锰超富集植物青葙同源多倍体诱导及修复性能研究

摘要

作为植物修复的核心内容,超富集植物本身有着在天然条件下生物量小、生长缓慢和环境抵抗能力弱等缺陷,难以适用于快速修复重金属污染土壤,限制了其植物修复效率,种植这样的植物要实现修复目标往往需要较长的周期,这是制约植物修复技术工程化推广中最主要的“瓶颈”。青葙为苋科青葙属一年生草本植物,有一定的药用价值,目前已被鉴定为锰超富集植物。本研究以青葙为研究对象,旨在利用秋水仙素对青葙进行多倍体诱导,以期培育出高产优质的青葙新品种,通过与二倍体形态学、细胞学差异和光合特性等比较,评价其应用于植物修复领域的潜力。通过研究主要成果如下:
　　打破青葙种子休眠的最佳方法为浓H2SO4处理10 min,再用200 mg/L赤霉素浸种1 h,种子发芽率达到最高的89.00％,为初始发芽率的2.1倍。采用浸种法诱导青葙多倍体,最佳秋水仙素诱导浓度和时间分别为0.05%和24 h,青葙存活率和变异率分别达到83.89%和51.11%,诱导所得3株青葙同源四倍体染色体数为2n=4x=68,而对照二倍体染色体数为2n=2x=34。采用茎段培养成功建立了四倍体青葙的无性繁殖体系,外植体成活率达到95%以上,繁殖系数在4~5左右,移栽无菌苗存活率在90%左右,繁殖周期为2~3个月。
　　四倍体青葙较二倍体叶片大而肥厚并且叶色呈黄绿或深绿,叶边缘较不规则,茎粗壮且结点数量较多。经形态学鉴定,除株高略有降低外,四倍体青葙的叶长、叶宽、叶厚、茎粗和花径等均显著大于二倍体(p<0.05);四倍体青葙的气孔长宽、保卫细胞长宽和保卫细胞中叶绿体数目等气孔形态参数也均显著大于二倍体。总体上四倍体青葙表现出使生物量增大的趋势。
　　四倍体青葙叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b和总叶绿素含量较二倍体分别增加了54.91%、23.08%、26.06%和43.09%,叶厚、栅栏组织厚和海绵组织厚分别提高了22.44%、38.02%和18.78%,栅栏组织和海绵组织比值相比二倍体提高了16.67%;四倍体青葙的叶绿素荧光参数Fo、Fm和ETR值在一天中不同时段均不同程度显著高于二倍体,在光强较高的12:00时到14:00时,四倍体青葙的抗逆性指标值Fv/Fm、Fv/F0和Y(Ⅱ)均显著高于二倍体。
　　不同锰浓度处理四倍体的根、茎、叶生物量较二倍体平均增加了20.79%、35.45%和36.15%,四倍体根、茎、叶中锰积累量均显著高于二倍体,分别增加了54.94%、46.13%和32.12%;四倍体的单株锰富集量在锰处理浓度为300 mg/kg时达到最高的70.21 mg,相比二倍体增加了110.07%,不同锰浓度处理时平均增加了78.07%;不同锰浓度处理不同倍性青葙富集系数和转运系数均大于1,四倍体最高富集系数达到170.93,转运系数与二倍体无明显差异。

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第1章 绪论

1.1 土壤重金属污染概况

1.2重金属污染土壤治理方法

1.3重金属污染土壤植物修复技术研究进展

1.4超富集植物青葙简介

1.5多倍体育种技术研究进展

1.6本实验研究目的、内容与实验方案

第2章 青葙同源多倍体的诱导、筛选与鉴定

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 数据分析

2.4 结果与分析

2.5 讨论

2.6 本章小结

第3章 不同倍性青葙的叶绿素荧光参数研究

3.1引言

3.2 材料与方法

3.3 试验测定方法

3.4 数据分析

3.5 结果与分析

3.6 讨论

3.6 本章小结

第4章 不同倍性青葙对锰污染土壤的修复性能研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 样品处理方法

4.4 数据分析

4.5 结果与分析

4.6 讨论

4.7 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要研究成果

5.2 研究展望

致谢

参考文献

图表索引

Index of figures and tables

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