鎘與污水復(fù)合脅迫對(duì)玉米幼苗代謝物的GC-MS研究.pdf

1、為了研究重金屬Cd和污水灌溉復(fù)合污染對(duì)作物的影響，本文以玉米幼苗為研究對(duì)象，運(yùn)用多種儀器分析手段結(jié)合GC-MS代謝組學(xué)技術(shù)，研究了Cd單一污染和Cd與污水復(fù)合污染對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)過(guò)程、植株酶活性變化以及玉米幼苗代謝物變化的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1、與空白對(duì)照相比，低濃度(1～10mg/L)Cd2+提高了玉米種子萌發(fā)率;高濃度(10～50mg/L)Cd2+對(duì)株高和根長(zhǎng)存在明顯抑制作用。
　　2、單一和復(fù)合污染處理，Cd2

2、+均能誘導(dǎo)玉米幼苗四種抗氧化酶活性的增加，且基本表現(xiàn)出隨Cd2+濃度升高酶活性不斷增大的趨勢(shì)。污水對(duì)Cd2+導(dǎo)致SOD、CAT和GST三種酶活性的增高，在10mg/L前后影響不同。與Cd單一處理相比，復(fù)合處理在Cd2+濃度較低(1～10mg/L)時(shí)，酶活性降低;高濃度(10～50mg/L)時(shí)，酶活性升高。表明10mg/L是污水對(duì)Cd2+導(dǎo)致玉米幼苗上述三種酶活性變化的敏感點(diǎn)。對(duì)于POD，污水對(duì)Cd2+導(dǎo)致酶活性出現(xiàn)上述變化的敏感點(diǎn)則為5

3、mg/L。
　　3、采用GC-MS技術(shù)結(jié)合AMDIS軟件，對(duì)不同處理玉米幼苗代謝物進(jìn)行種類辨識(shí)、定量分析和PCA分析結(jié)果顯示:
　　(1)不同處理玉米幼苗代謝物共辨識(shí)出氨基酸類、糖類、有機(jī)酸類以及其它類四類，共計(jì)49種代謝物。
　　(2)Cd單獨(dú)污染和復(fù)合污染不同處理組代謝物變化差異均較大。處理組Cd2+濃度不同，代謝物含量變化各異。與各自的空白對(duì)照相比，Cd單獨(dú)污染處理組Cd2+脅迫誘導(dǎo)了六種氨基酸、大部分糖類代謝物

4、和Cd2+濃度較高時(shí)苯甲酸和迷迭香酸的含量的上升，葡萄糖、6-脫氧-吡喃甘露糖、乳酸、苯酚、蘋果酸以及三乙醇胺和甘露糖醇含量的下降;Cd和污水復(fù)合脅迫導(dǎo)致玉米幼苗內(nèi)四類代謝物的含量均高于污水空白對(duì)照組，顯著性程度各有不同。
　　(2)復(fù)合脅迫與單獨(dú)脅迫兩個(gè)系列相比，PCA分析結(jié)果顯示，大部分處理組代謝產(chǎn)物差異較大，其中Cd2+濃度為10mg/L時(shí)，兩個(gè)系列處理組代謝產(chǎn)物差異較小。與同濃度Cd2+單獨(dú)污染相比，復(fù)合脅迫對(duì)玉米幼苗不同

5、代謝物含量的變化影響均較為明顯。污水對(duì)Cd2+誘導(dǎo)玉米幼苗代謝物含量的變化，Cd2+濃度較低(＜10mg/L)時(shí)，除了對(duì)葡萄糖表現(xiàn)為加劇作用，對(duì)氨基酸無(wú)顯著作用，對(duì)其余代謝物均表現(xiàn)為緩解作用;在Cd2+濃度較高(≥10mg/L)時(shí)對(duì)大部分氨基酸、部分糖類和有機(jī)酸均表現(xiàn)為加劇作用。
　　綜上所述，Cd2+濃度為10mg/L是影響玉米幼苗生長(zhǎng)的敏感點(diǎn)，在該濃度前后多個(gè)影響指標(biāo)測(cè)定結(jié)果均呈現(xiàn)雙階段性。高濃度Cd2+和污水復(fù)合污染與農(nóng)業(yè)生