当前世界环境

介绍

随着工业化和城市化进程的加快，自然环境特别是水生态系统受到人为活动的干扰。淡水系统水质的下降威胁着其可持续性，已成为主要的环境问题之一。许多工人对印度淡水资源的现状进行了研究，并呼吁将其作为环境问题进行管理。受水，特别是湖泊和河流中重金属浓度的增加使情况恶化，并通过食物链上的生物积累威胁到生物成分，最终也影响到人类^[1-5]．

锌是一种必需的微量营养物质，与生物体内的代谢活动有关。据一些科学研究报告，它在印度各种水生生态系统中的浓度已经达到了令人担忧的水平^[4,6-9]．淡水生态系统中Zn的主要来源包括来自电镀行业的污水，冶炼和精炼，采矿，造纸工业，国内污水和农业径流^[10]．偶像偶像和塔兹纳斯也是在印度湖泊和河流中增加Zn水平的主要原因之一^[11-13]．锌是装饰神像和塔齐亚神像涂料的主要成分之一，据报道，神像浸泡次数每年都在增加，这可能会增加重金属负荷^[１４]．

虽然锌是一种微量营养素，但它的含量过高会造成危害^［15］．对环境方面的日益关注以及其重要性和毒性之间的狭窄窗口期^［１６］人们对其对水生植物的影响产生了兴趣，水生植物在生态系统功能中发挥着重要作用。此外，在印度需要定期检测淡水中的锌污染。因此，本研究旨在探索水生大型植物，番薯aquaticaForsk。用于生物监测和植物毒性研究。该植物是根据其地理分布、可利用性和适应性选择的。它不仅广泛分布在印度，而且在整个南亚、东南亚和东亚^［17］并且很好地适应了广泛的栖息地。据报道，在非洲、澳大利亚和美国等世界其他地区也有种植(Austin, 2007)。^［18］．此外，它是多年生植物，主要生长在潮湿的土壤，淹没的泛滥平原，沟渠，池塘，运河和缓慢的河流^［19］易于栽培，因为它具有分裂增殖的能力，并从其节点产生不定根和带花和叶的侧枝^[20]．

使用水生植物对Zn毒性进行了许多研究。观察到生长抑制Eichhornia凤眼莲^[21]，lemna gibba.^[22]，芦苇南极光^［23］，虹膜psuedacarus^［24］，Spirodela polyrhiza^［25］和Salvinia•^[26]．另一项研究报道了锌胁迫对水生植物生长的抑制作用。浮萍属小，elodea canadensis.和Leptodictyum riparium,在那里L. Riparium.结果表明，在100 μ M Zn下生长抑制率为50%，抗性最强^［27］．与此相反，对Zn毒性的研究A. Aquatica.是稀缺的。因此，本研究旨在了解并评估Zn对这种水生宏观物质的毒性作用。

材料和方法

番薯aquaticaForsk。从印度阿萨姆邦Cachar地区Irongmara地区未受污染的池塘收集，并用自来水冲洗。按标准方法进行砧木培养^［２８］．这些植物在水培盆中生长，直到长出新的枝条。这些新枝条被剪下来，种植在装有50%霍格兰营养液的土壤的花盆中。营养液pH调整在5.8-6.2范围内。从同一母株上剪下茎高相近的健康、发育完全的嫩枝，用自来水洗涤，50% Hoagland营养培养基在25-27°C、100-120 μ mol、光照12 h条件下驯化1周^-2年代^-112小时的黑暗期。这些驯化的植物暴露在半强度的霍格兰营养培养基中，并添加了梯度浓度的锌₄．7小时₂O(实际锌浓度:0.23 mg L^-1， 2.27 mg L^-1，4.09 mg l^-1，7.26 mg l^-1， 12.71 mg L^-122.7 mg L^-1) 15天。植株在50% Hoagland培养基中生长，不添加锌作为对照。由于蒸发或蒸腾作用造成的水分损失可通过每周更换溶液来补偿。15日实验结束时^th去除所有对照和锌处理植株，用蒸馏水洗涤，轻轻吸去多余水分，然后测定植株鲜重、根长、侧根和叶面积。然后在热风烘箱中以60度烘干⁰C直到恒重。其他生长参数如茎长、新叶和节数每隔3天测定一次。计算主根承载侧根百分比(PRL %)和侧根数量(LR)与主根承载侧根数量(PRL)的比值。所有这些数据都是在植株接触锌之前获得的。叶面积采用ImageJ (http://imagej.nih.gov/ij/)软件测量。所有的叶子在叶柄处修剪整齐，并适当展开以拍摄整个叶子区域的图像。在试验过程中，对叶和根均有毒性反应，如根变暗、出现褪绿。为估算叶绿素含量，新鲜叶片用80%丙酮匀浆，离心，取上清液在662、645和470 nm处，在分光光度计中分别测定叶绿素a (chl a)、叶绿素b (chl b)和总胡萝卜素的吸光度。颜料浓度按标准公式计算^［29］用萃取溶液用作坯料。

通过单向ANOVA确定数据集之间差异的统计显着性，用Tukey测试进行了多种比较。所有测试都使用SPSS 20软件进行Windows完成。

结果与讨论

所有锌浓度的植物都能存活15天的总暴露期，尽管高浓度锌的植物也会出现一些毒性症状。因此，该植物的生存模式反映了其对22.7 mg L锌浓度的耐受能力^-1．在水生植物,香蒲agustifolia和芋耐被发现是最耐重金属的植物^[30]．当Zn浓度为363mg kg的沉积物中生长时，这两种植物没有显示出任何显着的毒性症状^-1．Eichhornia凤眼莲当接触到20毫克L时^-1锌未表现出毒性的形态学症状^[31]．本研究表明，植物在22.7 mg L^-1显示出较旧的叶子（图1），虽然根尖的显着变黑发生在22.7 mg^-1zn在3^{理查德·道金斯}曝光日(图2)。

图1锌诱导的叶片外观变化即aquatica； A-非萎蔫叶(NCL)对照;B -萎黄病的叶子 Cl）在22.7 mg升处理的植物-1Zn。 点击这里查看图

图2:锌诱导的根变暗即aquatica；一种 - 常规根（NR）;B-受影响的植物根（AR） 22.7 mg L-1Zn。 点击这里查看图

在其他浓度的处理下，随着暴露时间的延长，根尖也会变黑(表1)。一种方法方差分析显示，7.26 - 22.7 mg L的PR长度显著减少^-1Zn（表1）可能与沿着长度的根部逐渐腐烂相关。Zn为200μgmL^-1根系生物量减少虹膜psuedacorus^［24］．然而，没有报道症状，如黑化和腐烂的根，尽管暴露于像CD这样的其他重金属的植物显示了根尖的褐变^[32]．黑暗根尖蚕豆根尖^[33]和根组织细胞死亡Talinum Triangulare.^[34]铅积累引起的氧化应激也有相关报道。因此，根系的这些毒性症状可作为水体锌污染的生物监测工具。在12.71 ~ 22.7 mg L处理下，抑制新PR的发育导致PRL %和侧根均显著降低^-1Zn（表2）。在7.26-22.7 mg L处理的植物中也观察到P <0.05的P <0.05的显着减少^-1通过单因素方差分析(one way ANOVA)和Tukey试验的多重比较，揭示了15天暴露结束时的锌含量(表2)^-1，另一方面，促进了根的生长即aquatica．

表1:根在即aquatica锌的分级浓度(n=5)

表2:锌对根长、PR数、PRL %和LR的影响即aquatica15天之后。

LR - 侧面根;Pr - 初级根;PRL％ - 轴承侧根的主要根部百分比;值为平均值±SE;列中不同上标字母的值表明P <0.05的显着差异;'-2-在每个参数中相应的初始值

尽管有毒症状呈现即aquatica，在XN浓度为12.71-22.7 mg L的情况下，生长在新鲜体重和干重方面的增长^-1，而0.23-7.264.09 mg l^-1锌促进生长(图3和图4)。另一方面，通过Tukey试验的多重比较的单因素方差分析表明，锌浓度为7.26 - 22.7 mg L^-1对新节数有显著影响(图4)。在22.7 mg L^-1Zn如P <0.05的单程ANOVA所示。Zn是一种微量营养素可能会增强光合作用和蛋白质代谢，从而增加植物的生长在低水平的Zn^[35]．生长Sesuvium portulacastrum锌浓度达到300 mg kg^{1 [36]}．2mM浓度的锌可显著降低茎高芦苇南极光^［23］．在另一项研究中Hydrilla Verticillata0.1和1 mg L^-1纳米氧化锌颗粒处理3周，1000mg L^-1显著降低了植物的生长^[37]．因此，响应植物中的重金属存在宽变化^(38、39)．

图3：Zn对新鲜干重的影响即aquatica值为平均值±SE;不同上标字母的值差异显著，p < 0.05 点击这里查看图

图4：Zn对拍摄长度和节点数量增加的影响I.aquatica在15天结束时曝光;值为平均值±SE;具有不同上标的值 字母表示P <0.05的显着差异 点击这里查看图

本研究结果表明，锌在低浓度下促进了新叶的发育，并增加了叶面积即aquatica单因素方差分析(One way ANOVA)显示，在对照和22.7 mg L之间，新叶数和叶面积存在显著差异^-1锌处理植株p < 0.05。类似的结果也在Sesuvium portulacastrum在100 - 600mg kg改良土壤中生长^-1Zn.^[36]．高浓度锌也促进了老叶的脱落，在12.71和22.7 mg L时叶片脱落量显著增加^-1Zn在控制中。通过扰乱光合活性，颜料含量和抗氧化系统如光合活性，颜料含量和抗氧化系统，产生高Zn浓度产生的生长延迟并诱导叶片衰老^(40、41)．

表3锌对紫花苜蓿落叶、新叶和叶面积的影响即aquatica15天之后

值为平均值±SE;列中不同的上标字母的值表明P <0.05的显着差异

本研究表明，低Zn浓度（0.23和2.27 mgL^-1)提高了叶中CHL a含量即aquatica而在7.26 ~ 22.7 mg L时影响显著^-15上的锌浓度^th单因素方差分析显示，p < 0.05。依赖于剂量和时间,减少合作内容在后续几天的接触(图5)。类似的结果也观察到的背影b和总胡萝卜素含量(图6和7)。叶绿素和胡萝卜素总内容可以被认为是有效的生物标志物因为获得了大幅下降为7.26毫克^-1锌后5^th曝光日。此外，在这种浓度下未观察到叶光变黄的症状直至实验结束。还观察到叶绿素叶绿素含量的显着降低芦苇南极光用1000毫克L处理^-1氧化锌纳米颗粒^[37]虽然这种剂量远高于Zn的剂量，其在本研究中显示出显着效果。CHL A，CHL B和类胡萝卜素内容Salvinia•在10 mg L^{-1 [26]}．

图5：Zn对叶片CHL A含量的影响即aquatica暴露第5、10和15天;值为平均值±SE;不同上标字母的值差异显著，p < 0.05 点击这里查看图

图6：Zn对叶片CHL B含量的影响即aquatica暴露第5、10和15天;值为平均值±SE;上标字母不同的值表示差异显著，p < 0.05 点击这里查看图

图7：Zn对叶片总甲苯含量的影响即aquatica暴露第5、10和15天;值为平均值±SE;不同上标字母的值差异显著，p < 0.05 点击这里查看图

因此，本研究的结果表明即aquatica能否成功地应用于锌阈值约为12 mg L的水生生态系统的毒性研究^-1通过根系褐变、根系和地上部生长减缓、色素含量降低等手段进行生物监测。该植物具有较强的抗锌能力和对多种生境的适应性，在锌污染地区的植物修复等进一步研究中具有广阔的应用前景。

承认

LBC感谢印度新德里大学资助委员会在研究期间以教资会- bsr奖学金的形式提供财政援助。

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