發(fā)布時間：2017-11-18 19:13

  本文關鍵詞：冬小麥對土壤鉬污染的響應及其耐鉬機制研究

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【摘要】：鉬是植物、動物和微生物必需的微量元素之一,同時也是非常重要的戰(zhàn)略資源。目前對鉬的研究主要集中在鉬缺乏對農作物產量與品質的影響,事實上,鉬污染對生態(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致動物或人體病害。研究植物對土壤鉬污染的響應特征及其耐高鉬的調控機制,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,也可為土壤鉬污染修復提供技術支撐。本文通過土壤培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗研究了冬小麥對土壤鉬污染的響應特征及其耐鉬的生理機制。主要研究結果如下:1.采用土壤培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗研究了不同鉬水平對冬小麥生長發(fā)育的影響。結果表明:輕度鉬污染(添加鉬量0.15~500 mg·kg~(-1))對冬小麥產量影響不顯著,嚴重鉬污染(添加鉬量1000~2000 mg·kg~(-1))顯著抑制產量的形成。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)、氣孔導度(Gs)呈下降趨勢,而胞間CO_2濃度(Ci)和Gs呈下降趨勢,推測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,推測葉綠素a向葉綠素b轉化受阻。鉬過量可引起內囊體排列紊亂,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,研究了鉬污染條件下冬小麥對鉬的吸收與分配規(guī)律。結果表明:鉬污染條件下,冬小麥各部位鉬含量高低順序為根葉片莖穎殼籽粒;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,嚴重鉬污染下(1000~2000 mg·kg~(-1))葉片成為過量鉬的積累部位,推測隨鉬水平的提高鉬從營養(yǎng)器官向生殖器官的轉移的比例降低,但冬小麥籽粒中鉬含量仍可高達6.43~320.19μg·g~(-1),人體健康風險指數為0.98~48.67,且籽粒中鉬含量與土壤有效鉬呈現指數相關的關系,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險較大。3.采用土壤培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗初步研究了冬小麥耐高鉬污染的生理機制。結果表明:鉬污染條件下,冬小麥細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上升趨勢且與適量施鉬(0.15 mg·kg~(-1))相比差異顯著,推測隨著鉬污染水平提高膜結構會有一定程度損傷,細胞膜結構完整性易被破壞;同時脯氨酸含量呈現先升高后下降的趨勢,推測輕度鉬污染條件下冬小麥可通過脯氨酸的積累降低細胞水勢,維持體內水分平衡,保持植物正常生長,重度鉬污染條件下由于細胞膜氧化損傷而對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.采用營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗研究過量鉬對冬小麥代謝物質變化的影響。結果表明:過量鉬產生的差異代謝物主要包括有機酸、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傳導等生物過程;鉬污染條件下,蘋果酸、花生四烯酸、皮質脂酮、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識物,需在后續(xù)研究中逐步進行驗證和分析。
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53;S512.11

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1 于常武;周立岱;陳國偉;;鉬污染物的產生及在環(huán)境中的遷移[J];化工環(huán)保;2008年05期

2 ;[J];;年期

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1 李路;冬小麥對土壤鉬污染的響應及其耐鉬機制研究[D];華中農業(yè)大學;2016年

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本文編號：1200851