摘要
稀土元素由于其特殊的性质被广泛应用于电子、光学、通信、激光、农业、医学（如磷酸盐粘合剂、烧伤治疗、癌症诊断和治疗以及造影剂）、环境保护和许多其他领域。在我国自1972年后稀土便应用到农业领域，作为肥料组分的稀土元素更容易在农田中积累，对农田生态环境产生了潜在的风险。稀土矿区开采、农药化肥的使用及污水灌溉会携入一定重金属直接污染农田土壤。因此稀土农田土壤会出现稀土-重金属复合污染。目前，关于稀土-重金属复合污染对作物的毒性效应及交互作用的机制研究较少，所以本研究以小白菜为供试材料，铈(Ce)和铅(Pb)为稀土和重金属代表元素通过盆栽试验模拟污染动态，通过分析比较不同处理下小白菜的生长情况、光合作用、氧化损伤情况、亚细胞结构、细胞程序性死亡情况及Pb、Ce分布，探明Ce-Pb复合污染对小白菜的毒性效应及交互作用机制。本文主要研究结果如下: 1.单一Pb胁迫抑制了小白菜的生长发育，随着Pb浓度的增加，小白菜的根长、鲜重及株高逐渐降低。单一Ce胁迫下，随着Ce浓度的增加，小白菜根长、鲜重及株高先升高后降低，在Ce浓度100mg/kg时达到最大值。Ce与Pb复合污染处理条件下小白菜的根长、鲜重及株高较单一处理相比显著下降，二者间表现为协同作用。 2.单一Pb处理提高了小白菜的氧化胁迫，小白菜根与叶活性氧自由基(ROS)和丙二醛(MDA)含量均增加，激活了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性。低浓度Ce胁迫下小白菜根与叶中SOD、POD、CAT活性升高，ROS及MDA含量降低，高浓度Ce胁迫下小白菜ROS与MDA含量增加，激活了SOD、POD、CAT。Pb与Ce复合污染处理条件下，ROS与MDA含量较单一污染相比显著升高，SOD、POD、CAT活性先上升后降低，表明高浓度的Pb-Ce复合污染破坏了小白菜的抗氧化防御系统，小白菜发生氧化应激作用，同时观察到细胞亚显微结构不同程度的损伤。 3.单一Pb胁迫抑制了小白菜的光合作用，小白菜光合色素含量、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(Y(Ⅱ))、电子传递效率(ETR)、光化学猝灭(qP)、净光合速率(pN)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率（Tr）显著降低，非光化学猝灭(NPQ)、调节性能量耗散的电子产量(Y(NPQ))、胞间CO2浓度(Ci)显著升高。单一Ce处理下随着Ce浓度的增加，小白菜光合色素含量Fv/Fm、Y(Ⅱ)、ETR、光化学猝灭qP、pN、气Gs、Tr先升高后降低。NPQ、Y(NPQ)、Ci先增高后降低。与Pb或Ce单一处理相比，Ce与Pb复合污染处理条件下对上述光合作用指标的抑制程度进一步加强。 4.Pb与Ce单一及复合污染均能诱导小白菜根尖细胞的程序性死亡，且能够诱导线粒体膜转换孔的开放程度(MPTP)促进细胞色素c(Cyt c)的释放，激活类半胱氨酸蛋白酶（Caspase-3-like）。而与Ce或Pb单一污染相比，Ce与Pb复合污染处理显著降低了细胞色素c与细胞色素a的比值(Cyt c/a)与MPTP的值，促进了Cyt c向细胞质中释放和Caspase-3-like活性。相关性分析表明DAPI荧光强度与MPTP的值、Cyt c/a呈极显著负相关，与Caspase-3-like活性呈极显著正相关。而MPTP的值、Cyt c/a与Caspase-3-like活性呈极显著负相关，说明Pb与Ce单一及复合污染下PCD的发生可能是由线粒体释放Cyt c激活Caspase-3-like诱导的。 5.Ce与Pb复合污染处理对小白菜产生协同毒性效应。外源Ce的添加改变了Pb胁迫下小白菜细胞内Pb的亚细胞分布，使原生质体Pb含量增加，增强了其生物毒性;外源Pb添加促进了Ce胁迫下小白菜细胞内Ce的变价行为，从而增强了Ce对细胞的损伤。
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