镉胁迫条件下水稻对镉的吸收分配规律及其生理生化特性研究

摘要

随着采矿、冶炼、电镀等工业的快速发展，含镉农用化学品的大量施用，城市污泥的农业利用，城市污水和水泥粉尘的排放以及工业废品和生活垃圾的焚烧处理，农田镉污染日趋严重。这不仅影响农作物的产量与品质，更为严重的是通过食物链传播，引起对人体骨骼、肾、肝、免疫系统和生殖系统的毒害作用，以及致畸、致癌、致突变作用，严重威胁着人类健康和生命安全。但由于镉在土壤-植物体系内迁移、转化、积累和毒害机制的复杂性，人们对有关问题的认识尚存在很大的欠缺。本文以重金属离子Cd<'2+>为材料，以水稻两个品种(IR1552和Azucena)为研究对象，采用土培试验，对镉胁迫条件下，水稻对镉吸收分配规律及其生理生化特性，以及根系铁氧化胶膜对水稻镉吸收的影响情况进行研究。结果表明： 1.在Cd胁迫条件下，Cd对水稻的生长发育有一定的影响，呈现出株高矮化、根长变短和鲜重下降的趋势，影响程度随测定指标及品种的不同而有很大差异。加Cd处理时，IR1552以地上部鲜重下降幅度最大，而.Azucena则以根部鲜重变化幅度为最大，说明水稻不同品种的生长发育对土壤Cd污染的耐性存在显著差异。 2.不同水平Cd处理后，对叶片的Ch1a、Ch1b、Ch1(a+b)含量均无明显影响。两个品种叶片的光合速率均呈下降趋势，但下降幅度存在品种间差异。水稻根部鲜重、地上部鲜重和总鲜重与叶片光合速率降低间均呈显著正相关，由此表明镉处理下水稻叶片光合速率降低，导致水稻生长不良，生物量下降。 3.随Cd<'2+>浓度的增加，水稻IR1552叶片的SOD活性呈现先上升后下降的趋势，而水稻Azucena叶片随Cd<'2+>浓度的增加其SOD活性持续下降。CAT活性均呈现先上升后下降趋势，两种水稻叶片POD活性变化均不明显，IR1552植株MDA含量均随着镉处理水平的升高呈先降低后增加的趋势，Azucena植株MDA含量随镉处理水平升高而显著增加。表明Cd<'2+>可在低浓度范围内激活水稻叶片酶活性，催化猝灭自由基从而保护膜系统，而高浓度的Cd<'2+>则对其损伤较大，破坏了叶片酶防御体系，植株遭受到的氧化胁迫随镉水平的提高而加重。 4.水稻地上部和根部Cd含量随Cd处理水平提高而增加，且吸收的Cd主要积累在根部。水稻根系铁氧化膜的含铁量和含镉量均随镉处理水平的升高而增加，且两品种间存在明显差异。说明两品种间的根系氧化还原特性存在显著差异。

目录

声明

摘要

1.文献综述

1.1农田镉污染源与污染现状

1.2镉在植物中的吸收、积累和分配

1.2.1植物不同品种间镉吸收、分配和积累的研究

1.2.2植物不同器官镉的积累、分配规律的研究

1.2.3植物不同生育阶段镉吸收、分配和积累的研究

1.3植物镉吸收的主要影响因素

1.3.1土壤pH值

1.3.2有机质

1.3.3土壤氧化还原电位

1.3.4根分泌物

1.4镉对植物的毒害作用

1.4.1影响根系生长

1.4.2危害叶绿体、降低光合作用

1.4.3影响酶活性

1.4.4干扰碳代谢

1.4.5干扰植株水分状况

1.4.6镉对植物丙二醛(MDA)和脯氨酸含量的影响

1.5植物对镉的耐性机制

1.5.1固定化及区域化

1.5.2外排

1.5.3络合作用

1.5.4合成应激物质

1.5.5抗氧化酶系统

1.6植物镉污染的控制技术

1.7本研究的主要内容及意义

2.材料与方法

2.1供试材料

2.2试验设计

2.2.1土壤培养

2.2.2水稻的栽培及管理

2.2.3镉处理对水稻生长发育影响的测定

2.2.4镉处理对水稻生理生化影响的测定

2.2.5根系铁氧化胶膜对水稻镉吸收影响的测定

2.2.6水稻镉含量的测定

2.3测定方法

2.3.1株高、根长、鲜重的测定

2.3.2镉处理对水稻生理生化指标的测定

2.3.3根表铁胶膜及其表面吸附镉的测定

2.3.4水稻镉含量的测定

3.结果与分析

3.1镉处理对水稻生长发育的影响

3.1.1镉处理对水稻地上部生长的影响

3.1.2镉处理对水稻根部生长的影响

3.1.3讨论

3.2镉处理对水稻生理生化的影响

3.2.1镉处理对水稻叶绿素含量的影响

3.2.2镉处理对水稻叶片光合作用的影响

3.2.3镉处理对水稻SOD活性的影响

3.2.4镉处理对水稻CAT活性的影响

3.2.5镉处理对水稻POD活性的影响

3.2.6镉处理对水稻叶片MDA含量的影响

3.2.7讨论

3.3镉在水稻不同器官中的分布规律及根部氧化特性对水稻镉吸收分配的影响

3.3.1镉在水稻不同器官中的分布规律

3.3.2根部氧化特性对水稻镉吸收分配的影响

3.3.3讨论

4.结论

4.1镉处理与水稻生长发育的关系

4.2镉处理与水稻生理生化的关系

4.3镉在水稻植株体内的分布及铁膜的作用

5.论文的研究展望

5.1存在的主要问题和不足

5.2研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表及撰写的相关学术论文

致谢