镉胁迫下3种杨树种间生理响应及植物修复潜力

摘要

镉是中国最重要的环境污染物之一，它对人类和其他动物有一定的毒性。目前，中国已经开发出许多方法来修复镉污染的土壤，其中植物修复方法是最有前景的方法之一。　　本研究，选择了三个快速生长的杨树：青杨（Populus cathayana），北京4号杨（Populus beijingenesis 4）和赤峰杨（Populus chifeng）为研究对象，以筛选适合的树木进行镉污染修复为目的。我们比较了三种杨树的生物量、镉含量、转运系数（Tf）、容忍系数（Ti）及生物富集因子（BCF）。此外，我们还研究了镉胁迫下3种杨树的叶片超微结构、光合活性和抗氧化活性。　　研究表明，与对照相比，镉胁迫下所有植物的生物量、叶绿素含量和光合活性均较低，抗氧化活性较高。相比之下，青杨（P. cathayana）受镉影响较小，生物量较多，光合速率（A），蒸腾速率（E）和叶绿素含量较高，而赤峰杨（P. chifeng）和北京4号杨（P. beijingenesis4）生物量较少，A、E和叶绿素含量较低。此外， P.cathayana与P.beijingenesis4和P. chifeng相比，具有更高的Tf和Ti，并且与P. chifeng相比，具有更高的BCF。研究发现P. beijingenesis 4具有最高的BCF，这可能是P. beijingenesis4比其他两个物种具有更多镉中毒症状的原因。透射电子显微镜（TEM）结果显示P. beijingenesis4的亚细胞结构受到了较严重的破坏，尤其是类囊体结构和叶绿体膜的破坏，而相比之下，P. cathayana的亚细胞结构受影响最小，叶绿体几乎不受影响，与其他两个物种相比，叶绿体形状和类囊体结构清晰可见。　　基于上述研究结果，鉴于在镉胁迫下青杨（P. cathayana）在三个杨树种中，具有最多的生物量、较强的抗性和较高的镉积累量，因此可以开发为镉修复的候选植物。

目录

声明

1 Introduction

1.1Introduction of Cadmium

1.2Introduction of Phytoremediation

1.3Advantages of Phytoremediation

1.4Cadmium effect on plants

1.5Introduction of poplar tree

1.6Response of poplar to Cd stress

1.7 Objectives

2Material and Methods

2.1Plants material and Experimentaldesign

2.2Growth measurements and biomass measurements

2.3Gas exchange and Chlorophyll pigments measurements

2.4POD and SOD activity determination

2.5Transmission electron microscopy observations

2.6Determination of Cd contents in leaves, stem and roots

2.7Calculation of phytoremediation-related parameters

2.7.1 Translocation factor

2.7.2Tolerance index

2.7.3Bioconcentration factor

2.8Statistical analyses

3 Results

3.1Growth and biomass accumulation

3.2Gaseous exchange and chlorophyll pigments

3.3SOD and POD activity

3.4Ultracellular structure of plant leaf

3.5Differences in Cd uptake and translocation

4 Discussion

4.1Plants growth, photosynthesis and cadmium induced oxidative stress

4.2Cadmium uptake, translocation and accumulation

5Conclusion and further research

致谢

参考文献