【摘要】：隨著我國工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,我國土壤重金屬污染問題日益惡化。鎘是目前我國分布面積最廣、影響最為嚴重的一種重金屬污染形式,對土壤造成了嚴重的危害。同時鎘和鋅具有相似的結構和環(huán)境特征,兩者經(jīng)常同源伴生,使得鎘污染問題變得更為復雜,如何安全經(jīng)濟有效的處理鋅鎘復合污染,已經(jīng)成為保障土壤安全的迫切需求。為應對日益復雜的重金屬污染問題,本研究構建叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungus)-蘆葦共生系統(tǒng),采用半水培盆栽實驗對比分析鋅鎘污染下接種AMF對蘆葦生長生理指標和體內(nèi)重金屬轉(zhuǎn)運的影響以及相應耐受機制。本研究首先構建了穩(wěn)定的AMF-蘆葦共生關系,并在不同重金屬脅迫下研究了AMF對蘆葦生長生理、物質(zhì)同化吸收的影響。研究表明,重金屬脅迫會抑制蘆葦?shù)纳L發(fā)育,而AM處理明顯改善了重金屬脅迫下蘆葦?shù)纳锪?菌根依賴性為14.69%~396.83%,且AMF均促進了蘆葦根系生物量的分配。蘆葦光響應擬合曲線均符合指數(shù)增長規(guī)律,而AMF顯著提高了Pn_(max),鋅、鎘和復合脅迫下最大增幅分別為368.29%、40.64%和166.40%。接種AMF均增加了蘆葦?shù)牧孜樟?這是AMF協(xié)助蘆葦?shù)钟亟饘倜{迫的策略之一。除此之外,AMF通過增加體內(nèi)抗氧化酶活性來緩解重金屬產(chǎn)生的氧化應激,而這種緩解機制與施加的重金屬脅迫的種類和濃度有關。為了分析AMF對蘆葦體內(nèi)鋅鎘的作用機制,考察了不同重金屬脅迫下蘆葦體內(nèi)的鋅鎘吸收轉(zhuǎn)運情況。研究表明,共生體系應對不同重金屬的吸收與轉(zhuǎn)運策略并不相同。低濃度鋅脅迫下AMF促進鋅向地上部轉(zhuǎn)運(TF_(增幅)=48.532%~59.739%),高濃度脅迫富集于根系(TF_(降幅)=-41.332%~-11.024%);而鎘脅迫下AMF均將鎘固定于根系(TF_(降幅)=-32.946%~-11.113%);低濃度復合脅迫下AMF增大了根系和葉片中鋅的濃度,高濃度脅迫下降低了根系和葉片中鋅的濃度,促進了鋅在莖中的積累,但均降低了TF_(Zn)(TF_(降幅)=-38.952%~-2.382%);而無論脅迫高低,復合處理下AMF均降低了蘆葦根系和葉片中鎘的濃度。鋅鎘濃度在各營養(yǎng)器官中的分布均遵循:根莖葉,AMF并未改變蘆葦對重金屬吸收轉(zhuǎn)運的整體規(guī)律。鋅脅迫下,AMF通過生物稀釋的作用增加蘆葦總鋅吸收量;鎘脅迫下AMF通過生物富集作用增加了蘆葦總鎘吸收量。而復合脅迫下鋅鎘濃度均呈現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象,即低濃度脅迫下AMF增大蘆葦體內(nèi)鋅鎘濃度,高濃度脅迫下減低蘆葦鋅鎘濃度。而就吸收量而言,AMF均增大了蘆葦?shù)目備\鎘吸收量�？梢�,蘆葦-菌根共生體系的構建不僅可緩解鋅鎘脅迫對蘆葦生長發(fā)育的毒害作用,還可通過調(diào)節(jié)鋅鎘的轉(zhuǎn)運來改善蘆葦對鋅鎘的耐受吸收,為鋅鎘污染區(qū)的修復策略提供了新的理論支撐和技術支撐,并改善了傳統(tǒng)植物修復技術的缺陷。
【圖文】：

- 7 -圖 1-1 重金屬脅迫下的 AMF-植物共生系統(tǒng)響應機制圖(修改自 Meier)AMF 在很大程度上緩解了脅迫對植物的損傷，其主要機制如圖 1-1[65]，機制通過共生系統(tǒng)分泌到體外的螯合物對重金屬進行固定化[66]；機制 2：通過細胞生物聚合物結合重金屬[67]；機制 3：當重金屬穿過細胞壁時，重金屬會被固定細胞質(zhì)膜表面[66]；機制 4：通過跨膜運輸將吸附在菌絲和根系表面的重金屬轉(zhuǎn)細胞質(zhì)中；機制 5：通過細胞內(nèi)的金屬硫蛋白[68]、有機酸、氨基酸[69]對重金屬合作用；機制 6：通過膜轉(zhuǎn)運體將細胞內(nèi)的重金屬轉(zhuǎn)運到細胞壁上[70]；機制 7：金屬富集于液泡中；機制 8：通過真菌的菌絲完成對重金屬的轉(zhuǎn)運；機制 9：F 的叢枝中的轉(zhuǎn)運蛋白可以將金屬帶到界面基質(zhì)中(AMF 的質(zhì)膜和根系細胞之接觸區(qū)域)，，再被轉(zhuǎn)運到植物體內(nèi)；機制 10：將重金屬富集與 AMF 的孢子中。.3 目前存在的問題國內(nèi)已經(jīng)在重金屬污染土壤修復方面進行了大量的工作，主要集中對超富集

研究的技術路線圖
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X17;X53

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本文編號：2665629