2种菊芋幼苗对镉胁迫的响应及外源水杨酸的缓解作用

论文摘要

为了研究将菊芋应用于Cd污染土壤的植物修复的可行性,本文以2种菊芋（Helianthus tuberosus L.）—南芋5号（NY5）和南芋2号（NY2）为材料,研究了在不同浓度（0、5、25、50、100和200mg·I-1） Cd胁迫下2种菊芋幼苗光合作用特征、耐Cd差异性、Cd的吸收转运特征以及施加不同浓度SA（0、10、100和1000μmol·L-1）对Cd胁迫（0、50和100μmol·L-1）下2种菊芋幼苗的缓解作用。为土壤重金属Cd污染的植物修复提供了新的供试材料和数据支持,同时也为提高植物耐Cd性提供了科学理论依据,为Cd污染的防治和修复提供新的思路。主要研究结果如下：（1）砂培条件下,Cd胁迫使NY5和NY2的生物量明显降低,但NY5生物量的降低幅度明显小于NY2; Cd胁迫导致SS含量增加、SP含量减少、Pro含量的剧增以及抗氧化酶活性在一定范围内的升高；Cd改变光合色素含量和组成,降低PS Ⅱ电子传递活性,NY5和NY2的叶绿素a和叶绿素b含量均分别在100和25mg·L-1Cd胁迫下达到最低值,NY5的类胡萝卜素含量在Cd胁迫下较对照均增大,NY2则相反,总体上随Cd浓度的增加呈下降趋势；在Cd胁迫下,2种菊芋幼苗净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）均明显下降,胞间CO2浓度（Ci）比较稳定,NY5的水分利用率（WUE）和气孔限制值（Ls）变化趋势极其相似,在50mg.L-1时达到最低值,而NY2的WUE和Ls变化不大；Cd在2种菊芋根部含量最高,其次是茎和叶,2种菊芋对Cd的富集效果较好,NY5较NY2耐Cd性和富集性强。（2）砂培条件下,施加适量浓度的SA可以有效缓解Cd对2种菊芋生长的抑制作用,促进2种菊芋各生长参数的增加,增大各部干重,降低根冠比,避免细胞脱水,提高各部含水率,促进2种菊芋对P、K、Mg、Ca的吸收以及向地上部的转运。适量浓度的SA可以有效提高Cd胁迫下2种菊芋叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量,提高净光合速率等光合参数,缓解Cd对气孔的限制,增大气孔开度,提高光合系统对水分的利用效率,从而缓解Cd对2种菊芋光合系统的胁迫作用。适量浓度SA可以显著降低2种菊芋幼苗中的Cd含量,增强根对Cd向地上部运输的能力,减少了Cd在菊芋体内的累积,从而提高2种菊芋耐Cd性。但最佳SA浓度因菊芋品种及器官的不同而呈明显的差异性。（3）土壤Cd胁迫对2种菊芋生长未见明显抑制作用,土壤Cd胁迫促进了2种菊芋光合色素含量的增加,叶绿素荧光参数无显著变化,2种菊芋对土壤Cd有较强的富集效果,地上部Cd累积量高于根部,综合各种因素,NY5具备更大的优势应用于Cd污染土壤的修复。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 我国农田土壤重金属污染现状
• 1.2 土壤中重金属来源与分布
• 1.2.1 大气中重金属沉降
• 1.2.2 农药、化肥和塑料薄膜使用
• 1.2.3 污水灌溉
• 1.2.4 污泥施肥
• 1.2.5 含重金属废弃物堆积
• 1.2.6 金属矿山酸性废水污染
• 1.3 Cd对植物生长发育的影响
• 1.3.1 Cd对种子萌发的影响
• 1.3.2 Cd对根系发育的影响
• 1.3.3 Cd对叶片发育的影响
• 1.4 Cd对植物生理生化的影响
• 1.4.1 Cd对植物可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量的影响
• 1.4.2 Cd对植物营养元素吸收的影响
• 1.4.3 Cd对植物光合系统的影响
• 1.4.4 Cd对植物的氧化伤害
• 1.5 Cd在植物中的分布及吸收转运机制
• 1.5.1 植物对Cd的吸收
• 1.5.2 Cd在植物体内的运输转运机制
• 1.5.3 Cd在植物体内的分布
• 1.6 植物的耐Cd性及其机理
• 1.6.1 螯合解毒机制
• 1.6.2 细胞区域化
• 1.6.3 排外和富集
• 1.6.4 抗氧化系统
• 1.7 植物修复（Phytoremediation）技术
• 1.7.1 植物修复技术的概念及特点
• 1.7.2 植物修复技术的产生与发展
• 1.8 菊芋的基本特性与研究现状
• 1.8.1 菊芋的生物学特性
• 1.8.2 菊芋的研究开发现状
• 1.9 水杨酸（Salicylic acid,SA）在植物抗逆中的作用
• 1.9.1 SA的理化特性
• 1.9.2 SA与植物抗逆性
• 第二章 2种菊芋幼苗对不同浓度Cd胁迫的响应
• 第一节 不同浓度Gd对2种菊芋幼苗生长及渗透调节物质含量的影响
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.2 结果与分析
• 2.1.3 讨论
• 2.1.4 结论
• 第二节 不同浓度Cd对2种菊芋幼苗光合系统的影响
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果与分析
• 2.2.3 讨论
• 2.2.4 结论
• 第三节 不同浓度Cd对2种菊芋幼苗营养元素吸收、丙二醛含量以及抗氧化酶活性的影响
• 2.3.1 材料与方法
• 2.3.2 结果与分析
• 2.3.3 讨论
• 2.3.4 结论
• 第四节 不同浓度Cd对2种菊芋幼苗体内Cd的吸收、转运和累积的影响
• 2.4.1 材料与方法
• 2.4.1.1 供试材料
• 2.4.1.2 试验设计
• 2.4.1.3 测定指标与方法
• 2.4.1.4 统计分析
• 2.4.2 结果与分析
• 2.4.3 讨论
• 2.4.4 结论
• 第三章 外源SA对Cd胁迫下2种菊芋幼苗的缓解作用
• 第一节 外源SA对Cd胁迫下2种菊芋生长及对营养元素吸收的影响
• 3.1.1 材料和方法
• 3.1.2 结果与分析
• 3.1.3 讨论
• 3.1.4 结论
• 第二节 外源SA对Cd胁迫下2种菊芋光合系统的影响
• 3.2.1 材料和方法
• 3.2.2 结果与分析
• 3.2.3 讨论
• 3.2.4 结论
• 第三节 外源SA对Cd胁迫下2种菊芋幼苗Cd吸收、转运、累积的影响
• 3.3.1 材料和方法
• 3.3.2 结果与分析
• 3.3.3 讨论
• 3.3.4 结论
• 第四章 2种菊芋对Cd污染土壤的修复试验
• 4.1.1 材料与方法
• 4.1.2 结果与分析
• 4.1.3 讨论
• 4.1.4 结论
• 第五章 全文结论
• 5.1 2种菊芋对Cd胁迫的响应试验结论
• 5.2 SA对Cd胁迫下2种菊芋的缓解试验结论
• 5.3 2种菊芋对Cd污染土壤的修复试验
• 本文创新点
• 存在的问题与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所获成果
• 致谢