近年來,珠江三角洲地區(qū)城市化、工業(yè)化的迅速發(fā)展,導(dǎo)致土壤重金屬污染持續(xù)增加,已經(jīng)對植物生長發(fā)育造成嚴(yán)重影響。大量研究表明重金屬鎘脅迫會抑制植物生長,但對其機(jī)制的研究還不夠深入,且多局限在光合、代謝、生長、抗逆性等生理水平上。而植物葉片水分關(guān)系與植物其它重要生理過程緊密相關(guān),其對生長環(huán)境變化非常敏感。因此,以植物葉片水力導(dǎo)度為切入點(diǎn),研究鎘脅迫下南方常見樹種的水分關(guān)系,有利于我們深入了解植物對鎘脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)理,同時也為鎘污染嚴(yán)重地區(qū)選擇合適的綠化樹種提供理論依據(jù)。本研究位于廣東省中國科學(xué)院華南植物園內(nèi),以五種南方常綠闊葉林與人工林代表性樹種大葉相思(Acacia auriculaeformis)、樟樹(Cinnamomum camphora)、海南蒲桃(Syzygium hainanense)、楓香(Liquidambar formosana)和米錐(Castanopsis carlesii)為試驗(yàn)材料,經(jīng)過鎘添加處理(處理濃度為30g ha~(-1)),研究鎘脅迫下植物葉片水分關(guān)系的響應(yīng)機(jī)制。通過系統(tǒng)測定植物葉片水力導(dǎo)度,解剖結(jié)構(gòu)(氣孔大小、氣孔密度、上下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度和葉片厚度)及細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白表達(dá)量的變化,一方面基于葉片最大水力導(dǎo)度分析每個樹種抵抗脅迫的能力,另一方面分析葉片解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白對其葉片最大水力導(dǎo)度的調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),與對照相比,除大葉相思外,其余四種植物葉片最大水力導(dǎo)度在鎘脅迫下均顯著下降,而大葉相思無顯著變化。然而植物葉片解剖結(jié)構(gòu)在鎘脅迫下幾乎無顯著變化,表明鎘脅迫對下植物葉片解剖結(jié)構(gòu)對最大水力導(dǎo)度并無顯著影響。隨后,我們從五個樹種中選取了大葉相思與樟樹,利用熒光定量PCR技術(shù)觀察了兩種植物在鎘脅迫下細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白在mRNA水平的表達(dá)量。發(fā)現(xiàn)鎘脅迫下大葉相思葉片中的水通道蛋白基因表達(dá)量與對照相比無顯著差異,而樟樹的水通道蛋白基因表達(dá)量在鎘處理中CcPIP1-3,CcPIP2-1兩個基因表達(dá)量顯著下調(diào),與其葉片最大水力導(dǎo)度的變化結(jié)果一致。研究分析表明鎘脅迫會嚴(yán)重抑制植物的水分關(guān)系,但與植物葉片的解剖結(jié)構(gòu)沒有顯著關(guān)系,植物可能是通過調(diào)節(jié)水通道蛋白基因的表達(dá)量來保持水分平衡。在五種試驗(yàn)材料中,相比鎘添加對樟樹、海南蒲桃、楓香和米錐的水分關(guān)系的負(fù)效應(yīng),只有大葉相思表現(xiàn)出很強(qiáng)的抵抗力,因此可篩選作為鎘污染嚴(yán)重地區(qū)的一個綠化樹種。
【學(xué)位單位】：仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S718.4;X171.5
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 9 大葉相思細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白與擬蘭芥細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白的聚類分析(*代表大葉相思)Figure9 Phylogenetic analysis of AaPIPs amino acid sequence with PIPs from

圖 10 樟樹細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白與擬蘭芥細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白的聚類分析(▲代表樟樹)Figure9 Phylogenetic analysis of CcPIPs amino acid sequence with PIPs fromArabidopsis thaliana(▲:Cinnamomum camphora)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859788