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Cu~（2+）、Pb~（2+）、Zn~（2+）胁迫对费菜耐性及积累特性的研究

作　者: 袁红艳
导　师: 陆小平
学　校: 苏州大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 费菜耐性机理积累特性超积累植物胁迫生理生态响应抗氧化酶渗透调节物质
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

以景天科植物费菜（Sedum aizoon L.）为材料,采用室内水培技术,主要研究了Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺胁迫下费菜的生理生态响应及其耐性机理。重点探讨了重金属胁迫条件下费菜抗氧化酶SOD、CAT活性变化规律和渗透调节物质可溶性糖、脯氨酸含量的变化及重金属胁迫对费菜叶绿素含量、根系活力和细胞膜透性的影响以及重金属在植物体内的转运和富集情况。从而了解费菜对Cu²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺忍耐及吸收积累能力,同时还对费菜的抗逆能力进行初步研究,为探讨费菜的土壤修复潜力提供理论依据。初步研究结果如下:轻度Cu²⁺胁迫对费菜的毒害作用不明显,且对其生长有一定的促进作用,叶绿素含量增加。当胁迫加重时,费菜的长势受到明显的抑制:植株萎蔫、老叶发黄、根尖黄褐化、根系生长受到抑制、叶绿素含量降低。根系活力表现为“低促高抑”效应,即轻度胁迫下的根系活力的增加和重度胁迫下的根系活力的下降。费菜受Cu²⁺胁迫后,启动一些生理生化反应来抵御逆境的胁迫。表现为渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的变化。随Cu²⁺浓度增加,渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸在植物体内积累量增多。SOD活性随着处理时间的延长而降低。胁迫初期,SOD的活性随着Cu²⁺浓度的增加而升高;后期,酶的活性降低。CAT的活性也表现为植物体内低铜富集量的促进效应和高铜富集量的抑制效应。费菜吸收的Cu²⁺大量积累在根部。Pb²⁺胁迫下,随着Pb²⁺重金属浓度的增加,费菜根系形态和根系活力发生变化,表现为主根增粗、数目增多;侧根数目增多、根长缩短;根系活力增加。叶绿素的含量表现为低浓度下的促进和高浓度下的抑制作用。轻度胁迫条件下可溶性糖含量提高,随着Pb²⁺浓度升高,可溶性糖的含量降低。脯氨酸含量呈先降后升的变化趋势。抗氧化酶SOD和CAT对Pb²⁺胁迫都表现为“低促高抑”效应,但是SOD活性均低于对照水平,说明SOD对Pb²⁺比较敏感。随着重金属浓度的增加,丙二醛含量大体呈增加趋势,Pb²⁺浓度为960μmol/L时,MDA的含量降至对照水平以下。当Pb²⁺浓度>960μmol/L时,地上部Pb²⁺含量达到饱和。Pb²⁺在植物体内的运输受到了阻碍,从而使地上部分免遭伤害,一定程度上提高了植物耐性。大部分铅滞留在根系。Zn²⁺胁迫首先伤害根系,使根系发黑,根体膨胀,根系活力显著下降。叶绿素含量对锌胁迫的反应与Pb²⁺相类似,都表现出“低促高抑”的效应。低浓度Zn²⁺的胁迫下,SOD的活性随着时间的延长而不断升高。高浓度Zn²⁺胁迫下,随着胁迫时间的延长而不断下降。CAT的活性呈现先升后降的变化趋势。随着外界处理浓度的增加,膜的透性加大。可溶性糖的变化趋势和铅胁迫类似,脯氨酸的积累状况和铜胁迫相似。费菜吸收的锌大多被限制在根部,地上部分Zn²⁺富集浓度虽然没达到超积累植物的标准,但是富集浓度也很高。不同逆境（高温、低温、干旱）的胁迫实验发现:当处理温度高于45℃或低于-1℃,对费菜细胞膜造成不可逆的伤害。而在这临界温度以内,对细胞膜的伤害不大。但是随着温度的变化,相对电导率变化的幅度并不均匀,在临界温度以内,相对电导率随着温度的增加或降低,变化比较平缓,一旦处理温度超过临界温度,相对电导率急剧增加,而后缓慢增加至平稳。伤害率也有相同的变化趋势。同时还发现费菜抗旱能力极强,干旱胁迫480 d出现永久萎蔫现象,土壤含水量为3.97 %,略微高于暂时萎蔫后期的含水量3.25 %。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章文献综述  12-31
  1 超积累植物与植物修复技术研究概况  12-14
    1.1 超积累植物定义及划分标准  12
    1.2 植物修复的概念及分类  12-13
    1.3 在植物修复技术中超积累植物应用的局限性  13-14
  2 景天科景天属植物的相关研究  14-15
  3 重金属对植物的毒害及机理  15-17
  4 植物对重金属的吸收、转运，积累和耐性机制  17-24
    4.1 植物对重金属的吸收和转运机制  17-18
    4.2 植物对重金属的积累和耐性机制  18-24
      4.2.1 避性  19-20
      4.2.2 耐性  20-24
  5 研究的目的和意义  24-25
  6 研究技术路线  25
  参考文献  25-31
第二章费菜的抗逆性研究  31-39
  1 材料与实验设计  32
    1.1 分区与处理  32
      1.1.1 抗旱性测定  32
      1.1.2 抗热性测定  32
      1.1.3 抗寒性测定  32
  2 实验方法  32-33
    2.1 新鲜土样水分的测定  32
    2.2 电导率的测定  32-33
  3 结果与讨论  33-38
    3.1 干旱胁迫对费菜的影响  33-36
      3.1.1 形态观察  33-35
      3.1.2 3 种萎蔫情况土壤含水量测定  35-36
    3.2 不同高温胁迫下费菜细胞膜透性的动态变化  36-37
    3.3 不同的低温处理对费菜细胞膜透性的影响  37-38
  参考文献  38-39
第三章铜胁迫对费菜生理生化及吸收积累特性的影响  39-53
  1 材料及方法  39-41
    1.1 材料培养与试验设计  39
    1.2 测定项目及方法  39-41
    1.3 数据处理及分析方法  41
  2 结果与分析  41-46
    2.1 铜胁迫对费菜叶绿素含量的影响  41-42
    2.2 铜胁迫对费菜保护酶活性的影响  42-43
    2.3 铜胁迫对费菜质膜透性和MDA含量的影响  43-44
    2.4 铜胁迫对费菜渗透调节物质的影响  44
    2.5 铜胁迫对费菜根系活力的影响  44-45
    2.6 铜胁迫对费菜吸收和积累重金属含量的影响  45-46
  3 讨论  46-50
  参考文献  50-53
第四章铅胁迫对费菜生理生化及吸收积累特性的影响  53-66
  1 材料和方法  53
  2 结果与分析  53-59
    2.1 铅胁迫费菜叶绿素a,b及a+b含量的影响  53-54
    2.2 铅胁迫对费菜叶片SOD活性的影响  54-55
    2.3 铅胁迫对费菜叶片CAT活性的影响  55-56
    2.4 铅胁迫对丙二醛含量，相对电导率大小的影响  56-57
    2.5 铅胁迫对可溶性糖含量和脯氨酸含量的影响  57-58
    2.6 铅胁迫对根系活力的影响  58
    2.7 铅胁迫对费菜吸收和积累重金属含量的影响  58-59
  3 讨论  59-63
  参考文献  63-66
第五章锌胁迫对费菜生理生化及吸收积累特性的影响  66-77
  1 材料与方法  66
  2 结果与分析  66-74
    2.1 锌胁迫对费菜叶绿素含量的影响  66-67
    2.2 锌胁迫对费菜SOD活性的影响  67-68
    2.3 锌胁迫对费菜CAT活性的影响  68-69
    2.4 锌胁迫对费菜脯氨酸含量的影响  69
    2.5 锌胁迫对费菜可溶性糖含量的影响  69-70
    2.6 锌胁迫对费菜丙二醛含量的影响  70-71
    2.7 锌胁迫对费菜细胞膜透性的影响  71-72
    2.8 锌胁迫对根系活力的影响  72
    2.9 锌胁迫对费菜吸收和积累重金属含量的影响  72-74
  3 讨论  74-75
  参考文献  75-77
总结  77-80
附录  80-82
在读期间发表的研究论文  82-83
致谢  83-84

Cu~（2+）、Pb~（2+）、Zn~（2+）胁迫对费菜耐性及积累特性的研究

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