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(dāng)?shù)倪M(jìn)展,但對于重金屬離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)途徑及機(jī)制仍需要進(jìn)一步的探究。在生理?xiàng)l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(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制具有重要的意義�；陔x子選擇性微電極的非損傷微測技術(shù)(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)以其非損傷性、高時(shí)空分辨率等特點(diǎn),為我們解決上述問題提供了新的途徑。該技術(shù)已成功應(yīng)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(yīng)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(shù)對研究Cu2+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制具有積極的應(yīng)用價(jià)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(yàn)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(chǔ)上,應(yīng)用該技術(shù)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(zhì)Cu2+供給水平變化的動(dòng)力學(xué)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(jìn)而分析了植物的Cu2+吸收特征和機(jī)理。通過研究,得到了以下結(jié)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(yīng),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(nèi),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(yù)測值接近,且流速穩(wěn)定后在lOmin內(nèi)測定值變化幅度很小�？梢�,基于Cu2+選擇性微電極的NMT技術(shù)可以準(zhǔn)確地測定樣品表面的Cu2+流信息并可在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的測量值。3、在應(yīng)用NMT檢測Cu2+流速時(shí),植物營養(yǎng)生理試驗(yàn)中常用的藥劑對檢測結(jié)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(huì)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(nèi))的Cu2+掃點(diǎn)試驗(yàn)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(nèi)保持著較高的Cu2+內(nèi)流流速。5、在5~200μM的Cu2+濃度范圍內(nèi),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(yáng)稻6號(hào)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(yáng)稻 6 號(hào)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(gè)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(gè)因子的調(diào)節(jié),且與植物種類相關(guān)。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(zhǔn)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(zhǔn)??于非損傷微測系統(tǒng)（北京旭月）上進(jìn)行離子選擇性微電極的校準(zhǔn)。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(hào)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(diào)節(jié)微操縱儀將微電極尖端也浸入液面（圖２－２）。此??時(shí)可通過顯微成像和視頻采集系統(tǒng)，確認(rèn)微電極尖端無破損，且ＣｕＬＩＸ?zé)o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(shí)的電勢值。進(jìn)行Ｃｕ２＋選擇性微電極??校準(zhǔn)時(shí)，按照校正液濃度從高到低的順序依次測定。本試驗(yàn)中校正液為Ｃｕ（Ｎ０３）２溶液，設(shè)??

鏡下將微電極的尖端對準(zhǔn)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(zhǔn)??于非損傷微測系統(tǒng)（北京旭月）上進(jìn)行離子選擇性微電極的校準(zhǔn)。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(hào)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(diào)節(jié)微操縱儀將微電極尖端也浸入液面（圖２－２）。此??時(shí)可通過顯微成像和視頻采集系統(tǒng)，確認(rèn)微電極尖端無破損，且ＣｕＬＩＸ?zé)o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(shí)的電勢值。進(jìn)行Ｃｕ２＋選擇性微電極??校準(zhǔn)時(shí)，按照校正液濃度從高到低的順序依次測定。本試驗(yàn)中校正液為Ｃｕ（Ｎ０３）２溶液，設(shè)??

?２．?２．?２?Ｃｕ２＋選擇性微電極的校準(zhǔn)曲線??Ｃｕ２＋選擇性微電極對Ｃｕ２＋濃度的響應(yīng)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(nèi)有響應(yīng)，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(yīng)??不同Ｃｕ２＋濃度下測得的電勢值與Ｃｕ２＋濃度的對數(shù)間的關(guān)系可見圖２－４�？梢钥闯�，在??Ｃｕ２＋濃度為０．５？１００００?ｐＭ的范圍內(nèi)，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(guān)系。ＬＩＸ－Ａ微電極的校準(zhǔn)曲線的相關(guān)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(guān)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(hào)：2886267