前言:

腐植酸(HA)通过将游离重金属化合物转化为有机形式来影响土壤中游离重金属化合物的生物化学有效性和溶解度,硅(Si)调节细胞器并与重金属形成离子桥,减少对新陈代谢的危害,增加细胞器的耐久性和活性。

经过我们研究得出结论,Si、HA和Si+HA的应用通过上调草莓植株的形态、生理和生化特性,降低镉(Cd)胁迫,可有效赋予草莓植株耐Cd性。

叶面积、叶总数和相对叶含水量测定:

我们通过计算每个草莓盆中收集的每片叶子的数量来确定植物叶子的总数,随机选择了三片叶子,并使用ImageJ软件程序测量了叶片的面积,该程序可以以厘米为单位计算平均叶片面积,使用长度参考进行计算。


(资料图片)

接下来,我们测定了植物叶片在水中保存24小时后的相对含水量(LRWC),然后将样品放置在通风的烘箱中,在70°C下干燥48小时。

气孔导度、叶绿素含量以及叶片的温度和膜通透性:

我们使用叶片孔径仪在样品中叶和顶叶之间相同位置的植物叶片上检测参数。

然后采用SPAD-502Plus设备来测量植物叶片的叶绿素(Chl)值,在叶片中,SPAD值是通过在植物中叶和顶叶之间相同位置的叶子上进行两次测量得到的。

我们利用红外测温仪在样品中叶和顶叶之间相同位置的植物叶片上测量植物的叶温(LT),叶温值是在晴朗的天气中,中午时分没有云层遮挡阳光时确定的。

每次处理中,我们使用叶盘采集草莓叶样品,将获得的叶盘放入含有10mLH2O的小瓶中,并在30°C下煮沸40分钟,测量样品溶液的电导率(EC1)。

将叶样在100°C下煮沸10分钟,测量最终的电导率(EC2),EC1和EC2之间的差异用于计算叶样的电导率(EC)变化,这是计算相对于初始电导率的比例。

脯氨酸和丙二醛测定

取0.5克叶样,在10毫升3%磺基水杨酸中进行研磨,将样品以10,000转每分钟的速度离心10分钟,然后将2毫升上清液与2毫升冰醋酸和2毫升新鲜制备的酸-茚三酮混合在试管中。

把试管放入90°C的水浴中孵育1小时以进行反应,使用5毫升甲苯提取试管中的溶液,小心地收集甲苯相,利用分光光度计在1700纳米处测量样品的吸光度。

对于脯氨酸的测定,使用L-脯氨酸制备标准曲线,并将读数表示为每克鲜重的微克(μgg-1),利用岛津紫外-可见分光光度计在600纳米和1700纳米处读取样品的吸光度值

叶和根的矿物质分析:

对草莓进行收获,使用蒸馏水清洗叶子和根部,将样品放在吸墨纸上晾干,然后将它们在48-65°C的烤箱中保存70小时。

将获得的干燥叶子放入研钵中进行研磨,通过凯氏定氮法测定样品的氮含量水平,使用原子吸收分光光度计测定样品中的钙、镁和钾含量,利用分光光度计计算样品中的磷含量,宏量元素的含量以百分比表示。

数据分析:

采用SPSS软件进行统计分析,数据可以通过方差分析(ANOVA)进行处理,使用Duncan检验法来检测两组平均值之间的统计学差异(p≤0.05),R软件进行层次聚类分析(HCA)和主成分分析(PCA)。

草莓形态、物理和生理分析:

根据统计分析结果,镉(Cd)处理对草莓植株的地上部鲜重(SFW)、根鲜重(RFW)、株总鲜重(TPFW)、地上部干重(SDW)、根鲜重(RDW)、根干重(RTW)和株总干重(TPDW)等物理参数均有显著影响,并导致其含量较低。

相反地,独立施用硅(Si)和腐植酸(HA)的草莓植株在这些物理测定参数上显示出较高水平,与仅施用硅和腐植酸相比,同时施用腐植酸和硅在受到镉胁迫的草莓植株上提高了物理参数的水平,并表现出最佳性能。

与对照组和其他处理组相比,镉(Cd)胁迫显著降低了草莓植株的平均叶面积和总叶数,应用腐植酸(HA)和硅(Si)显著增加了平均叶面积,而同时应用腐植酸和硅的组合(HA+Si)在总叶面积方面表现出最佳效果。

对于生理参数,如草莓植株的叶片温度(LT)、膜通透性(MP)、叶片相对含水量(LRWC)、气孔导度(SC)和叶绿素含量(Chl),均受处理的影响

镉(Cd)施用对膜通透性、叶片相对含水量、气孔导度、叶绿素含量和叶温水平产生显著影响,而与腐植酸、硅和腐植酸加硅的联合施用可以减轻其影响,但气孔导度除外。

应用腐植酸、腐植酸加硅和硅处理的草莓植株表现出较低的膜通透性和叶温水平,较高的叶片相对含水量、气孔导度和叶绿素含量。

草莓生化参数:

草莓植株的生化参数,如脯氨酸和曼诺二醛(MDA),受到所应用处理的影响,镉(Cd)处理显著影响了脯氨酸和MDA水平,而Cd与腐植酸(HA)、硅(Si)和腐植酸加硅的组合显著减轻了这种影响。

与对照组相比,应用腐植酸、腐植酸加硅和硅处理的草莓植株的MDA和脯氨酸含量最低。

根和叶中的矿物质含量:

草莓植株的根部和叶片矿物质含量,如钙(Ca)、磷(P)、氮(N)、镁(Mg)和钾(K),受到处理的显著影响,镉(Cd)处理导致草莓叶片中氮、磷和钾含量最低,根部中钙、磷、氮、镁和钾含量最低。

经过硅(Si)和腐植酸(HA)单独处理的草莓显示出大多数根部和叶片矿物质含量的最高水平,类似于对照组,HA和Si的应用提高了草莓植株在镉胁迫下除镁和钙含量外的叶片和根部矿物质含量。

层次聚类分析(HCA):

根据使用25个不同参数进行的层次聚类分析(HCA),包括形态学、生理学和生化测定,生成了热图,热图显示了四个不同的处理组。

HA和Si处理的草莓被归为A组,对照组和HA+Si处理的草莓被归为B组,Cd处理的草莓被归为C组,镉+HA、镉+硅和镉+HA+硅处理的草莓被归为D组,根据HCA分析的生理、形态、生化和矿物质参数,将草莓分为了四个组

叶片温度、膜通透性、脯氨酸和MDA含量被归为I组和II组,这些参数在Cd胁迫下的草莓中的含量最高,但在HA和Si的处理下有所降低。

叶钙、植株干重、根鲜重和根干重被归为III组,叶面积、拍摄鲜重、总叶数、拍摄干重、植株鲜重、气孔导度、叶片相对含水量、叶绿素含量、根系氮、磷、钾、镁和钙含量以及叶片氮、磷、钾、镁含量被归为IV组,这些参数在受到Cd胁迫的草莓植株中的值较低。