近年來,研究者們在植物重金屬吸收方面開展了廣泛而深入的研究工作,并已取得了相當?shù)倪M展,但對于重金屬離子的跨膜轉運途徑及機制仍需要進一步的探究。在生理條件下測量植物根的重金屬離子流對于理解植物的重金屬吸收轉運機制具有重要的意義。基于離子選擇性微電極的非損傷微測技術(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)以其非損傷性、高時空分辨率等特點,為我們解決上述問題提供了新的途徑。該技術已成功應用于植物的Cd2+流速檢測,但在其他重金屬離子流的檢測方面尚缺乏研究和應用。銅既是植物必需的微量營養(yǎng)元素,又是污染環(huán)境的重金屬元素,建立可靠的植物銅離子流檢測技術對研究Cu2+的跨膜轉運機制具有積極的應用價值。本論文篩選出了性能良好的Cu LIX,通過能斯特斜率、檢測限、選擇性系數(shù)等參數(shù)考察了 Cu2+選擇性微電極的性能;利用人工離子源試驗分析了 Cu2+選擇性微電極檢測Cu2+流速的可靠性與穩(wěn)定性,從而建立了適用于植物Cu2+流檢測的非損傷微測系統(tǒng);考察了常用的植物營養(yǎng)生理試劑對Cu2+流速檢測的影響;在此基礎上,應用該技術比較了水稻、玉米和白羽扇豆根尖不同位置的Cu2+流速和Cu2+流速隨介質Cu2+供給水平變化的動力學特征;考察了 K+、Ca2+、Na3VO4、EDTA對白羽扇豆和水稻根Cu2+吸收的影響以及硅對水稻根Cu2+吸收的影響,進而分析了植物的Cu2+吸收特征和機理。通過研究,得到了以下結果:1、離子載體N,N,N',N'-四環(huán)已基-2,2'-硫代二乙酰胺含量為0.36~0.72%的Cu LIX對Cu2+表現(xiàn)出了良好的響應,能斯特斜率為29.15±0.63~29.22±0.76mV/decade,接近理論值28.5mV/decade;檢測限低于1 μMCu2+;對干擾離子 Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、K+、Na+、NH4+的選擇性,logK 分別為-2.92~-3.03、-3.23~-3.57、-2.44~-2.58、-1.95～-2.23、-0.56~-1.38、-4.76~-7.28、-4.95~-6.78、-5.25~-7.18;在測試液 pH 4~7 的范圍內,含量為0.36%的Cu LIX有著更穩(wěn)定的表現(xiàn)。2、在距人工離子源不同距離處,Cu2+流速的測定值與預測值接近,且流速穩(wěn)定后在lOmin內測定值變化幅度很小�？梢�,基于Cu2+選擇性微電極的NMT技術可以準確地測定樣品表面的Cu2+流信息并可在一定時間內保持穩(wěn)定的測量值。3、在應用NMT檢測Cu2+流速時,植物營養(yǎng)生理試驗中常用的藥劑對檢測結果有不同程度的影響。50μM TEA、50μMNa3VO4、200μMLaCl3、200μM GdC13、200μMEDTA、200μM NEM對Cu2+流速的測定無明顯影響,而200μM檸檬酸會顯著增加微電極的電勢測定值。4、植物根尖(距根頂端1000μm范圍內)的Cu2+掃點試驗表明,距離根頂端不同位置處的Cu2+流速變化特征因植物種類而不同。白羽扇豆和水稻的Cu2+流速最大值分別出現(xiàn)在距根頂端0～50μm和100~200μm處,而后流速隨距離增加而逐漸降低;玉米在距根頂端1OOOμm范圍內保持著較高的Cu2+內流流速。5、在5~200μM的Cu2+濃度范圍內,植物根尖的Cu2+流速隨Cu2+濃度的增加而升高,變化趨勢基本符合Michaelis-Menten方程的描述。白羽扇豆的Vmax為199.39 土25.43pmol/cm2/s,高于揚稻6號的 155.49±12.74pmol/cm2/s與日本晴的 125.67±7.39pTmol/cm2/s;而 Km 值為 84.33±12.49μM,高于揚稻 6 號的 73.49±8.21μM 與日本晴的79.83±5.17μM。綜合來看,白羽扇豆根的Cu2+吸收能力高于兩個品種的水稻。6、在50μM Cu2+濃度下,10 mM K+、5 mM Ca2+均對白羽扇豆、水稻根的Cu2+吸收有顯著抑制作用;50μMNa3VO4顯著抑制白羽扇豆根的Cu2+吸收,但對水稻根的Cu2+吸收沒有明顯影響;200μMEDTA對白羽扇豆和水稻根的Cu2+吸收有顯著抑制作用;加硅培育的水稻根尖Cu2+吸收速率顯著低于無硅培育的水稻�？梢�,植物的Cu2+吸收受環(huán)境中多個因子的調節(jié),且與植物種類相關。
【學位單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X835;Q945
【部分圖文】：

鏡下將微電極的尖端對準并接觸ＬＩＸ液面，從尖端吸入ＣｕＬＩＸ，長度約為４０？５０｜ｉｍ，須??確保Ｃｕ?ＬＩＸ與灌充液之間無氣泡。在微電極的灌充液中插入Ａｇ／ＡｇＣｌ絲，貝ｉｊ?Ｃｕ２＋選擇性??玻璃微電極制作完成（圖２－１）。??Ｃｕ?ＬＩＸ??灌沖液??圖２－１?Ｃｕ２＇選擇性玻璃微電極??２．１．３?Ｃｕ２＋選擇性微電極的校準??于非損傷微測系統(tǒng)（北京旭月）上進行離子選擇性微電極的校準。將上述制作好的微??電極固定到電極夾持器上，并與ＮＭＴ測試系統(tǒng)的前置信號放大器相連。將參比電極置于??固定架上，使尖端浸入校正溶液，調節(jié)微操縱儀將微電極尖端也浸入液面（圖２－２）。此??時可通過顯微成像和視頻采集系統(tǒng)，確認微電極尖端無破損，且ＣｕＬＩＸ無泄漏。打幵測??定軟件ｉＦｌｕｘ，開始測定電勢，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄此時的電勢值。進行Ｃｕ２＋選擇性微電極??校準時，按照校正液濃度從高到低的順序依次測定。本試驗中校正液為Ｃｕ（Ｎ０３）２溶液，設??

鏡下將微電極的尖端對準并接觸ＬＩＸ液面，從尖端吸入ＣｕＬＩＸ，長度約為４０？５０｜ｉｍ，須??確保Ｃｕ?ＬＩＸ與灌充液之間無氣泡。在微電極的灌充液中插入Ａｇ／ＡｇＣｌ絲，貝ｉｊ?Ｃｕ２＋選擇性??玻璃微電極制作完成（圖２－１）。??Ｃｕ?ＬＩＸ??灌沖液??圖２－１?Ｃｕ２＇選擇性玻璃微電極??２．１．３?Ｃｕ２＋選擇性微電極的校準??于非損傷微測系統(tǒng)（北京旭月）上進行離子選擇性微電極的校準。將上述制作好的微??電極固定到電極夾持器上，并與ＮＭＴ測試系統(tǒng)的前置信號放大器相連。將參比電極置于??固定架上，使尖端浸入校正溶液，調節(jié)微操縱儀將微電極尖端也浸入液面（圖２－２）。此??時可通過顯微成像和視頻采集系統(tǒng)，確認微電極尖端無破損，且ＣｕＬＩＸ無泄漏。打幵測??定軟件ｉＦｌｕｘ，開始測定電勢，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄此時的電勢值。進行Ｃｕ２＋選擇性微電極??校準時，按照校正液濃度從高到低的順序依次測定。本試驗中校正液為Ｃｕ（Ｎ０３）２溶液，設??

?２．?２．?２?Ｃｕ２＋選擇性微電極的校準曲線??Ｃｕ２＋選擇性微電極對Ｃｕ２＋濃度的響應情況如圖２－３所示＾?ＬＩＸ－Ａ和ＬＩＸ－Ｂ的Ｃｕ２＋選擇??性微電極均對Ｃｕ２＋濃度在較寬的范圍內有響應，測得的電勢值隨著Ｃｕ２＋濃度的增加而增??力口。ＬＩＸ－Ａ和ＬＩＸ－Ｂ的電勢值隨Ｃｕ２＋濃度的變化規(guī)律較為一致，不同之處在于前者的電勢??值較后者更高一些。??３５０?－１????３００?－?１１?＇?＂??，。－ｆ?一＾??＊??Ｉ２００＇?Ｉ??１５０?－??！??１００?－?—ＬＩＸ－Ａ??一？一?ＬＩＸ－Ｂ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ￣??０?２０００?４０００?６０００?８０００?１００００?１２０００??Ｃ?（Ｃｕ）?（｜４１）??圖２－３?０＾選擇性微電極對Ｃｕ２＾濃度的響應??不同Ｃｕ２＋濃度下測得的電勢值與Ｃｕ２＋濃度的對數(shù)間的關系可見圖２－４。可以看出，在??Ｃｕ２＋濃度為０．５？１００００?ｐＭ的范圍內，兩種Ｃｕ２＋選擇性微電極測得的電勢值均與Ｃｕ２＋濃度??的對數(shù)呈線性關系。ＬＩＸ－Ａ微電極的校準曲線的相關性系數(shù)為〇＿９９０２±０．００１６，斜率為２９．２２??±０．７６ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ，檢測限為０．８５?ｐＭ；?ＬＩＸ－Ｂ微電極的相關性系數(shù)為０＿９７４５±０．００５８，斜??率為２９．１５±０．６３?１１１＼７（＾３（＾
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本文編號：2886267