| 湿地植物对磺胺类抗生素的耐受性筛选与关键响应机制 |
| 摘要点击 522 全文点击 19 投稿时间：2025-06-04 修订日期：2025-10-11 |
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| 中文关键词 湿地植物 磺胺类抗生素 耐受性筛选 高质量浓度胁迫 根系碳氧释放 主成分分析 |
| 英文关键词 wetland plants sulfonamide antibiotics tolerance screening high-concentration stress root carbon-oxygen metabolism principal component analysis |
| DOI 10.13227/j.hjkx.202506038 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 彭雁琴 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | Pengyq9810@163.com | | 邰义萍 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | tyntytyp@163.com | | 王佳希 | 华东理工大学资源与环境工程学院, 上海 200237 | | | 杨瑜芬 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | | | 阮伟峰 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | | | 杨扬 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | | | 白玉龙 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | | | 张晓萌 | 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 | |
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| 中文摘要 |
| 养殖废水抗生素污染对人工湿地处理效能构成严峻挑战，筛选高耐受性湿地植物是维持其污染修复能力稳定性的关键，综合定量评价以及解析其中响应机制的研究还较为有限. 选取华南地区10种典型湿地植物，探究其在磺胺类抗生素（SAs）不同浓度梯度（50~5 000 μg·L-1）胁迫下的生长形态（根数、根长和生物量等）变化及生理生化（叶绿素含量、根系泌氧ROL、根系分泌碳TOC/DIC等）响应特征，结合主成分分析（PCA）与隶属函数法量化以上植物综合耐受性. 结果表明，高质量浓度SAs（5 000 μg·L-1）显著抑制根系发育（P<0.05），根干质量（抑制率75.7%，下同）、根数（76.1%）、最大根长（60.9%）及根孔隙度（52.2%）为敏感指标；光合作用与根系泌氧出现协同抑制趋势，高质量浓度SAs显著抑制叶绿素含量（6.3%~61.9%）和减少ROL（3.7%~86.4%），但显著促进根系碳释放（P<0.05），TOC分泌最高增加12.19倍，DIC增加2.03倍；基于PCA的隶属函数法筛选根数、根干质量、叶绿素及TOC含量为关键耐受指标，纸莎草（Cyperus papyrus，评价得分D=0.781）和泽泻（Alisma plantago-aquatica，D=0.650）具最优综合耐受性. 纸莎草通过维持光合稳态（叶绿素促进率21.4%）、根系泌氧能力（RI>0.97）及碳代谢弹性（TOC上升12.19倍），成为修复SAs污染湿地的关键抗逆物种. |
| 英文摘要 |
| Antibiotic contamination in aquacultural wastewater challenges constructed wetland efficacy， necessitating the identification of highly tolerant wetland plant species. Ten dominant wetland plant species in South China were exposed to sulfonamide antibiotics （SAs） at concentrations of 50-5 000 μg·L-1. Growth-morphological adaptations （root number， length， biomass， etc.） and physiological-biochemical responses [chlorophyll content， radial oxygen loss （ROL）， root-secreted TOC/DIC， etc.] were quantified. Tolerance was comprehensively evaluated using principal component analysis （PCA） coupled with a membership function method. The results indicated that high concentrations of SAs （5 000 μg·L-1） significantly inhibited root development （P<0.05）， with root dry weight （inhibition rate of 75.7%， same below）， root number （76.1%）， maximum root length （60.9%）， and root porosity （52.2%） identified as sensitive indicators. Synergistic suppression of photosynthesis and ROL occurred： Chlorophyll content decreased by 6.3%-61.9% and ROL by 3.7%-86.4%， while root carbon release increased markedly （TOC by 12.19-fold， DIC by 2.03-fold） （P<0.05）. PCA combined with the membership function method identified root number， root dry weight， chlorophyll content， and TOC secretion as key tolerance indicators. Cyperus papyrus （D=0.781） and Alisma plantago-aquatica （D=0.650） demonstrated optimal comprehensive tolerance. Cyperus papyrus emerged as a critical stress-tolerant species for SA-polluted wetland remediation， maintaining photosynthetic homeostasis （chlorophyll increase up to 21.4% at high concentrations）， high ROL capacity （RI>0.97）， and carbon metabolic plasticity （12.19-fold TOC elevation）. |
