本文關(guān)鍵詞：冬小麥對(duì)土壤鉬污染的響應(yīng)及其耐鉬機(jī)制研究

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【摘要】：鉬是植物、動(dòng)物和微生物必需的微量元素之一,同時(shí)也是非常重要的戰(zhàn)略資源。目前對(duì)鉬的研究主要集中在鉬缺乏對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響,事實(shí)上,鉬污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響也不容忽視,土壤中過量的鉬可通過食物鏈傳遞導(dǎo)致動(dòng)物或人體病害。研究植物對(duì)土壤鉬污染的響應(yīng)特征及其耐高鉬的調(diào)控機(jī)制,不僅可為鉬耐性植物及鉬超富集植物的篩選提供理論指導(dǎo),也可為土壤鉬污染修復(fù)提供技術(shù)支撐。本文通過土壤培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)研究了冬小麥對(duì)土壤鉬污染的響應(yīng)特征及其耐鉬的生理機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:1.采用土壤培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)研究了不同鉬水平對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響。結(jié)果表明:輕度鉬污染(添加鉬量0.15~500 mg·kg~(-1))對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響不顯著,嚴(yán)重鉬污染(添加鉬量1000~2000 mg·kg~(-1))顯著抑制產(chǎn)量的形成。隨鉬污染水平的提高,冬小麥葉綠素含量、凈光合速率(P_n)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)呈下降趨勢(shì),而胞間CO_2濃度(Ci)和Gs呈下降趨勢(shì),推測(cè)鉬污染條件下氣孔限制可能是P_n下降的原因之一;隨著鉬污染水平的提高,葉綠素a/b值呈上升趨勢(shì),推測(cè)葉綠素a向葉綠素b轉(zhuǎn)化受阻。鉬過量可引起內(nèi)囊體排列紊亂,線粒體嵴變形;極端鉬污染條件下(3000~4000 mg·kg~(-1))冬小麥不能完成其生命周期。2.采用土壤培養(yǎng)試驗(yàn),研究了鉬污染條件下冬小麥對(duì)鉬的吸收與分配規(guī)律。結(jié)果表明:鉬污染條件下,冬小麥各部位鉬含量高低順序?yàn)楦~片莖穎殼籽粒;隨著鉬污染水平的提高,鉬在籽粒和穎殼等生殖器官中累積分配比例下降,在一定范圍(100~1000 mg·kg~(-1))冬小麥地上部的鉬更多積累于莖中,嚴(yán)重鉬污染下(1000~2000 mg·kg~(-1))葉片成為過量鉬的積累部位,推測(cè)隨鉬水平的提高鉬從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移的比例降低,但冬小麥籽粒中鉬含量仍可高達(dá)6.43~320.19μg·g~(-1),人體健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.98~48.67,且籽粒中鉬含量與土壤有效鉬呈現(xiàn)指數(shù)相關(guān)的關(guān)系,方程為y=0.942e0.009x(r=0.881 p0.01),說明鉬污染條件下的冬小麥通過食物鏈威脅人體健康的風(fēng)險(xiǎn)較大。3.采用土壤培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)初步研究了冬小麥耐高鉬污染的生理機(jī)制。結(jié)果表明:鉬污染條件下,冬小麥細(xì)胞壁和液泡鉬含量和分配比例顯著提高,表明冬小麥吸收的過量鉬主要分布在細(xì)胞壁和液泡中,這可能是冬小麥耐高鉬的原因之一;冬小麥的MDA含量隨鉬水平的提高呈現(xiàn)上升趨勢(shì)且與適量施鉬(0.15 mg·kg~(-1))相比差異顯著,推測(cè)隨著鉬污染水平提高膜結(jié)構(gòu)會(huì)有一定程度損傷,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性易被破壞;同時(shí)脯氨酸含量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì),推測(cè)輕度鉬污染條件下冬小麥可通過脯氨酸的積累降低細(xì)胞水勢(shì),維持體內(nèi)水分平衡,保持植物正常生長(zhǎng),重度鉬污染條件下由于細(xì)胞膜氧化損傷而對(duì)脯氨酸合成有一定的抑制作用;隨著鉬污染水平的提高,冬小麥抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性基本穩(wěn)定,推測(cè)其活性氧清除系統(tǒng)尚未被破壞,這可能也是冬小麥耐高鉬污染的原因之一。4.采用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)研究過量鉬對(duì)冬小麥代謝物質(zhì)變化的影響。結(jié)果表明:過量鉬產(chǎn)生的差異代謝物主要包括有機(jī)酸、脂肪酸、氨基酸及植物激素等幾類化合物,參與冬小麥TCA循環(huán)、脂肪酸代謝、氨基酸代謝和植物信號(hào)傳導(dǎo)等生物過程;鉬污染條件下,蘋果酸、花生四烯酸、皮質(zhì)脂酮、雄甾酮、MG、DG、cAMP、茉莉酸甲脂、γ-氨基丁酸等化合物含量變化幅度較大,可作為冬小麥耐受過量鉬脅迫的候選代謝標(biāo)識(shí)物,需在后續(xù)研究中逐步進(jìn)行驗(yàn)證和分析。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X53;S512.11

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本文編號(hào)：1200851