重金属镉对接种丛枝菌根真菌的紫云英的影响检测

重金属镉对接种丛枝菌根真菌的紫云英的影响检测

论文摘要

近年来,随着采矿业的迅猛发展,土壤的重金属污染问题已成为备受全球关注的环境问题的焦点,严重影响到了农业的发展。丛枝菌根(AM)真菌是广泛分布于土壤生态系统中的一类有益微生物,能与80%以上陆生植物形成互惠共生体——丛枝菌根。丛枝菌根真菌在促进宿主植物矿质营养吸收,增强植物抗逆抗病能力等方面具有重要作用。自然界中,丛枝菌根真菌具有丰富多样性,且不能纯培养,单从其形态学特征是不能对之鉴定到种的,必须借助分子生物学技术才能准确鉴定。本论文以AM真菌为研究对象,设计了种特异性的分子探针;同时,以紫云英为宿主植物,研究了重金属镉胁迫对Glomus mosseae和Glomus intraradices侵染的影响。论文取得的结果主要如下:根据AM真菌核糖体基因25S rDNA的D1-D2高度可变区的序列分析,为实验室的三种保藏菌株(Glomus intraradices、HAU-B15、HAU-D10)分别设计了特异性引物gi0,B15和D10。通过运用nested PCR技术,在AM真菌混合侵染的植物根系中检测相应的菌根真菌,从而验证了引物的特异性。这一技术的应用,为AM真菌的快速检测、鉴定提供了一个科学,实用的技术平台。为深入研究AM真菌的分子生态学提供了技术条件。另一方面,模拟镉污染土壤的的接种试验证明,接种菌根真菌显著促进了植物在重金属镉压力下的生物量,而接种不同AM真菌对镉的抗性不同。在高浓度的镉胁迫环境中,接种Glomus mosseae仍具有较高的SDH和ALP酶活性;而且能将89%的吸收镉固定在根部,限制其向地上部分转移,降低了土壤中的重金属含量,同时减轻了重金属镉对植物的毒害。用特异性分子探针对混合接种处理(Glomus intraradices和Glomus mosseae)中具有ALP活性的根段进行检测,发现混合接种没有影响Glomus mosseae的侵染活性,但是对Glomus intraradices起到了一定的促进作用。但Glomus mosseae仍是混合群落中主要的高效活力菌种。有效性综上所述,在重金属镉污染的环境中,Glomus mosseae对镉具有较强的抗性,对生物修复镉污染土壤起着重要的作用。同时,将ALP染色根段用于nested PCR检测,综合了活性染色技术和分子生物学技术的优点,能够成功检测镉胁迫下混合群落中的具有较高活力的有效菌株。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩略词(Abbreviation)
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 土壤重金属污染及生物修复
  • 1.1.1 土壤重金属污染概况
  • 1.1.2 重金属污染的修复
  • 1.2 丛枝菌根真菌及其生理生化研究
  • 1.2.1 丛枝菌根真菌简介
  • 1.2.2 丛枝菌根真菌与宿主植物之间的作用
  • 1.2.3 丛枝菌根真菌对重金属的抗性作用及对重金属污染土壤的生物修复作用
  • 1.3 丛枝菌根真菌的代谢酶活性的研究
  • 1.3.1 琥珀酸脱氢酶(SDH)
  • 1.3.2 碱性磷酸酶(ALP)
  • 1.4 分子生物学技术在丛枝菌根研究中的应用
  • 1.4.1 PCR技术的应用
  • 1.4.2 RAPD技术在丛枝菌根真菌中的应用
  • 1.4.3 RFLP技术在AM真菌研究中的应用
  • 1.4.4 DGGE技术在AM真菌研究中的应用
  • 1.5 研究思路与技术路线
  • 1.5.1 设计特异性引物
  • 1.5.2 重金属镉对丛枝菌根真菌影响的检测
  • 第二章 三种丛枝菌根真菌种特异性引物的设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 材料与方法
  • 2.2.1 生物材料及试剂
  • 2.2.3 引物
  • 2.2.4 种特异性引物设计流程
  • 2.2.5 三种孢子的嵌套PCR扩增
  • 2.2.6 PCR产物的回收,测序
  • 2.2.7 同源序列的比对及特异性引物的设计
  • 2.2.8 特异性引物的验证
  • 2.3 结果分析
  • 2.3.1 引物设计
  • 2.3.2 引物的特异性验证
  • 2.4 讨论
  • 第三章 丛枝菌根真菌Cd污染环境中对紫云英生长的影响
  • 3.1 引言
  • 3.2 材料与方法
  • 3.2.1 材料
  • 3.2.2 盆栽实验设计
  • 3.2.3 AM真菌浸染率测定
  • 3.2.4 ALP和SDH酶活测定
  • 3.2.5 植物体中Cd含量测定
  • 3.2.6 利用PCR技术对AM真菌的探测
  • 3.2.7 统计分析
  • 3.3 结果与分析
  • 3.3.1 植物生物量的测定
  • 3.3.2 AM真菌的侵染率
  • 3.3.3 SDH酶活和ALP酶活
  • 3.3.4 植物对Cd的吸收
  • 3.3.5 用嵌套PCR检测混合侵染根段中菌根真菌的侵染
  • 3.4 讨论
  • 小结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

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