【摘要】：水資源對(duì)人類生存至關(guān)重要,但隨著工業(yè)發(fā)展和人類活動(dòng)的加劇,水體重金屬污染日益嚴(yán)重。研究表明,水生植物鳳眼蓮可以對(duì)水體中的多種重金屬進(jìn)行有效去除,具備修復(fù)水體重金屬污染的潛力。本研究通過室內(nèi)模擬水培鳳眼蓮幼苗,以不同濃度Cd~(2+)(0、0.5、1、2、3 mg/L)對(duì)其進(jìn)行處理,在不同處理時(shí)間(1周、4周、7周)進(jìn)行取樣分析,探討了Cd脅迫下鳳眼蓮基本生理指標(biāo)(生物量、光合作用、Cd富集情況)及其根系分泌和體內(nèi)小分子有機(jī)物(有機(jī)酸、氨基酸、可溶性糖)代謝的變化,并通過外源添加草酸和甘氨酸初步驗(yàn)證了這兩種物質(zhì)對(duì)鳳眼蓮富集Cd的影響。主要結(jié)論如下:1、Cd脅迫下,鳳眼蓮的生長(zhǎng)發(fā)育受到了明顯的抑制作用。這種抑制作用體現(xiàn)在降低了鳳眼蓮的生物量(主要為莖葉部),減弱了鳳眼蓮的光合作用。就Cd在鳳眼蓮體內(nèi)的分布情況來看,鳳眼蓮根部對(duì)Cd的富集量要高于莖葉部,但隨著Cd脅迫濃度的升高和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),鳳眼蓮具備將更多的Cd從根部轉(zhuǎn)移到莖葉部的能力。2、Cd的加入會(huì)顯著降低鳳眼蓮根系分泌物的pH,同時(shí)其TOC和TN的含量也會(huì)隨之發(fā)生變化。草酸和酒石酸是鳳眼蓮根系分泌物中含量較高的兩種有機(jī)酸。在Cd脅迫1周時(shí),Cd的加入對(duì)這兩種酸的分泌起到了一定的促進(jìn)作用;在Cd脅迫4周時(shí),Cd的加入對(duì)這兩種酸分泌的影響體現(xiàn)在低濃度促進(jìn)高濃度抑制;在Cd脅迫7周時(shí),Cd的加入對(duì)這兩種酸的分泌則是產(chǎn)生了一定的抑制作用。而在鳳眼蓮體內(nèi),草酸、檸檬酸和蘋果酸是主要的有機(jī)酸,且莖葉部的含量要高于根部。在Cd脅迫1周時(shí),Cd對(duì)鳳眼蓮根內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)檸檬酸和蘋果酸的積累,抑制草酸的積累,對(duì)莖葉內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)草酸的積累,抑制檸檬酸和蘋果酸的積累;在Cd脅迫4周時(shí),Cd對(duì)鳳眼蓮根內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為抑制草酸和檸檬酸的積累,對(duì)莖葉內(nèi)有機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)草酸的積累,抑制檸檬酸的積累;在Cd脅迫7周時(shí),Cd對(duì)鳳眼蓮根內(nèi)有機(jī)酸的影響主要體現(xiàn)在草酸和蘋果酸的積累,表現(xiàn)為低濃度促進(jìn),高濃度抑制,對(duì)莖葉內(nèi)機(jī)酸的影響表現(xiàn)為促進(jìn)草酸的積累,抑制檸檬酸和蘋果酸的積累。相關(guān)性分析結(jié)果表明,鳳眼蓮體內(nèi)Cd含量與有機(jī)酸代謝水平之間存在顯著相關(guān)性。3、在鳳眼蓮根系分泌物中一共檢測(cè)出了13種氨基酸成分,甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸是含量較高的三種氨基酸。Cd對(duì)鳳眼蓮根系總氨基酸分泌的影響較為明顯,具體表現(xiàn)為:在Cd脅迫1周時(shí),Cd的加入會(huì)促進(jìn)根系氨基酸的分泌;在Cd脅迫4周時(shí),Cd的加入對(duì)根系氨基酸的分泌未產(chǎn)生明顯影響;在Cd脅迫7周時(shí),Cd的加入抑制了根系氨基酸的分泌。在Cd脅迫1周和4周時(shí),鳳眼蓮體內(nèi)均是14種氨基酸被檢出,同時(shí)Cd對(duì)鳳眼蓮莖葉內(nèi)氨基酸總量的影響要高于根部,不同的是,在Cd脅迫1周時(shí),Cd的加入會(huì)促進(jìn)氨基酸在莖葉部的積累,在Cd脅迫4周時(shí),Cd的加入則是抑制氨基酸在莖葉部的積累。在Cd脅迫7周時(shí),鳳眼蓮體內(nèi)只有12種氨基酸被檢測(cè)到,半胱氨酸和苯丙氨酸未檢測(cè)到,Cd的加入對(duì)鳳眼蓮體內(nèi)氨基酸總量的影響要體現(xiàn)在抑制氨基酸在根部的積累。相關(guān)性分析結(jié)果表明,鳳眼蓮體內(nèi)Cd含量與氨基酸代謝水平之間存在顯著相關(guān)性。4、在Cd脅迫1周時(shí),鳳眼蓮根系分泌可溶性糖含量呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),在Cd脅迫4周和7周時(shí),鳳眼蓮根系分泌可溶性糖含量均呈現(xiàn)出先降低后升高而后再降低的趨勢(shì)。在Cd脅迫1周時(shí),Cd的加入會(huì)促進(jìn)鳳眼蓮根內(nèi)可溶性糖的積累,對(duì)莖葉內(nèi)可溶性糖含量的影響不大。在Cd脅迫4周時(shí),Cd的加入會(huì)導(dǎo)致鳳眼蓮根內(nèi)可溶性糖含量有所降低,對(duì)莖葉內(nèi)可溶性糖的影響主要表現(xiàn)在高濃度促進(jìn)(3 mg/L)。在Cd脅迫7周時(shí),Cd的加入會(huì)同時(shí)促進(jìn)鳳眼蓮根和莖葉內(nèi)可溶性糖的積累。相關(guān)性分析結(jié)果表明,鳳眼蓮體內(nèi)Cd含量與可溶性糖代謝水平之間存在顯著相關(guān)性。5、外源添加草酸和甘氨酸對(duì)鳳眼蓮富集Cd的影響主要體現(xiàn)在促進(jìn)Cd在根部的富集,其中甘氨酸的促進(jìn)作用要強(qiáng)于草酸。
【圖文】：

圖 1-1 Cd 對(duì)植物的毒害及其耐受機(jī)理(Rizwan et al, 2018)Figure 1-1 Toxicity of Cd to plants and its tolerance mechanism1.3 根系分泌物的研究概況1.3.1 根系分泌物的組成和分類科學(xué)研究者最早關(guān)于根系分泌物的研究要追溯到 18 世紀(jì)末（1795），，Plenk等人首次發(fā)現(xiàn)植物根系會(huì)通過向外分泌某些物質(zhì)對(duì)鄰近植株產(chǎn)生促生和抑制作用(CurlabdTruelove1986)。最初的研究都受到當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的限制，只能從宏觀上對(duì)根系分泌物的性質(zhì)和作用進(jìn)行探討，無法對(duì)這些根系分泌物進(jìn)行更深入的定性和定量分析，這就直接導(dǎo)致了對(duì)根系分泌物的作用缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。1904 年，Hiltner 首次提出了根際（Rhizosphere）這一概念，并指出根系分泌物的產(chǎn)生是導(dǎo)致根際土壤和非根際土壤理化性質(zhì)的主要原因(Hiltner1904)。自此以后，關(guān)于根系分泌物的研究陸續(xù)展開。根系分泌物是指植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，通過根系以各種形式向周圍環(huán)境釋放的化學(xué)物質(zhì)的總稱。學(xué)術(shù)界關(guān)于根系分泌物的分類尚未形成統(tǒng)一的意見，廣義

技術(shù)路線圖
【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】：2018
【分類號(hào)】：X173;X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599902