重金属Zn2+和As5+对水花生愈伤组织的毒害机制研究

论文摘要

现代工农业的发展致使水体重金属污染日益严重。本文培育并采用致密型水花生愈伤组织作为实验材料,以Zn2+和Ass+两种重金属为胁迫因子,以探究重金属对水生植物的胁迫机理。研究结果表明：（1）以70%酒精灭菌30s,再以2%次氯酸钠灭菌15min,最后以0.1%升汞灭菌5min可杀死大多数微生物,得到较多的无菌培养物,为水花生较佳灭菌方式。选用带腋芽的茎段为外植体并接种于加以6-BA（2.5mg/L）/NAA（0.1mg/L）的1/2MS培养基,愈伤组织诱导率最高。（2）不同Zn2+浓度（0、10、50、100、200mg/L）胁迫下,低浓度Zn2+（10mg/L）,对水花生愈伤组织伤害不大,当Zn2+浓度<50 mg/L时,植物愈伤组织细胞内的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性,可溶性蛋白、游离脯氨酸、GSH和AsA含量均有所升高。而随着Zn2+浓度增加,可造成叶绿素a、叶绿素b含量下降,可溶性蛋白含量下降,游离脯氨酸,谷胱甘肽和抗坏血酸含量下降；水花生愈伤组织体内活性氧清除系统中SOD、POD、CAT三种酶平衡被破坏,不能有效阻止02-和H202的积累,游离脯氨酸含量上升、MDA含量高度积累。电镜扫描结果发现,Zn2+破坏了细胞的膜系统,特别是对叶绿体、线粒体、内质网、细胞核造成了不可逆的损伤。Zn2+打破了水花生愈伤组织正常代谢所需的生理和结构基础,打乱了代谢平衡,导致愈伤组织死亡。但是结构的变化要滞后于生理变化。Zn2+对水花生愈伤组织的致死浓度范围在50-200mg/L。（3）不同Ass+浓度（0、5、10、25、50mg/L）胁迫下,水花生愈伤组织中的叶绿素a、叶绿素b和可溶性蛋白含量不断下降,丙二醛和游离脯氨酸含量上升；过氧化物酶和过氧化氢酶活性先升后降,超氧化物酶活性活性呈下降趋势,谷胱甘肽和抗坏血酸含量先升后降,但都高于对照值。As5+对水花生愈伤组织的致死浓度范围在10-50mg/L。综上所述,重金属对水花生愈伤组织的毒害作用与重金属对水生植物的毒害出现的生理和结构上的变化是基本一致的,即微量的重金属污染对植物愈伤生长并无显著影响,随着浓度的升高毒害作用愈加明显。说明通过对愈伤组织的毒害处理所得到的结论是具有实用价值的,可以运用到水生植物对水污染的治理研究当中,并且愈伤组织具有不受外界因素的影响及可大规模生产等优点,从而对研究过程中提高效率和节约成本具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言与综述
• 1.1 重金属对植物的毒害影响
• 1.1.1 植物对重金属的吸收、运输、富集、分布及化学形态
• 1.1.2 重金属对植物生长发育的研究
• 1.1.3 重金属对细胞超微结构的损伤
• 1.1.4 重金属对植物生理生化特征的影响
• 1.2 植物对重金属的耐性机制
• 1.3 水生植物的组织培养
• 1.3.1 植物组织培养原理、方法和意义
• 1.3.2 愈伤组织的主要类型和特点
• 1.4 本论文的研究目的、主要内容及创新点
• 第2章 水花生愈伤组织的培养
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 外植体来源
• 2.1.2 预处理
• 2.1.3 灭菌条件
• 2.1.4 培养基及培养条件
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同灭菌方式的效果比较
• 2.2.2 不同培养基对水花生愈伤组织诱导的影响
• 2.2.3 不同外植体愈伤组织的诱导
• 2.2.4 不同外源激素配比对水花生愈伤组织诱导的影响
• 2.3 讨论
• 2+对水花生愈伤组织生理生化及超微结构的影响'>第3章 Zn²⁺对水花生愈伤组织生理生化及超微结构的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验处理
• 3.1.3 生理生化指标测定
• 3.1.3.1 叶绿素含量的测定
• 3.1.3.2 酶液的提取
• 3.1.3.3 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定
• 3.1.3.4 过氧化物酶（POD）活性测定
• 3.1.3.5 过氧化氢酶（CAT）活性测定
• 2O₂含量测定'>3.1.3.6 H₂O₂含量测定
• 2^-·产生速率的测定'>3.1.3.7 O₂^-·产生速率的测定
• 3.1.3.8 脂质过氧化测定
• 3.1.3.9 可溶性蛋白含量的测定
• 3.1.3.10 游离脯氨酸（Pro）含量测定
• 3.1.3.11 谷胱甘肽（GSH）含量测定
• 3.1.3.12 抗坏血酸（AsA）含量测定
• 3.1.4 超微结构观察
• 3.2 结果与分析
• 2+对水花生愈伤组织生理生化的影响'>3.2.1 Zn²⁺对水花生愈伤组织生理生化的影响
• 3.2.1.1 叶绿素含量的变化
• 2+对水花生愈伤组织超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响'>3.2.1.2 Zn²⁺对水花生愈伤组织超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 2+对水花生愈伤组织O₂^-·和H₂O₂产生速率的影响'>3.2.1.3 Zn²⁺对水花生愈伤组织O₂^-·和H₂O₂产生速率的影响
• 2+对水花生愈伤组织丙二醛（MDA）含量的影响'>3.2.1.4 Zn²⁺对水花生愈伤组织丙二醛（MDA）含量的影响
• 2+对水花生愈伤组织可溶性蛋白含量的影响'>3.2.1.5 Zn²⁺对水花生愈伤组织可溶性蛋白含量的影响
• 2+对水花生愈伤组织游离脯氨酸（Pro）含量的影响'>3.2.1.6 Zn²⁺对水花生愈伤组织游离脯氨酸（Pro）含量的影响
• 2+对水花生愈伤组织谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（AsA）含量的影响'>3.2.1.7 Zn²⁺对水花生愈伤组织谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（AsA）含量的影响
• 3.2.2 Zn2+对水花生愈伤组织超微结构的影响
• 3.2.2.1 叶绿体
• 3.3.2.2 线粒体
• 3.3.2.3 内质网
• 3.3.2.4 细胞核
• 3.3 讨论
• 5+对水花生愈伤组织生理特征的影响'>第4章 As⁵⁺对水花生愈伤组织生理特征的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验处理
• 4.1.3 生理指标测定
• 4.2 结果与分析
• 5+对水花生愈伤组织叶绿素含量的影响'>4.2.1 As⁵⁺对水花生愈伤组织叶绿素含量的影响
• 5+对水花生愈伤组织超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化物酶（POD）,过氧化氢酶（CAT）活性的影响'>4.2.2 As⁵⁺对水花生愈伤组织超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化物酶（POD）,过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 5+对水花生愈伤组织H₂O₂含量和O₂^-·产生速率的影响'>4.2.3 As⁵⁺对水花生愈伤组织H₂O₂含量和O₂^-·产生速率的影响
• 5+对水花生愈伤组织丙二醛（MDA）含量的影响'>4.2.4 As⁵⁺对水花生愈伤组织丙二醛（MDA）含量的影响
• 5+对水花生愈伤组织可溶性蛋白含量的影响'>4.2.5 As⁵⁺对水花生愈伤组织可溶性蛋白含量的影响
• 5+对水花生愈伤组织游离脯氨酸（Pro）含量的影响'>4.2.6 As⁵⁺对水花生愈伤组织游离脯氨酸（Pro）含量的影响
• 5+对水花生愈伤组织谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（AsA）含量的影响'>4.2.7 As⁵⁺对水花生愈伤组织谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（AsA）含量的影响
• 4.3 讨论
• 第5章 论文小结
• 参考文献
• 附录A 缩写
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢