王小玲，高 柱，黃益宗，劉騰云，余發(fā)新

1. 江西省科學(xué)院生物資源研究所 江西省重金屬污染生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，南昌 3300962. 江西省鄱陽(yáng)湖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 3300963. 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所， 天津 300191

銅脅迫對(duì)3種草本植物生長(zhǎng)和重金屬積累的影響

王小玲1，2，高 柱1，2，黃益宗3，劉騰云1，2，余發(fā)新1，*

1. 江西省科學(xué)院生物資源研究所 江西省重金屬污染生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，南昌 3300962. 江西省鄱陽(yáng)湖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 3300963. 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所， 天津 300191

采用盆栽試驗(yàn)，研究了不同濃度Cu脅迫對(duì)3種草本植物彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草生物量、根系耐性指數(shù)、Cu積累量、富集系數(shù)、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響。結(jié)果表明，彎葉畫(huà)眉草和象草生長(zhǎng)隨著Cu脅迫濃度的升高呈現(xiàn)“上升-下降”趨勢(shì)，脅迫濃度低于100 mg·kg-1時(shí)促進(jìn)生長(zhǎng)；蘇丹草生長(zhǎng)隨著Cu脅迫濃度的增加而下降；彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草的Cu耐性指數(shù)分別是130.63、149.15和75.81。3種植物對(duì)重金屬Cu均以根系積累為主，積累量隨著Cu處理濃度的增加顯著升高；對(duì)Cu的吸收和富集能力為象草>蘇丹草>彎葉畫(huà)眉草，Cu從根系轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部的能力為彎葉畫(huà)眉草>象草>蘇丹草，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1?？梢?jiàn)，象草耐性較強(qiáng)，可用于Cu污染土壤植物修復(fù)；彎葉畫(huà)眉草轉(zhuǎn)運(yùn)能力較強(qiáng)，可用于Cu污染土壤生物凈化。

銅；草本植物；生長(zhǎng)特性；耐性；轉(zhuǎn)運(yùn)能力

銅(Cu)既是環(huán)境污染的重金屬元素，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必須微量營(yíng)養(yǎng)元素之一。銅礦的工業(yè)廢水、粉塵、堆積的尾礦，通過(guò)沉降、雨淋、水洗等方式造成周邊土壤受重金屬Cu污染嚴(yán)重。江西省已被列為全國(guó)14個(gè)重金屬污染防控重點(diǎn)省份之一，如德興銅礦區(qū)土壤中Cu平均含量是正常值的10倍以上，其周邊農(nóng)田土壤Cu平均含量是江西土壤元素背景值的9.63倍[1]。目前，重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要有淋洗、焚燒、填埋、電動(dòng)修復(fù)等，這些技術(shù)治理費(fèi)用較高[2]，而植物修復(fù)技術(shù)因治理費(fèi)用低廉、無(wú)二次污染及環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)成為研究的焦點(diǎn)[3]。

彎葉畫(huà)眉草(Eragrostiscurvula)[4]、象草(PennisetumpurpureumSchum.)[5]和蘇丹草(Sorghumsudanense)是適應(yīng)江西省氣候條件的3種禾本科草本植物，也是具有廣泛生態(tài)可塑性的良好水土保持植物。目前，3種植物在鹽堿環(huán)境條件下的栽培技術(shù)、抗性品種選育及抗性機(jī)理方面的研究較為深入[6]，而在重金屬污染生態(tài)環(huán)境條件下的研究開(kāi)展較少。有研究發(fā)現(xiàn)彎葉畫(huà)眉草幼苗能忍耐較低濃度的Cd脅迫，可作為Cd污染地區(qū)植被恢復(fù)的草種[7]，且在南方稀土尾砂基質(zhì)上生長(zhǎng)力、耐旱性和耐瘠性較好[8]。象草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)可耐受80 mg·L-1Cu2+處理[9]，在Cu污染土壤的修復(fù)中具有一定的應(yīng)用前景。蘇丹草對(duì)重金屬Cu具有一定的累積性，Cu脅迫濃度低于10 mg·L-1時(shí)，可促進(jìn)蘇丹草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[10]；相同Cu濃度脅迫下，蘇丹草對(duì)Cu的累積能力較茼蒿弱。本研究在Cu脅迫對(duì)草本植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)影響的基礎(chǔ)上[9-10]，進(jìn)一步通過(guò)室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，探討彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草體內(nèi)Cu吸收、積累和轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律，以及Cu脅迫下植物根系的耐受性等，以期為Cu礦區(qū)污染土壤修復(fù)進(jìn)行植物篩選，保護(hù)Cu礦區(qū)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 供試土壤

盆栽用土采自江西省植物遺傳育種改良基地中的紅壤土，將采回的土壤混合均勻作為供試土壤。在供試土壤中隨機(jī)取多個(gè)點(diǎn)的土壤混合，經(jīng)風(fēng)干、壓碎、過(guò)篩后測(cè)定其理化性質(zhì)(表1)，其中土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀的測(cè)定方法分別為重鉻酸鉀容量法、半微量開(kāi)氏法、硫酸-高氯酸消煮法、NaOH熔融-火焰光度計(jì)法、堿解擴(kuò)散法、碳酸氫鈉法和醋酸銨-火焰光度計(jì)法。實(shí)驗(yàn)處理試劑為分析純CuSO4·5H2O，濃度以Cu2+計(jì)。

表1 供試土壤的基本理化性狀Table 1 Basic properties of the test soil

1.2 供試植物

供試材料為禾本科彎葉畫(huà)眉草，象草和蘇丹草種子(千粒重分別為：0.3543 g，10.2073 g和11.9008 g)，購(gòu)于浙江虹越花卉有限公司。隨機(jī)挑選出飽滿一致的3種草本植物種子各200粒，先用自來(lái)水沖洗干凈，再用蒸餾水浸泡2 h，然后用0.5%的高錳酸鉀溶液表面消毒15 min后，于人工智能氣候箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，發(fā)芽條件為：溫度28±2 ℃、光照12 h·d-1、光照強(qiáng)度10 000 Lx。分別統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。發(fā)芽試驗(yàn)后挑選飽滿種子，于2013-03-05進(jìn)行穴盤(pán)育苗，基質(zhì)配比為泥炭土:河沙:菜園土=1:1:1.5。

1.3 實(shí)驗(yàn)處理

彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草各設(shè)置6個(gè)處理：對(duì)照(CK)，50 mg·kg-1、100 mg·kg-1、200 mg·kg-1、400 mg·kg-1和500 mg·kg-1CuSO4·5H2O處理，每個(gè)處理24盆，3次重復(fù)。實(shí)驗(yàn)用盆為直徑26 cm、高21 cm的塑料盆，每盆裝土5.0 kg，每盆種植3株同種草本植物。實(shí)驗(yàn)前每盆分別添加2.0 g尿素、1.5 g硫酸鉀和1.5 g磷酸二氫鉀作為基肥供其生長(zhǎng)。盆栽土經(jīng)不同濃度的CuSO4·5H2O處理平衡15 d后，即2013-03-25再將3種草本植物苗子移栽至以上各盆中，3種植物在溫室同一條件下，統(tǒng)一水肥管理。

1.4 樣品采集

2013-07-13，即植物生長(zhǎng)110 d后進(jìn)行收獲，收獲時(shí)將植物樣品分為地上部和根系，分別測(cè)量其長(zhǎng)度和鮮重。先用自來(lái)水充分沖洗除去粘附在植物樣品上的泥土和污物，再用蒸餾水沖洗2～3遍，最后用去離子水浸洗1遍，濾去水分，分別裝入牛皮袋中于105 ℃烘箱中殺青30 min，在85 ℃下烘干至恒重，稱取植物地上部和根系干重；然后將植物地上部和根系磨碎過(guò)100目尼龍篩。

1.5 樣品測(cè)定

植物樣品用優(yōu)級(jí)純濃硝酸在微波消解儀內(nèi)進(jìn)行消解[11]。具體為：稱取0.25 g地上部和根系樣品放入消解管，加入5 mL優(yōu)級(jí)純濃硝酸，放入微波消解儀(Mars 5，CEM Corporation，USA)中，在程序“50°，5 min；75°，5 min; 90°, 30 min”下進(jìn)行消解，同時(shí)加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW 10016)對(duì)整個(gè)消化過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制。樣品經(jīng)消解后用超純水定容至50 mL，用0.45 μm濾膜過(guò)濾，收集濾液，用ICP-MS 進(jìn)行測(cè)定。Cu的回收率為113.2%。

1.6 數(shù)據(jù)處理

根系耐性指數(shù)(root tolerance index，%)=各處理組根系平均長(zhǎng)度/對(duì)照組根系平均長(zhǎng)度×100[12]

根系對(duì)重金屬的滯留率(root retention rate on heavy metal，%)=(根系中重金屬含量-地上部重金屬含量)/根系中重金屬含量×100

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(translocation factor)=植物地上部分重金屬含量/根系重金屬含量

富集系數(shù)(accumulator factor)=植物地上或根系重金屬含量/土壤中重金屬含量

采用Microsoft Excel 2003和SPSS16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及相關(guān)方差分析(ANOVA)。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

2.1 不同Cu濃度對(duì)3種草本植物生長(zhǎng)的影響

表2顯示，隨著Cu脅迫濃度的升高，彎葉畫(huà)眉草和象草生長(zhǎng)指標(biāo)的變化規(guī)律為：先上升，后下降；蘇丹草生長(zhǎng)指標(biāo)的變化規(guī)律為：逐漸下降。彎葉畫(huà)眉草在Cu濃度為50～400 mg·kg-1時(shí)，全部生長(zhǎng)指標(biāo)大于對(duì)照；在Cu濃度為50 mg·kg-1時(shí)，根鮮重和根干重達(dá)到最大值，分別是對(duì)照的2.33倍和2.0倍；在Cu濃度為100 mg·kg-1時(shí)，地上部分長(zhǎng)度、根長(zhǎng)、地上部分鮮重和干重達(dá)到最大值，分別是對(duì)照的1.69倍、1.90倍、1.65倍和3.15倍。試驗(yàn)范圍內(nèi)Cu處理后，象草全部生長(zhǎng)指標(biāo)大于對(duì)照；在Cu濃度為50 mg·kg-1時(shí)，象草地下部分指標(biāo)(根長(zhǎng)、鮮重和干重)達(dá)到最大值，分別是對(duì)照的1.99倍、7.83倍、8.73倍；在Cu濃度為400 mg·kg-1時(shí)，象草地上部分指標(biāo)(長(zhǎng)度、鮮重和干重)達(dá)到最大值，分別是對(duì)照的2.22倍、3.14倍、5.34倍。蘇丹草全部生長(zhǎng)指標(biāo)均隨著Cu處理濃度的上升而下降。

對(duì)3種植物在不同Cu處理濃度下的生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行多重比較發(fā)現(xiàn)(表2)：彎葉畫(huà)眉草在Cu濃度為50 mg·kg-1時(shí)，根鮮重和根干重顯著大于其它處理；在Cu濃度為100 mg·kg-1時(shí)，地上部分長(zhǎng)度顯著大于其它處理；在Cu濃度為50 mg·kg-1和100 mg·kg-1時(shí)，兩處理間根長(zhǎng)、地上部分鮮重和地上部分干重差異不明顯，但顯著大于其它處理。象草地上部分指標(biāo)(長(zhǎng)度、鮮重和干重)在Cu濃度為400 mg·kg-1時(shí)顯著大于其它處理；地下部分指標(biāo)(根長(zhǎng)、鮮重和干重)在Cu濃度為50 mg·kg-1時(shí)顯著大于其它處理。蘇丹草對(duì)照各生長(zhǎng)指標(biāo)顯著大于不同濃度Cu處理，其中在Cu濃度為50～200 mg·kg-1時(shí)，根長(zhǎng)、地上部分鮮重、地上部分干重、根鮮重和根干重差異不顯著。

表2 Cu脅迫下3種草本植物生長(zhǎng)指標(biāo)變化Table 2 Growth indexes of three kinds of herbaceous plants on Cu stress

注：同列不同小寫(xiě)字母表示各處理間在0.05水平差異顯著，大寫(xiě)字母表示各處理間在0.01水平差異顯著，下同。

Note：Different lower case and capital letters within the same column mean significant difference among different treatments at 0.05 and 0.01 levels, respectively, same as follows.

分別計(jì)算3種植物在Cu脅迫下的耐性指數(shù)發(fā)現(xiàn)：隨著Cu濃度升高，彎葉畫(huà)眉草和象草的耐性指數(shù)均先上升后下降；彎葉畫(huà)眉草的耐性指數(shù)在Cu濃度為100 mg·kg-1時(shí)達(dá)到峰值，且在Cu濃度低于400 mg·kg-1時(shí)，其耐性指數(shù)均大于100；象草的耐性指數(shù)在Cu濃度為50 mg·kg-1時(shí)達(dá)到峰值，且在Cu濃度低于500 mg·kg-1時(shí)，其耐性指數(shù)均大于100。蘇丹草的耐性指數(shù)則隨著Cu濃度的上升而不斷下降，相關(guān)系數(shù)為-0.9172(p=0.01)，呈顯著負(fù)相關(guān)。彎葉畫(huà)眉草、象草、蘇丹草的平均耐性指數(shù)分別為130.63、149.15、75.81?？梢?jiàn)，3種草本植物的耐性順序?yàn)橄蟛?彎葉畫(huà)眉草>蘇丹草。

2.2 Cu在3種草本植物體內(nèi)的分布累積特性

隨著Cu濃度的上升，3種植物地上部分和根系的Cu累積濃度均明顯升高(表3)。3種植物地上部分Cu的累積濃度為彎葉畫(huà)眉草>象草>蘇丹草。彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草，在最高脅迫濃度500 mg·kg-1時(shí)，其地上部分Cu累積濃度分別高達(dá)249.01 mg·kg-1、189.92 mg·kg-1和114.78 mg·kg-1；除了蘇丹草在50 mg·kg-1下地上部分Cu積累濃度與其對(duì)照相比差異不顯著外，其它處理和彎葉畫(huà)眉草與象草的全部處理地上部分Cu積累濃度均顯著高于其對(duì)照。在最高脅迫濃度500 mg·kg-1時(shí)，其根系Cu累積濃度分別高達(dá)581.87 mg·kg-1、723.99 mg·kg-1和1 029.59 mg·kg-1；其中根系對(duì)重金屬Cu的平均滯留率分別為43.96%、62.70%和68.39%。Cu處理后3種植物根系積累的Cu濃度顯著高于其對(duì)照組，且同種植物不同Cu處理之間差異也達(dá)到顯著水平。

2.3 3種草本植物對(duì)重金屬Cu的富集系數(shù)及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是評(píng)價(jià)植物對(duì)重金屬富集特征的兩個(gè)重要指標(biāo)[13-14]。從圖1可以看出，3種植物地上部分與根系的富集系數(shù)隨著Cu處理濃度的增加而減少，主要是因?yàn)橹亟饘僭貙?duì)細(xì)胞的傷害作用降低了根系對(duì)重金屬的吸收能力，進(jìn)而影響了重金屬?gòu)母课蘸笙蚯o葉的轉(zhuǎn)移能力。3種植物地上部分對(duì)重金屬Cu的富集能力是彎葉畫(huà)眉草>象草>蘇丹草，且都小于1；而根系富集系數(shù)與地上部分富集系數(shù)不能完全對(duì)應(yīng)，其中象草根系富集系數(shù)最大(2.20)，蘇丹草次之(1.93)，彎葉畫(huà)眉草最小(1.43)。說(shuō)明3種植物根系對(duì)重金屬Cu有較強(qiáng)的吸收能力，其中象草富集能力最強(qiáng)，彎葉畫(huà)眉草最弱。

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)則反映植物將重金屬?gòu)牡叵孪虻厣系倪\(yùn)輸和分配能力[15]。彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的平均值分別為：0.56、0.37和0.32。彎葉畫(huà)眉草的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在處理濃度為50 mg·kg-1時(shí)最高，比對(duì)照中的0.69增加了10.14%；在處理濃度中等或較高時(shí)(100～500 mg·kg-1)，隨著處理濃度的增加，彎葉畫(huà)眉草對(duì)Cu的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)逐漸降低。象草和蘇丹草的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨著處理濃度的增加明顯下降。在最高處理濃度為500 mg·kg-1時(shí)，彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別由對(duì)照中的0.69、0.73、0.64下降到0.43、0.26、0.11，下降的比率為蘇丹草>象草>彎葉畫(huà)眉草。由此表明，處理濃度低于50 mg·kg-1時(shí)，可促進(jìn)Cu元素在彎葉畫(huà)眉草植株內(nèi)由下往上轉(zhuǎn)移；在較高濃度下彎葉畫(huà)眉草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)仍保持在較高的水平，體內(nèi)可能存在較好的運(yùn)輸和解毒機(jī)制，將吸收的較多重金屬離子運(yùn)輸?shù)降厣喜课?，降低重金屬Cu對(duì)彎葉畫(huà)眉草根系的脅迫，保障其正常的生理習(xí)性。象草和蘇丹草這方面的自我調(diào)節(jié)能力則相對(duì)較弱。

表3 Cu脅迫下3種草本植物體內(nèi)的重金屬積累和分布Table 3 Cu concentration and distributing in three kinds of herbaceous plants on Cu stress

圖1 不同水平Cu處理對(duì)3種草本植物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響Fig. 1 Effect of Cu concentration on accumulator factor and translation factor of three kinds of herbaceous plants注：同列不同小寫(xiě)字母表示各處理間在0.05水平差異顯著。Note: Different lower case within the same column means significant difference among different treatments at 0.05 levels.

3 討論(Discussion)

重金屬Cu是植物必需的微量元素，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著十分重要的作用。但是，當(dāng)土壤中重金屬含量超過(guò)某一臨界值時(shí)，就會(huì)影響植物根尖細(xì)胞有絲分裂，造成細(xì)胞分裂速度減慢，并通過(guò)改變植物的生理生化過(guò)程而影響其生長(zhǎng)發(fā)育[16-17]，很多學(xué)者表明重金屬Cu對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的抑制作用[18]。本實(shí)驗(yàn)中，低濃度Cu(0～100 mg·kg-1)處理促進(jìn)了彎葉畫(huà)眉草和象草的生長(zhǎng)，高濃度Cu(100～500 mg·kg-1)處理則抑制其生長(zhǎng)；不同濃度Cu處理顯著抑制了蘇丹草生長(zhǎng)。耐性指數(shù)能較好的反映不同種類(lèi)的植物對(duì)重金屬的耐受程度[19-20]。李影和王友保[21]研究表明，節(jié)節(jié)草(Equisetumramosissimum)、蜈蚣草(Pterisvittata)、大葉井口邊草(Pterismultifida)和金星蕨高(Parathelypterisglanduligera)根系對(duì)Cu的耐性指數(shù)分別為：123.53、69.10、49.29和62.40，明顯低于本試驗(yàn)參試的3種禾本科草本植物?？梢?jiàn)，本研究選取的彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草對(duì)重金屬Cu有較強(qiáng)的耐性，具有修復(fù)Cu尾礦的潛在能力，這與張宏等[22]和彭曉春等[23]研究認(rèn)為：草本植物尤其是禾本科植物在修復(fù)銅尾礦基質(zhì)時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性和耐性，如矛葉藎草(Arthraxonprionodes)對(duì)銅的富集量最大，耐性表現(xiàn)最突出，是較為理想的銅尾礦基質(zhì)的修復(fù)物種的結(jié)論相似。而土壤中重金屬Cu濃度促進(jìn)本研究的3種植物生長(zhǎng)的臨界值以及如何提高3種植物對(duì)重金屬Cu的抗性，有待進(jìn)一步研究。

重金屬累積能力的大小是修復(fù)物種選擇的一個(gè)重要標(biāo)志。超積累植物蓖麻(Ricinuscommunis)體內(nèi)Cu含量隨著Cu礦廢棄地土壤含量的增高而增高，葉、莖和根的平均Cu含量分別為550.9 mg·kg-1、394.4 mg·kg-1和2 346.2 mg·kg-1[24]；海州香薷(Elsholtziasplendens)在超過(guò)75 μmol·L-1Cu液水培條件下，根中Cu含量達(dá)到10 000 mg·kg-1以上，地上部Cu含量最高達(dá)1 411 mg·kg-1[25]；紫鴨拓草(Setcreaseapurpurea)在1 000 μmol·L-1Cu液中培養(yǎng)，地上部和根中Cu濃度分別高達(dá)1 105 mg·kg-1和1 210 mg·kg-1。而一般植物體內(nèi)Cu含量水平僅為5～20 mg·kg-1[26]，所以Brooks等認(rèn)為，植物體內(nèi)Cu含量達(dá)500 mg·kg-1即可稱為Cu的超積累植物[27]。如在Cu濃度為200 mg·kg-1時(shí)，紫花苜蓿(Alfalfa,Medicagosativa)的根部和地上部分中重金屬Cu的累積濃度分別為318.78 mg·kg-1和22.36 mg·kg-1[28]；荻(Miscanthussacchariflorus(Maxim.) Benth.)根部和地上部分中重金屬Cu的累積濃度分別為196.75 mg·kg-1和27.27 mg·kg-1[29]；孔雀草(Tagetespatula)與百日草(Zinniaelegans)根部和地上部分中重金屬Cu的累積濃度分別為919.74 mg·kg-1、175.23 mg·kg-1和37.95 mg·kg-1、10.44 mg·kg-1。本研究中，Cu處理濃度為200 mg·kg-1時(shí)，彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草根部中重金屬Cu的累積濃度分別是279.97 mg·kg-1、344.68 mg·kg-1、357.10 mg·kg-1，地上部中重金屬Cu的累積濃度分別是115.47 mg·kg-1、101.82 mg·kg-1、81.98 mg·kg-1。與以上研究相比較，這說(shuō)明彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草均對(duì)重金屬Cu具有較強(qiáng)的累積能力，根系對(duì)重金屬Cu的累積濃度大于地上部，且對(duì)Cu積累能力的大小為彎葉畫(huà)眉草>象草>蘇丹草。

Cu超積累植物是指植物葉片或地上部Cu超過(guò)1 000 mg·kg-1，且同時(shí)滿足植物地上部重金屬含量/根部重金屬含量>1的植物[30]。但大量研究表明，非超積累植物將大部分Cu積累在植物根部，減少和阻止對(duì)地上部分運(yùn)輸，是植物減輕對(duì)地上部分各器官的毒害作用，增強(qiáng)植物耐性的重要機(jī)制之一[31]。本研究中，彎葉畫(huà)眉草、象草和蘇丹草的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，3種植物根系富集系數(shù)分別是地上部富集系數(shù)的1.74倍、3.14倍、3.86倍，這說(shuō)明3種植物均不屬于Cu超積累植物，其體內(nèi)的重金屬Cu主要富集在根部，有利于減弱Cu對(duì)3種植物地上部分組織的毒害作用，提高其對(duì)Cu的耐性，支持了以上研究觀點(diǎn)。

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心王菲和李季同學(xué)的幫助。

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EffectsofCopperStressonThreeKindsofHerbaceousPlantsGrowthandHeavyMetalAccumulation

Wang Xiaoling1,2, Gao Zhu1,2, Huang Yizong3, Liu Tengyun1,2, Yu Faxin1,﹡

1. Institute of Biological Resources, Jiangxi Academy of Sciences, Jiangxi Engineering Research Center of Eco-Remedication of Heavy Metal Pollution, Nanchang 330096, China2. Jiangxi Key Laboratory of Poyang Lake, Nanchang 330096, China3. Agro-evironmental protection Institute, Ministry of Agriculture, Tianjin 300191, China

20 March 2014accepted9 June 2014

The biomass, root tolerance index, Cu accumulation, accumulator factor and translation factor ofEragrostiscurvula,PennisetumpurpureumSchum., andSorghumsudanensewere investigated with five Cu levels. The results showed that the growth tendency was ascending-descend ofEragrostiscurvulaandPennisetumpurpureumSchum. with the increase of Cu concentration. It can promote their growth when the Cu concentration was lower than 100 mg·kg-1. But the growth ofSorghumsudanensewas decreasing with the increasing Cu concentration. The root tolerance index ofEragrostiscurvula,PennisetumpurpureumSchum., andSorghumsudanensewere 130.63, 149.15, and 75.81 respectively. Heavy metal Cu was mainly accumulated in the roots ofEragrostiscurvula,PennisetumpurpureumSchum., andSorghumsudanense. The roots accumulation increased significantly with the increasing of Cu stress concentration. Cu absorption and accumulation order wasPennisetumpurpureumSchum.>Sorghumsudanense>Eragrostiscurvula. However, Cu translocation from root to aboveground wasEragrostiscurvula>PennisetumpurpureumSchum.>Sorghumsudanense. All translation factors of three kinds of herbaceous plants were less than 1. Therefore,PennisetumpurpureumSchum. can be used as recovery of Cu contaminated soil because of the high tolerance.Eragrostiscurvulacan be used to biological purification of Cu contaminated soil because of the high translation.

Cu; herbaceous plants; growth characteristics; tolerance; translocation ability

2014-03-20錄用日期：2014-06-09

1673-5897(2014)4-699-08

： X171.5

： A

余發(fā)新(1968-)，男，遺傳育種博士，研究員，主要研究方向?yàn)榱帜具z傳育種和植物生態(tài)修復(fù)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇。

江西省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(20133BBG70013)，江西省科學(xué)院"省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地"計(jì)劃項(xiàng)目(贛科院字[2013]19號(hào)-04)，江西省新農(nóng)村試點(diǎn)示范工程項(xiàng)目(20123BBF61150)，江西省科學(xué)院科研開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)基金項(xiàng)目(2012-YYB-03)，江西省科學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)研究項(xiàng)目(2013-XTPH1-05)

王小玲(1979-)，女，博士，副研究員，研究方向?yàn)槲廴旧鷳B(tài)學(xué)，E-mail：wangxiaoling1979@126.com

*通訊作者(Corresponding author), E-mail: fxyu2000@126.com

10. 7524/AJE. 1673-5897. 20140320001

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