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锰胁迫对商陆生理及结构影响的研究

作　者: 沈吉红
导　师: 梁文斌；薛生国
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 植物学
关键词: 锰垂序商陆胁迫结构变化生理响应
分类号: S567.239
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着环保意识的增强,锰在工农业生产方面的广泛使用及锰矿开采引起锰污染问题日益引起关注。锰是植物生长必需的微量元素之一,参与体内重要的代谢活动,锰含量过高将制约植物生长。植物对重金属的耐性可通过金属排斥和金属积累两条基本途径实现。超富集植物是一种极端的金属积累型,因其超寻常的的重金属积累能力而被广泛应用污染环境修复本文以锰超富集植物垂序商陆(Phytolacca americana L.)为试验材料,通过温室实验,综合运用原子吸收光谱仪、叶绿素荧光仪、光合作用测定仪、透射电子显微镜等仪器研究不同生长介质条件下垂序商陆对锰胁迫的生理和结构变化响应及耐性,以期为探讨超富集植物重金属耐性机理提供理论依据。通过研究,取得以下主要结果：随着锰供应水平的升高,垂序商陆种子发芽率、发芽势和根系细胞有丝分裂指数呈降低趋势：膜透性、MDA、Pro和可溶性糖含量逐渐增加,AsA和叶绿素含量不断下降,而蛋白质含量先上升后下降；POD和CAT在1000μmol·L-1增加到8000μmol·L-1时,其含量显著上升,当锰含量高于8000μmol·L-1时上升趋势变缓,SOD含量在不断增加；H2O2和O2-含量随锰处理浓度变化的规律能有效地抵制锰胁迫产生的含氧自由基的伤害。通过测定垂序商陆在不同锰供应水平条件下的可溶性锰含量,发现根系是锰吸收和储藏部位,叶片是锰储藏部位,而茎则主要是锰转运部位。根系随锰含量升高呈现先变短粗、再变细长的趋势,叶片出现黄化褐化的现象。锰胁迫对生殖器官影响较营养器官大,15000μmol·L-1处理下无法完成生命周期,12000μmol·L-1处理下繁殖器官无法形成新的世代。锰胁迫条件下,垂序商陆叶片的叶绿素含量、部分气体交换参数和叶绿素荧光参数的下降。叶绿素a/b值和蒸腾速率在锰浓度为1000μmol·L-1处理下表现出最大值。叶片PSⅡ的最大量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学量子产量(EQY)和光合电子传递速率(ETR)也在逐步下降。同时除对照组外,在锰浓度为5000μmol·L-1处理下光化学淬灭系数(qP)和光合有效辐射(PAR)高于239μmol photons·m-2·s-1非光化学淬灭系数(NPQ)表现出最大值。锰胁迫对垂序商陆根部初生结构影响大于次生结构,随着锰浓度升高,皮层细胞收缩,输导组织破坏；随着锰供应水平的升高,栅栏组织和海绵组织叶绿体含量呈减少趋势,嫩叶结构随锰浓度升高受到破坏较严重,当锰含量达到12000μmol·L-1浓度以上,叶片组织结构发生明显变化。锰胁迫条件下,垂序商陆的超微结构受到一定的影响。细胞以及叶绿体、线粒体大小和形态变化不大,细胞核在8000μmol·L-1处理下出现部分解体现象；当锰含量较高时液泡和细胞间隙出现黑色沉淀。随着锰供应水平的升高,叶绿体基粒和基质片层排列紊乱和发生解体现象；淀粉粒有变少趋势,且边缘模糊化,嗜锇小体数量不断增加。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 绪言  12-22
  1.1 概述  12-14
    1.1.1 土壤中锰的形态  12-13
    1.1.2 土壤中锰污染现状  13
    1.1.3 垂序商陆在重金属胁迫下生理与结构研究进展  13-14
  1.2 锰胁迫对植物的影响  14-17
    1.2.1 锰对种子发芽及幼苗生长的影响  14-15
    1.2.2 锰对植物结构的影响  15
    1.2.3 锰对生理生化的影响  15-16
    1.2.4 锰对活性氧代谢的影响  16-17
    1.2.5 锰对光合作用的影响  17
  1.3 植物对锰胁迫的耐受性  17-21
    1.3.1 植物体对锰的吸附  18-19
    1.3.2 区域化分布  19
    1.3.3 植物解毒方式  19-20
    1.3.4 抗氧化防卫体系  20-21
  1.4 锰对人体的影响  21-22
2 锰对垂序商陆种子萌发及幼苗生长的影响  22-25
  2.1 材料和方法  22-23
    2.1.1 供试材料  22
    2.1.2 研究方法  22-23
  2.2 结果与分析  23-25
    2.2.1 锰胁迫对种子萌发阶段的影响  23-24
    2.2.2 锰胁迫对幼苗生长状况的影响  24-25
3 锰胁迫对垂序商陆生理生化指标及抗氧化系统的影响  25-46
  3.1 材料和方法  25-29
    3.1.1 供试材料  25
    3.1.2 研究方法  25-29
  3.2 结果与分析  29-46
    3.2.1 锰胁迫对各项生理指标的影响  29-36
    3.2.2 锰胁迫对抗氧化系统的影响  36-40
    3.2.3 锰胁迫对垂序商陆根系活力的影响  40-41
    3.2.4 锰胁迫对垂序商陆生物量的影响  41-43
    3.2.5 锰胁迫对植株中可溶态锰含量的影响  43-46
4 锰胁迫对垂序商陆荧光系数及光合特性的影响  46-53
  4.1 材料和方法  46-47
    4.1.1 供试材料  46
    4.1.2 研究方法  46-47
  4.2 结果与分析  47-53
    4.2.1 锰对垂序商陆叶片气体交换参数的影响  47-48
    4.2.2 锰对垂序商陆叶片叶绿素荧光参数的影响  48-53
5 锰胁迫对垂序商陆结构的影响  53-63
  5.1 材料和方法  53-54
    5.1.1 供试材料  53
    5.1.2 研究方法  53-54
  5.2 结果与分析  54-63
    5.2.1 锰胁迫对垂序商陆显微结构的影响  54-58
    5.2.2 锰胁迫对垂序商陆超微结构的影响  58-63
结论  63-64
展望  64-65
参考文献  65-77
附录A:硕士学习期间发表的论文  77-78
附录B:锰胁迫下垂序商陆种子萌发照片  78-79
附录C:锰胁迫处理15天时照片  79-80
附录D:锰胁迫处理30天时照片  80-81
附录E:锰胁迫处理30天时根部照片  81-82
致谢  82

锰胁迫对商陆生理及结构影响的研究

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