本文關鍵詞：叢枝菌根真菌—水稻共生體系對低鎘污染脅迫的響應研究

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【摘要】：在我國基本農田大面積發(fā)生的鎘污染事件已經成為水稻安全生產的重要隱患。為探討生物固定技術在低鎘污染土壤中的原位利用和水稻安全生產中的應用,本研究采用盆栽試驗的方法對比分析了低鎘污染條件下接種叢枝菌根真菌(AMF)與否對水稻生長指標和生理指標以及根際微生物群落和水稻各個器官鎘含量的影響。進而分析在低鎘污染條件下叢枝菌根真菌-水稻共生體系中叢枝菌根真菌所起到的作用。對低鎘污染土壤施加AMF菌劑后,水稻根系的平均侵染率達到27.31±4.25%,AMF與水稻形成了良好的穩(wěn)定的共生關系。宿主水稻菌根依賴性指數達到120.43%,AMF侵染可促進植物地下器官的擴張,增加根系的吸收與吸附能力,AMF侵染下水稻的株高、根長、根冠比等營養(yǎng)生長指標均高于非侵染植物水稻,尤其是根冠比提高達22.37%,水稻根系所占的比例增大,更傾向于向地下器官的擴張,增強植物對元素的吸附吸收功能。接種菌劑,可以顯著增加水稻營養(yǎng)器官生物量,GM組生物量比CK組平均增加幅度為29.76%,GM組較CK組籽實產量平均提高12.61%。隨著光照強度的升高,水稻植株的凈光合速率先快速后緩慢增長最終趨于平穩(wěn)。隨著土壤鎘含量的增加,水稻植株的凈光合速率均不同程度下降,表明低鎘污染脅迫對水稻葉片的凈光合速率造成了明顯的抑制作用。水稻根系的丙二醛含量隨鎘含量增大而升高,表明低鎘脅迫對水稻的細胞內環(huán)境造成了破壞。同時,施加菌劑可以減少水稻植株根系丙二醛的含量并增加SOD及POD含量,即AMF菌劑的添加一定程度上緩解了水稻植株細胞的膜脂過氧化作用。應用高通量測序技術解析低鎘污染條件下AMF-水稻共生體系根際微生物的群落結構,發(fā)現施加AMF菌劑處理組(GM)較空白對照組(CK)的真菌微生物多樣性明顯偏高,表明在低鎘污染土壤中施加菌劑可以明顯提高水稻根際土壤的真菌微生物群落豐度和多樣性。施加菌劑5組的水稻根系鎘含量不同程度高于未施加菌劑處理組,莖葉鎘含量均低于未施加菌劑處理組,這表明AMF菌劑的添加,一方面使土壤中的重金屬鎘在水稻根系的固定能力增強了,另一方面也使土壤中的重金屬鎘向莖葉部分的轉運減弱了。菌劑的施加使達到國家食品安全標準的水稻籽實鎘含量的土壤安全生產閾值從0.20 mg·kg-1提高到0.32 mg·kg-1,這對于保障低鎘污染土壤的原位利用和水稻安全生產有著十分重要的意義。
【關鍵詞】：水稻 叢枝菌根真菌 重金屬 生長 生理 轉運 原位修復
【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】：2016
【分類號】：X56;X172
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-13
• 1.1.1 課題研究背景10-12
• 1.1.2 研究的目的和意義12-13
• 1.2 國內外研究進展13-19
• 1.2.1 重金屬鎘對植物的毒害作用13
• 1.2.2 重金屬污染的修復技術13-14
• 1.2.3 菌根技術在金屬轉運及水稻低鎘污染修復中的應用14-15
• 1.2.4 水稻對鎘的響應過程及AMF對鎘轉運過程中的影響15
• 1.2.5 重金屬脅迫下植物的響應過程及機制15-16
• 1.2.6 低鎘污染條件下的原位修復方法16-18
• 1.2.7 國內外文獻綜述的簡析18-19
• 1.3 課題來源及本文的主要研究內容19-21
• 1.3.1 課題來源19
• 1.3.2 課題主要研究內容19-20
• 1.3.3 技術路線圖20-21
• 第2章 材料與方法21-26
• 2.1 實驗材料與試劑儀器21-22
• 2.1.1 實驗材料21
• 2.1.2 實驗儀器與試劑21-22
• 2.2 實驗設計22-23
• 2.3 測定項目及方法23-25
• 2.3.1 AMF侵染率的測定23
• 2.3.2 水稻生長指標的測定23-24
• 2.3.3 水稻生理指標的測定24-25
• 2.3.4 土壤微生物群落結構分析25
• 2.3.5 水稻鎘含量的測定25
• 2.3.6 水稻鎘元素富集系數、轉運系數及吸收系數的計算25
• 2.4 數據分析25-26
• 第3章 低鎘濃度下AMF對水稻生長的影響26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 AMF對水稻營養(yǎng)生長的影響26-29
• 3.2.1 AMF對水稻株高的影響26-27
• 3.2.2 AMF對水稻根長的影響27-28
• 3.2.3 AMF對水稻根冠比的影響28-29
• 3.3 AMF對水稻繁殖分配的影響29-32
• 3.3.1 AMF對水稻生物量的影響29-30
• 3.3.2 AMF對水稻籽實產量的影響30-31
• 3.3.3 AMF對水稻繁殖分配的影響31-32
• 3.4 AMF對水稻單株穗數、單穗總粒數及千粒重的影響32-34
• 3.4.1 AMF對水稻單株穗數的影響32
• 3.4.2 AMF對單穗總粒數的影響32-33
• 3.4.3 AMF對水稻千粒重的影響33-34
• 3.5 本章小結34-35
• 第4章 低鎘濃度下AMF對水稻生理指標及根際微生物群落的影響35-51
• 4.1 引言35
• 4.2 AMF對水稻光合生理的影響35-38
• 4.2.1 AMF對水稻凈光合速率的影響35-37
• 4.2.2 AMF對水稻水分利用效率的影響37-38
• 4.3 AMF對水稻抗逆生理的影響38-42
• 4.3.1 AMF對水稻丙二醛含量的影響39-40
• 4.3.2 AMF對水稻超氧化物歧化酶含量的影響40-41
• 4.3.3 AMF對水稻過氧化物酶含量的影響41-42
• 4.4 AMF對水稻根際微生物群落的影響42-49
• 4.4.1 AMF對水稻根際微生物群落多樣性的影響42-45
• 4.4.2 AMF對水稻根際微生物群落結構和功能的影響45-49
• 4.5 本章小結49-51
• 第5章 AMF對水稻鎘富集及轉運過程的影響51-58
• 5.1 引言51
• 5.2 AMF對水稻根系及莖葉鎘含量的影響51-53
• 5.2.1 AMF對水稻根系鎘含量的影響51-52
• 5.2.2 AMF對水稻莖葉鎘含量的影響52-53
• 5.3 AMF對水稻籽實鎘含量的影響及相關性分析53-55
• 5.3.1 AMF對水稻籽實鎘含量的影響54
• 5.3.2 籽實鎘含量與各因素的相關性分析54-55
• 5.4 AMF對鎘元素轉運過程的影響55-56
• 5.5 本章小結56-58
• 結論58-60
• 參考文獻60-67
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果67-69
• 致謝69

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本文編號：584862