Pb2+对香蒲种子萌发、幼苗生长的影响及其在根部的迁移动态研究

摘要

重金属污染物在水体中具有相当高的稳定性和难降解性，利用重金属超积累植物对重金属的吸收、富集和存储等作用可实现生态修复。本研究以香蒲为材料，通过模拟重金属铅(Pb)污染，采用水培法、扫描电镜法、微波消解法以及X-射线能谱法，研究了Pb2+对种子萌发的影响、香蒲幼苗对Pb2+的形态结构响应、不同苗龄香蒲对Pb2+的耐性和富集、分配、转运等特征以及Pb2+在香蒲根部的迁移动态，结果如下:
　　1.不同浓度Pb2+对香蒲种子萌发和幼苗生长均有抑制作用，且随着浓度的增加而增加。在Pb2+处理浓度为0.25、1、3mmol·L-1时，香蒲种子的发芽率和发芽势较对照分别显著下降了22.18％、48.64％、89.88％和22.45％、46.94％、89.39％，发芽指数和活力指数也较对照分别显著下降了17.56％、43.12％、86.98％和51.56％、97.93％、99.73％。香蒲种子萌发后的幼根伸长和初生叶生长与Pb2+处理浓度间呈显著负相关，且幼根伸长抑制效应更加明显，在Pb2+处理浓度大于0.25mmol·L-1时，幼根及初生叶的抑制指数均较对照显著下降了50％以上。在Pb2+处理浓度为3mmol·L-1时，幼根和初生叶停止生长。表明0.25mmol·L-1是Pb2+影响香蒲种子萌发的敏感浓度，3mmol·L-1则是Pb2+影响香蒲种子萌发的最大致死浓度。
　　2.香蒲根、叶对不同浓度Pb2+胁迫响应结果表明，Pb2+浓度大于0.9mmol·L-1处理10天，香蒲不定根生长停止，根表皮皱缩，皮层细胞排列变疏松，部分皮层细胞解体。与对照比，根中柱内部组织无明显差异。同样经0.9mmol·L-1以上Pb2+浓度处理后的香蒲叶片，表皮细胞排列更加紧密，气孔密度增加，机械组织疏散，而Pb2+浓度低于0.9mmol·L-1时，其植株均表现出对Pb2+胁迫的耐受性。
　　3.在不同Pb2+浓度下处理10天，不同苗龄香蒲对重金属Pb富集、分配、转运影响如下:(1)在Pb2+处理浓度大于0.9mmol·L-1时，不同苗龄香蒲的鲜重、株高、叶宽均显著低于对照，但干重、根长受Pb2+浓度影响不显著。苗龄越小、Pb2+胁迫浓度越高且胁迫时间越长，香蒲受毒害症状越严重;(2)不同苗龄香蒲对Pb2+的耐性指数为0.711～0.942（均＞0.6），耐受限值为24.195～37.056mg·g-1FW，表明香蒲对Pb2+有较高的耐受性;(3)不同苗龄香蒲的地下根和地上叶部分的Pb2+含量与处理浓度呈正相关，Pb2+在香蒲器官内的分配系数(DF)表现为DF根＞DF叶，香蒲植株吸收的Pb2+主要积聚在根中(＞92.5％);(4)香蒲在低浓度0.3mmol·L-1Pb2+处理时，更容易富集，富集系数高达6.09～9.018。不同苗龄香蒲对Pb2+的富集系数均值为3.70～6.26，转运系数为0.033～0.305，表明香蒲对Pb2+的富集能力强，但转运能力低。
　　4.在Pb2+处理浓度为0.9mmol·L-1、室温为25℃的条件下，Pb2+由香蒲根部表皮迁移至髓中央的直线距离是496μm，历时15s。能谱检测表明:Pb2+从表皮迁移至皮层、由皮层迁移至维管组织及至髓中央部历时均约为5s，由此计算得出迁移速率方程分别为:y=68.462x+4.9697、y=51.482x+317.04、y=32.195x+431.81，Pb2+在香蒲根部的横向迁移速率为0.228m·h-1。Pb2+在根部导管中纵向迁移距离为1cm，历时135s，纵向运输速率为0.267m·h-1。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．引言

1．1 重金属Pb2+对植物的毒害作用

1．2 超积累植物根系对重金属的吸收机制

1．3 重金属在超积累植物中的运输机制

1．4 植物对重金属胁迫的形态学响应机制

1．5 超积累植物对重金属的耐受和富集机制

1．6 本研究主要研究内容、目的和意义与技术路线

第二章 Pb2+胁迫对香蒲种子萌发的影响

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 材料

2．2．2 试验设计

2．2．3 种子萌发参数及幼苗幼根、初生叶长度的测定

2．2．4 数据分析处理

2．3 结果

2．3．1 不同浓度Pb2+胁迫对香蒲种子萌发的影响

2．3．2 不同浓度Pb2+胁迫对香蒲种子幼苗形态建成的影响

2．4 讨论

2．4．1 Pb2+胁迫对香蒲种子发芽指标的影响

2．4．2 Pb2+胁迫对香蒲种子幼苗形态建成的影响

2．5 存在问题及展望

第三章 香蒲对Pb2+胁迫的形态结构响应

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 材料

3．2．2 环境扫描电镜法

3．3 结果

3．3．1 不同浓度Pb2+对香蒲根及其组织结构的影响

3．3．1 不同浓度Pb2+对香蒲叶及其组织结构的影响

3．4 讨论

3．4．1 不同浓度Pb2+对香蒲根及其组织结构的影响

3．4．2 不同浓度Pb2+对香蒲叶及其组织结构的影响

3．4．3 香蒲器官对不同浓度Pb2+的形态结构响应

3．5 存在问题与展望

第四章 不同苗龄香蒲对Pb2+的耐受性和富集、转运、分配特征研究

4．1 前言

4．2．1 材料准备

4．2．2 试验设计

4．2．3 植株生长进程指标测定

4．2．4 微波消解法

4．2．5 参数计算

4．2．6 数据统计分析

4．3 结果

4．3．1 不同浓度Pb2+胁迫对不同苗龄香蒲生长的影响

4．3．2 不同苗龄香蒲对Pb2+的耐受性

4．3．3 不同苗龄香蒲对Pb2+的富集特征

4．3．4 Pb2+在不同苗龄香蒲器官内的分配系数

4．4 讨论

4．4．1 Pb2+处理抑制香蒲的生长

4．4．2 不同苗龄香蒲对Pb2+的耐受性

4．4．3 不同苗龄香蒲对Pb2+的富集、转运、分配特征

4．5 存在问题及展望

第五章 Pb2+在香蒲根部的迁移动态研究

5．1 前言

5．2 材料与方法

5．2．1 材料准备

5．2．2 试验设计

5．2．3 X-射线能谱仪法

5．2．4 数据分析

5．3 结果

5．3．1 Pb2+在香蒲根部皮层内的迁移特征

5．3．2 Pb2+在香蒲根部维管组织内的迁移特征

5．3．3 Pb2+在香蒲根部中柱内的迁移特征

5．3．4 Pb2+在香蒲根部的纵向迁移特征

5．3．5 Pb2+在香蒲根部不同部位的迁移速率及特征

5．4 讨论

5．5 存在问题及展望

参考文献

致谢

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