趋势。FV/FM和PSII的下降表明PSII的潜在活性降低。1—QP的增加（或QP的减少）表明PSII反应中心的活性是降低（pi;Ni OL和SIMN N 2009，朱等）。2011）。因此，苯酚抑制了S. babylonica叶片中PSII的活性和效率。表1。在相同光合有效辐射下（1200mu;mol－2 s- 1），Salix babylonica对不同浓度苯酚的光合参数响应。值是三次重复的手段plusmn;SD。不同浓度的酚在不同浓度的柱中的含量差异有显著性（LSD试验，P＜0.05）。细胞间CO2浓度；E蒸腾速率；GS气孔导度；LS气孔限制；PN-NET光合速率；水分利用效率。图1Salix babylonica在不同苯酚浓度下的光合速率-光响应曲线。值是指三个重复值plusmn;SD的平均值。净光合速率表2。表观量子产额（AQY）、光饱和点（LSP）、光饱和净光合速率（PNMAX）、光补偿点（LCP）和呼吸速率（RD）对不同酚浓度的响应。R2——测定系数。表3。苯酚浓度对Salix babylonica叶绿素荧光参数的影响值是三次重复的手段plusmn;SD。不同浓度的苯酚在柱内不同字母后的差异有统计学意义（LSD试验，P＜0.05）。FV/FM——PSII的最大量子产率；NPQ-非光化学淬灭；QP-光化学猝灭系数；PSII——PSII光化学的有效量子产率。讨论光合气体交换主要表现为酚对Salix babylonica光合作用的抑制作用。苯酚浓度越高，抑制作用越大。这种抑制作用主要是由非气孔因素引起的。根据许多研究的结果（王等）。2010，钱等。2011）当胁迫因子加重时，光合作用减弱的主要原因是气孔限制向非气孔限制因子的过渡。然而，根据本研究结果，即使在低浓度（P50）下，Salix babylonica表现出非气孔限制的光合作用，并且在给定的光照强度下，Pn、E、GS、LSP和PNMAX与对照相比显著降低。因此，我们认为0～50 mg L—1的浓度范围应为临界浓度，光合作用降低的原因可能是气孔到非气孔因素。然而，需要进一步的研究来确定临界浓度。随着QA的增加，PSII反应中心的活性将降低（Pi Ni OL和SIMN N 2009，朱等）。2011）。结果表明，随着苯酚浓度的增加，1—QP增加，但PSII和FV/F M减少。这表明，苯酚胁迫可以导致较高的闭合PSII反应中心数，对激发电子的有效转移有更高的限制，并降低PSII（杭和赵2010）的实际光化学反应。NPQ先升高后降低。在较低浓度（小于p100）时，NPQ随苯酚浓度的增加而增加，表明PSII对天线热耗散的光吸收增加，这有助于减轻在低酚浓度下对PSII反应中心的损伤（Brac和弗兰克19）。98，江等人。2003，梁等人。2010，刘等人。2012）。在较高浓度（P200）下，NPQ随酚浓度的增加而降低，表明PSII天线色素的能量消耗降低（克劳斯和魏丝1991，梁等人）。2010）。同时，Pn降低表明高浓度苯酚溶液可能破坏与叶黄素循环有关的一些酶，特别是violaxanthin de epoxidase（VDE）。这可能导致依赖于叶黄素循环的热耗散减少（陈等人）。2008）。在过去的十年中，研究了适合于苯酚去除的不同植物。UCISK和TRAP（2006）报道，Salix viminalis用10毫克L - 1苯酚溶液

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