中国黄连木(Pistacia chinensis Bunge)重金属及模拟酸雨逆境生理的研究

摘要

中国黄连木(Pistacia chinesis Bunge)为漆树科黄连木属落叶乔木。原产我国，广泛分布于华北、华东、中南、西南、华南、西北等地区。黄连木喜光，主根发达，抗风力与萌芽力强，耐干旱瘠薄，在微酸性到微碱性的土壤中均能生长，是一种良好的低山造林绿化树种。抗二氧化硫、氯化氢和煤烟，寿命长达几百年。 近年来，重金属污染和酸雨已成为世界性的环境问题，引起广泛重视。各国相继开展了这一领域的研究，但多局限于农作物，对园林植物研究较少。黄连木作为油料、用材、观赏、水源涵养树种，具有巨大的开发潜力。目前，对中国黄连木的研究报道主要集中于抗旱生理及幼苗施肥试验。而对重金属和酸雨胁迫的逆境研究未见报道。本实验以中国黄连木为材料，研究了Hg2+、Cd2+胁迫及模拟酸雨胁迫对黄连木部分生理指标的影响，以期为黄连木的进一步利用提供理论依据。 采用不同浓度的Hg2+、Cd2+对二年生黄连木盆栽幼苗进行处理，在对部分生理指标进行测定后发现： 经Hg2+、Cd2+处理后，叶绿素的含量总体上呈减少的趋势。特别是Hg2+浓度大于0.10mg/kg叶绿素含量下降趋势明显，与对照相比下降了6.9％。 叶片可溶性糖含量测定发现，pb2+和Hg2+均能使黄连木叶片内可溶性糖积累，并且随着重金属胁迫浓度的增加，可溶性糖含量呈增加的趋势，并随胁迫时间的延长呈下降的趋势。当Hg2+浓度为0.15mg/kg时，黄连木可溶性糖含量在20d与10d时相比下降了9.2％。Cd2+浓度为0.15mg/kg处理的可溶性糖含量在5d和10d时与对照呈显著差异。Cd2+胁迫下，当Cd2+浓度大于0.10mg/kg时可溶性糖含量呈明显下降趋势。Cd2+浓度为0.10mg/kg在5d与对照呈显著差异。 MDA含量测定发现，随着Hg2+、Cd2+浓度的增加，MDA含量呈现显著上升趋势。尤其当Hg2+、Cd2+浓度分别为0.20 mg/kg、0.10mg/kg时，MDA的含量达到最高，较对照分别增加了105.4％、87.5％，差异达到显著。在Cd2+浓度为0.10mg/kg时，MDA的含量在15d与10d相比下降显著，下降幅度为20.2％。 对SOD测定发现，低浓度的Hg2+对其影响不大；当Hg2+浓度大于0.10mg/kg时，SOD活性随着时间延长表现为先上升后下降的趋势，峰值均出现在第10d。在Cd2+胁迫下，随着Cd2+浓度增加，SOD活性表现为连续下降的趋势。尤其当浓度达到0.10mg/kg以上时，SOD活性下降显著。POD活性测定发现，则随着处理时间的延长，Hg2+、Cd2+胁迫下的POD活性均较对照高，尤其当浓度达到0.10mg/kg以上时，POD活性增加显著。 黄连木叶中的脯氨酸含量随着Hg2+、Cd2+处理浓度提高而不断增加。Hg2+浓度为0.20mg/kg处理15d时脯氨酸含量达到最高值0.130ug.g-1，与对照相比增加了7.6倍。而Cd2+浓度为0.20mg/kg处理20d时脯氨酸含量达到最高值0.106ug.g-1，与对照相比增加了5.2倍。 酸雨胁迫下，随着处理浓度提高和时间延长，植株叶片受害逐渐严重。通过对其部分生理指标的测定发现： 随着酸雨酸度的增大及胁迫时间的延长，黄连木叶绿素、净光合速率呈现略有上升后下降的趋势，特别是pH2.5的处理叶绿素的含量与对照相比降低了43.04％；pH3.5的处理在9d，气孔导度和蒸腾速率达到最低值，分别为对照的46.7％和42.7％；pH2.5的处理在胁迫期内，气孔导度和蒸腾速率呈显著下降趋势。并且在9d时达到最低值，分别为对照的26.7％和25.7％，差异极显著。 叶片MDA含量和膜透性显著增加，两者呈显著正相关(r=0.9764)，并且在pH为2.5时，其细胞内的MDA含量显著增加。但处理后的MDA含量变化幅度大于膜透性的变幅，说明MDA的积累先于膜透性的增加。胁迫加剧了氧自由基的积累，诱发膜脂过氧化，产生大量MDA，最终导致细胞质膜透性增大。 随着模拟酸雨pH值的下降，黄连木叶SOD的活性呈下降的趋势。当pH值为3.5和2.5时，其SOD活性迅速降低，分别下降了34.17％和57.25％，与对照有显著性差异(p＜0.05)。说明只有在pH值小于3.5时的降雨才会对黄连木的保护酶SOD活性产生较大影响。 通过对重金属和模拟酸雨胁迫下的各生理指标的分析表明：黄连木能够适应Hg2+、Cd2+为0.20mg/kg的污染胁迫，在重庆园地土壤重金属平均含量的条件下可以正常生长；此外，黄连木对酸雨也表现出一定的适应能力，只有在pH值小于3.5的情况下，才会对黄连木造成较大的伤害。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章文献综述

1.1重金属污染

1.2重金属对植物的毒害

1.3重会属对植物的毒害机理

1.4植物对重金属毒害的抗性机理

1.4.1植物避性

1.4.2植物耐性

1.4.3金属排斥

1.4.4金属积累

1.5国内外镉汞污染研究现状

1.5.1镉污染土壤对植物的影响

1.5.2汞污染土壤对植物的影响

1.6酸雨问题

1.6.1酸雨对植物的危害

1.6.2酸雨对植物生理生化的影响

1.6.3酸雨对植物危害的可能的机理

1.7黄连木概述

1.7.1黄连木的生物学特性

1.7.2黄连木的综合利用

1.7.3黄连木的研究现状

第2章引言

第3章Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木生理的影响

3.1材料

3.2试验方法

3.2.1叶绿素含量的测定

3.2.2可溶性糖含量的测定

3.2.3丙二醛(MDA)含量的测定

3.2.4超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

3.2.5过氧化物歧化酶(POD)含量的测定

3.2.6脯氨酸含量的测定

3.3结果与讨论

3.3.1 Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木叶绿素的影响

3.3.2 Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木可溶性糖含量的影响

3.3.3 Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木丙二醛(MDA)含量的影响

3.3.4 Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

3.3.5 Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木POD活性的影响

3.3.6 Hg2+、Cd2+胁迫对黄连木脯氨酸含量的影响

3.4小结

第4章酸雨胁迫对黄连木生理的影响

4.1材料

4.2试验方法

4.2.1模拟酸雨处理

4.2.2叶绿素含量的测定

4.2.3净光合速率及其相关参数测定

4.2.4丙二醛(MDA)含量的测定

4.2.5超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

4.3结果与分析

4.3.1模拟酸雨对黄连木叶绿素的影响

4.3.2模拟酸雨对黄连木光合特性影响

4.3.2模拟酸雨对黄连木丙二醛(MDA)含量的影响

4.3.3模拟酸雨对黄连木叶超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

4.4小结

第5章讨论

参考文献

致谢

在读期间发表的论文