三种豆科植物萌芽期对镉的吸收累积特性与耐性机制研究

摘要

近年来，重金属污染问题已经引起人们广泛的重视，其中镉(Cd)因其移动性大、毒性高而成为国内外学者研究的热点。植物修复是一种新兴的Cd污染治理技术，被誉为廉价的“绿色修复技术”。然而，目前已发现的Cd超富集植物均具有生物量小，生长周期长，受环境影响较大等缺陷，从而限制了植物修复技术的实地应用。豆科植物在我国是一种常见的作物，与人类的生活息息相关，且其幼芽生长快速、培育方法简单。基于以上特点，本文以豆科植物为对象，通过水培实验，研究了它们在萌芽期对Cd的耐性和吸收累积特性，并对豆芽的耐Cd机制进行了初步探讨。研究结果表明:
　　(1)黄豆芽(Faba pullulat)和红豆芽(Rubrum faba pullulat)在Cd胁迫下表现出较强的耐性和富集能力。水培条件下，黄豆芽（Faba pullulat）和红豆芽(Rubrum faba pullulat)能够耐受高达20 mg·L1的Cd，对Cd也有较强的富集能力，并且将大量吸收的Cd累积在根部;绿豆芽(Viridi fabapullulat)对Cd的耐性较弱，对Cd的累积量也因受其耐性所限而相对较少。
　　(2)豆科植物对Cd的累积是一个动态的过程，且随植物种类及生长期的不同表现出较明显的差异。在萌芽前期，Cd首先吸附在种皮表面，随后逐步被吸收到子叶内部;在萌芽后期，绿豆芽（Viridi faba pullulat）和黄豆芽（Faba pullulat）对Cd的累积过程为:首先将Cd累积在根部，当根部累积量达到饱和后开始向上部运输。红豆芽(Rubrum faba pullulat)对Cd的累积不符合上述规律。
　　(3)培养条件会影响豆芽对Cd的吸收与累积。培养液pH主要影响豆芽对Cd的转运能力，对豆芽的生长及Cd吸收量影响不大;光照时间则对豆芽的生长以及Cd吸收效率造成较大影响，而对豆芽转运Cd的能力没有造成太大的影响。
　　(4)Cd在豆芽体内呈区域化分布。在豆芽根部，Cd主要累积在细胞可溶组分和细胞壁中，而细胞器中Cd含量较少。
　　(5)Cd在豆芽体内的化学形态随累积部位及胁迫浓度的变化而变化。豆芽根和茎中的Cd主要以果胶酸盐、与蛋白质结合态或吸附态的形式存在;叶中的Cd主要以难溶于水的磷酸盐、草酸盐形态为主;子叶中则主要以水溶性有机酸盐的形态存在。

目录

声明

摘要

主要缩略词表

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 修复植物的选择

1．3 植物对Cd的吸收累积特性研究进展

1．3．1 不同生长阶段植物对Cd的吸收与累积

1．3．2 植物体内Cd的赋存形态

1．4 植物对Cd的耐性机制研究进展

1．4．1 排斥作用

1．4．2 抗氧化作用

1．4．3 区隔作用

1．4．4 螯合作用

1．5 本研究的目的与意义

1．6 本研究的主要内容和技术路线

1．7 创新点

第二章 豆芽对Cd的耐性研究

2．1 实验材料与设备

2．2 实验方法

2．2．1 豆芽培养

2．2．2 生长指标及测定方法

2．2．3 生理指标及测定方法

2．3 数据处理

2．4 结果与分析

2．4．1 Cd胁迫下豆芽的生长响应

2．4．2 Cd胁迫下豆芽的生理响应

2．4．3 小结

第三章 豆芽对Cd的吸收累积特性研究

3．1 实验材料与设备

3．2 实验方法

3．2．1 豆芽培养

3．2．2 植物样品处理

3．2．3 水样处理

3．3 数据处理

3．4 结果与分析

3．4．1 豆芽对Cd的吸收能力

3．4．2 Cd在豆芽体内的分布

3．4．3 豆芽对Cd的富集和转运能力评价

3．4．4 小结

第四章 豆芽对Cd的动态吸收特征研究

4．1 实验材料与设备

4．2 实验方法

4．3 结果与分析

4．3．1 豆芽对Cd的动态吸收规律

4．3．2 Cd在豆芽体内的累积过程

4．3．3 小结

第五章 不同培养条件下豆芽对Cd的吸收性能研究

5．1 实验材料与设备

5．2 实验方法

5．3 结果与分析

5．3．1 培养液pH

5．3．2 光照时间

5．4 小结

第六章 Cd在豆芽体内的赋存形态及亚细胞分布

6．1 实验材料与设备

6．2 实验方法

6．2．1 豆芽培养

6．2．2 化学形态分析

6．2．3 亚细胞组分分离

6．3 结果与分析

6．3．1 豆芽体内Cd的赋存形态

6．3．2 Cd的亚细胞分布情况

6．4 小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

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