本文關(guān)鍵詞：重金屬Ni對水鱉和菹草無菌苗的毒理學(xué)效應(yīng)研究

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【摘要】：Ni是有潛在毒性的重金屬元素,是脲酶的組成成分,是植物必需的微量元素,但過量的Ni會阻礙植物的生長發(fā)育。盡管目前Ni污染不如其它重金屬Cd、Hg、Pb等元素嚴重,但由于Ni在自然環(huán)境中不易遷移的特性,一旦污染就很難消除或者改良,而且因Ni在植物體內(nèi)極易遷移的特性,Ni的危害性更有所加重。因此,有必要全面地了解Ni對植物的毒害效應(yīng)和植物對于Ni脅迫的耐性機理。在本文中,以水鱉(Hydrocarbons dubia B L.Backer)和菹草(Potamogeton crispus L)無菌苗作為實驗材料,旨在研究Ni脅迫對植物體各項生理生化參數(shù)的影響,從而進一步探索植物體在Ni脅迫下所采取的適應(yīng)策略。結(jié)果如下：(1)采用營養(yǎng)液水培的方法,研究不同Ni添加濃度(0、0.05、0.10、0.15、0.20 mmol/L)對水鱉葉片中Ni元素積累、營養(yǎng)元素(Ca、Mg、K、Fe、Mn)含量、氧化脅迫和抗氧化系統(tǒng)的影響。結(jié)果顯示： a、Ni含量以濃度依賴的方式增加；b、營養(yǎng)元素含量(Ca、Mg、K、Fe、Mn)也受其影響,其中Ca、Mg含量隨Ni濃度增加而顯著上升；K含量隨Ni濃度增加有所升高,但不顯著；Mn含量雖在較大Ni濃度時有所下降,但處理組始終高于對照組；而Fe含量則隨Ni濃度增加而下降；c、Ni脅迫誘導(dǎo)了明顯的氧化脅迫,主要表現(xiàn)為：O2-產(chǎn)生速率以及過氧化氫(H202)含量和丙二醛(MDA)含量顯著升高,可溶性蛋白以及光合色素的含量明顯下降；d、隨著Ni濃度的升高,過氧化物酶(POD)活性逐漸升高,過氧化氫酶(CAT)活性呈下降趨勢,超氧化物歧化酶(SOD)活性在0.05 mmol/L出現(xiàn)短暫升高隨后下降；維生素E和黃酮含量隨Ni濃度增加呈緩慢上升趨勢；還原型谷胱甘肽(GSH)未發(fā)生明顯變化,非蛋白巰基(NP-SH)和植物絡(luò)合素(PCs)含量均表現(xiàn)為先升后降的趨勢；總抗氧化能力(T-AOC)隨Ni的濃度升高先增強而后減弱。由此可見,Ni添加引起水鱉葉片中Ni元素的累積和營養(yǎng)元素含量變化,同時產(chǎn)生明顯的氧化脅迫,打破了抗氧化系統(tǒng)的平衡。(2)為了研究潛在的抗氧化防御機制,本實驗采用不同的Ni添加濃度(0、0.05、0.10、0.15、0.20 mmol/L)對菹草無菌苗進行處理,研究活性氧(O2-產(chǎn)生速率、H202含量)和膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量、抗氧化酶活性(SOD、CAT、 APX、POD、GR)、抗氧化物質(zhì)(GSH、Vc、VE、PCs、黃酮)含量以及總抗氧化能力的變化。結(jié)果表明：a、O2-的產(chǎn)生速率、H202含量和MDA含量隨Ni添加濃度增加而升高；b、抗氧化酶活性隨Ni濃度升高呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,APX與POD活性最大值出現(xiàn)在Ni濃度為0.10 mmol/L處,其余四種酶活性的峰值出現(xiàn)在0.05 mmol/L處；c、總黃酮含量和PCs含量隨Ni濃度升高而升高,VE、GSH和NP-SH含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,Vc含量隨Ni濃度增加而顯著降低；d、總抗氧化能力隨Ni濃度升高而減弱。由此可見,Ni添加處理對菹草無菌苗造成了氧化脅迫,引起植物體內(nèi)抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)含量發(fā)生變化,最終破壞了植物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)。(3)采用不同Ni添加濃度(0、0.05、0.10、0.15、0.20 mmol/L)對菹草無菌苗進行處理,研究Ni脅迫對光合系統(tǒng)、根系活力和營養(yǎng)元素吸收、氨基酸含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量及FTIR特征指標的影響。結(jié)果顯示：隨著Ni濃度升高,光合色素含量下降,葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞；根系活力減弱,Ni元素大量積累,Ca、Mg、Fe、Mn、Cu的含量顯著下降,但是Zn含量上升；Asp、Ser、 Met、Leu和Lys含量出現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢；而Glu、His、Gly、Thr、 Ala、Arg、Phe、Val、Cys、Tyr和Ile含量隨Ni處理濃度增加而下降；2930 cm-1、1650 cm-1和1410 cm-1峰值隨Ni濃度增加而減小,而3350 cm-1和1060 cm-1峰值則先增大后減小；可溶性糖含量先增加后減少,而可溶性蛋白含量則一直下降。
【關(guān)鍵詞】：Ni 水鱉 菹草無菌苗 生理生化響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5;X52
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言與綜述10-14
• 1.1 水體重金屬污染10-11
• 1.2 Ni對植物的毒害機理11-12
• 1.3 植物對Ni的抗性機理12-14
• 第二章 Ni添加對水鱉葉片Ni和營養(yǎng)元素含量以及氧化脅迫和抗氧化系統(tǒng)的影響14-27
• 2.1 材料和方法14-16
• 2.1.1 實驗材料14
• 2.1.2 實驗方法14-16
• 2.1.2.1 水鱉的實驗處理14-15
• 2.1.2.2 Ni積累及營養(yǎng)元素含量的測定15
• 2.1.2.3 葉綠素和類胡蘿卜素含量測定15
• 2.1.2.4 O_2~- 產(chǎn)生速率、H_2O_2、MDA和可溶性蛋白含量的測定15
• 2.1.2.5 SOD、POD和CAT活性的測定15
• 2.1.2.6 維生素E和黃酮含量的測定15-16
• 2.1.2.7 GSH、NP-SH和PCs的測定16
• 2.1.2.8 總抗氧化能力(T-AOC)的測定16
• 2.1.3 統(tǒng)計分析16
• 2.2 結(jié)果與分析16-23
• 2.2.1 Ni積累及營養(yǎng)元素含量變化16-17
• 2.2.2 光合色素含量變化17-18
• 2.2.3 O_2~-產(chǎn)生速率、H_2O_2、MDA和可溶性蛋白含量的變化18-19
• 2.2.4 抗氧化酶活性變化19-20
• 2.2.5 維生素E和黃酮含量變化20-21
• 2.2.6 GSH、NP-SH和PCs含量變化21-22
• 2.2.7 T-AOC變化22-23
• 2.3 討論23-27
• 第三章 Ni添加對菹草無菌苗的氧化脅迫和抗氧化系統(tǒng)的影響27-40
• 3.1 材料與方法27-30
• 3.1.1 供試材料27
• 3.1.2 實驗方法27-30
• 3.1.2.1 菹草無菌苗的培養(yǎng)27
• 3.1.2.2 菹草無菌苗的實驗處理27-28
• 3.1.2.3 H_2O_2含量、O_2~-產(chǎn)生速率、MDA含量的測定28
• 3.1.2.4 SOD、POD和CAT活性測定28-29
• 3.1.2.5 APX和GR活性測定29
• 3.1.2.6 維生素C、維生素E和黃酮含量測定29-30
• 3.1.2.7 GSH、NP-SH和PCs含量測定30
• 3.1.2.8 總抗氧化能力(T-AOC)測定30
• 3.2 結(jié)果與分析30-36
• 3.2.1 H_2O_2含量、O_2~-產(chǎn)生速率、MDA含量30-31
• 3.2.2 SOD、POD和CAT活性31-33
• 3.2.3 APX和GR活性33
• 3.2.4 維生素C、維生素E和總黃酮含量33-34
• 3.2.5 GSH、NP-SH和PCs含量34-36
• 3.2.6 總抗氧化能力(T-AOC)36
• 3.3 討論36-40
• 第四章 Ni添加對菹草無菌苗生理特征的影響40-53
• 4.1 材料與方法40-43
• 4.1.1 供試材料40
• 4.1.2 實驗方法40-43
• 4.1.2.1 菹草無菌苗的培養(yǎng)40
• 4.1.2.2 菹草無菌苗的實驗處理40
• 4.1.2.3 光合色素含量測定和葉綠體自發(fā)熒光40-41
• 4.1.2.4 Ni元素積累與營養(yǎng)元素含量測定41
• 4.1.2.5 氨基酸含量測定41
• 4.1.2.6 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜分析41-42
• 4.1.2.7 可溶性蛋白和可溶性糖含量測定42
• 4.1.2.8 根系活力測定42-43
• 4.2 結(jié)果與分析43-50
• 4.2.1 光合色素含量和葉綠體自發(fā)熒光43-44
• 4.2.2 Ni元素積累與其他營養(yǎng)元素含量44
• 4.2.3 氨基酸含量44-47
• 4.2.4 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜分析47-49
• 4.2.5 可溶性蛋白和可溶性糖含量49
• 4.2.6 根系活力49-50
• 4.3 討論50-53
• 第五章 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-63
• 在讀期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64

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本文編號：919724