發(fā)布時(shí)間：2020-10-01 17:18

　　 銅是一種用途廣泛而又對(duì)人體危害較大的重金屬元素。我國重金屬污染土壤中，銅是一種主要污染元素。在江西、浙江等地均存在大面積的銅污染土壤。近年來，我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)報(bào)道了海州香薷(Elsholtzia splendens)、鴨跖草(Commelina communis)等銅富集植物，為銅污染土壤植物修復(fù)提供了很好的植物材料。然而，這些富集植物對(duì)銅的吸收累積機(jī)理還有待深入研究。本論文以海州香薷和鴨跖草為材料，對(duì)比研究兩種植物對(duì)銅的吸收方式及其與根質(zhì)膜Fe(Ⅲ)—螯合物還原酶(FCR)活性的關(guān)系；用同步輻射X—射線熒光(SRXRF)研究植物中元素的微區(qū)分布規(guī)律；用X射線吸收光譜(XAS)探明植物中Cu的分子形態(tài)及轉(zhuǎn)化規(guī)律；并分離植物中銅結(jié)合蛋白。旨在闡明海州香薷和鴨跖草對(duì)銅的吸收累積機(jī)理，為土壤重金屬污染植物修復(fù)及調(diào)控重金屬在食物鏈中的遷移提供理論依據(jù)。通過研究取得了以下主要結(jié)果： 海州香薷和鴨跖草根分泌物對(duì)污染土壤中Cu有一定的活化能力，但缺鐵，缺鋅及銅處理間差異不大，鴨跖草根泌物對(duì)Cu的活化能力大于海州香薷。不同處理根泌物中有機(jī)酸種類或含量有所差異，但主要以草酸和出峰時(shí)間為6.5min左右的未知有機(jī)酸為主。假單胞菌(P.aeruginosa ZD4-3)對(duì)污染土壤Cu，Pb和Zn有很強(qiáng)的活化作用；白腐真菌(P.Chrysosprim)對(duì)Cu，Zn有一定活化作用，對(duì)Pb則表現(xiàn)為固定作用；假單胞菌和白腐真菌混合接種提高土壤Cu，Pb和Zn的活性，但比單獨(dú)接種假單胞菌時(shí)效果差。海州香薷根泌物降低了其假單胞菌對(duì)土壤Cu，Zn和Pb的活化效果，但促進(jìn)了白腐真菌對(duì)土壤Cu，Pb的活化，對(duì)Zn活性的影響不大。 海州香薷和鴨跖草對(duì)Cu都具有較強(qiáng)的富集能力，但海州香薷根部和地上部Cu的累積量均顯著高于鴨跖草。鴨跖草地上部／根Cu比值大于海州香薷，說明鴨跖草對(duì)Cu的運(yùn)輸能力大于海州香薷。解偶聯(lián)劑2,4—二硝基苯酚(DNP)和P—型ATP酶抑制劑Na_3VO_4對(duì)海州香薷和鴨跖草Cu吸收均有一定的抑制作用，兩種植物對(duì)Cu可能存在主動(dòng)吸收。蛋白合成抑制劑放線菌酮(CHD)對(duì)海州香薷Cu吸收沒有抑制作用，而顯著抑制了鴨跖草對(duì)Cu的吸收。鈣離子通道抑制劑LaCl_3對(duì)海州香薷Cu吸收有抑制作用，而對(duì)鴨跖草Cu吸收沒有抑制作用。說明海州香薷Cu吸收與鈣離子通道密切相關(guān)，而鴨跖草Cu吸收則不通過鈣離子通道進(jìn)行。 缺鐵可以顯著促進(jìn)海州香蕾和鴨拓草對(duì)Cu的吸收，也可以提高對(duì)不同形態(tài)Cu EDTA一Cu，NTA一Cu，草酸一Cu和檸檬酸一Cu的植物利用性。隨著缺鐵誘導(dǎo)時(shí)間的延長， 海州香蕾和鴨躊草對(duì)Cu的吸收累積量呈先上升后下降的趨勢。缺鐵會(huì)導(dǎo)致草植物根際 酸化效應(yīng)，這與根質(zhì)膜H十一ATPase的激活有密切關(guān)系。但在P型一ATP酶抑制劑處理下， 缺鐵處理鴨而草對(duì)銅的吸收量仍顯著高于完全培養(yǎng)液生長的植株，說明缺鐵對(duì)Cu吸收 的促進(jìn)作用可能與P一型ATP酶活性無關(guān)。缺鐵沒有顯著提高海州香蕾根質(zhì)膜FCR活性， 但缺銅可以提高海州香蕾根質(zhì)膜FCR活性。缺鐵和缺銅均可以提高鴨拓草根質(zhì)膜FCR 活性。根質(zhì)膜FCR還原Fe(m)鰲合物反應(yīng)的最適pH為5.5左右。隨著缺鐵和缺銅處理 時(shí)間的延長，F(xiàn)CR活性均總體呈先上升后下降的趨勢。蛋白合成抑制劑放線菌酮可以 同時(shí)抑制缺鐵處理鴨環(huán)草對(duì)銅的吸收和根質(zhì)膜FCR活性。另外，缺鐵處理9天的鴨拓 草同時(shí)出現(xiàn)銅吸收和FCR活性峰。以上結(jié)果說明鴨躊草Cu吸收可能與根質(zhì)膜FCR活 性密切相關(guān)。 用SRXRf點(diǎn)掃描和面掃描兩種方式都能很好地檢測海州香蕾和鴨躊草根莖葉切 片上p，S，CI，K，Ca，Mn，F(xiàn)e，eu和zn等元素的分布情況，并發(fā)現(xiàn)sRXRf所測 定的元素相對(duì)含量和ICP~AES所測的元素濃度呈極顯著線性相關(guān)，說明SRXRf是一 種靈敏的微量元素檢測技術(shù)。海州香莆和鴨拓草根表皮Cu含量最高，從外皮層至內(nèi)皮 層Cu逐漸降低，透過內(nèi)皮層后到達(dá)維管柱含量又增高，進(jìn)一步說明根可以主動(dòng)地吸收 Cu。Cu在莖和葉柄的維管組織中最高，而在葉肉細(xì)胞比葉表皮中更高。大部分元素在 表皮毛中的含量并不比其它部位高，因此重金屬區(qū)隔化分布在葉表皮或表皮毛細(xì)胞并 不是所有植物的共有特征。P，S，Mn，F(xiàn)e和zn的分布情況與Cu相似。K則集中分 布在根皮層，莖的維管組織以及葉柵欄組織中，而Ca則集中分布在根、莖的表皮以及 葉柵欄組織中。Cu與P、S、Ca的分布呈顯著相關(guān)，表明P，S，Ca在海州香蕾和鴨 躊草累積Cu的過程中起著重要作用。Cu與Mn，F(xiàn)e及Zn的分布也呈顯著相關(guān)，進(jìn)一 步說明Cu，Mn，F(xiàn)e和Zn可能借助一些有較寬底物范圍的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)運(yùn)。 海州香蕾CuK邊EXAFS研究結(jié)果表明，Cu處理初期海州香蕾根莖葉中Cu配位 以Cu-O鍵為主，但根莖葉中Cu一O鍵的配位數(shù)和配位距離有所差異。隨著Cu處理時(shí) 間的延長，植物中Cu一O鍵有向Cu-S鍵轉(zhuǎn)化的趨勢，而且莖和葉比根表現(xiàn)更為明顯。 另外，海州香蕾根莖葉細(xì)胞壁的Cu配位主要以Cu一O鍵為主。鴨躊草中Cu主要與O 配位，同時(shí)存在一定的Cu一S鍵，而且從根一莖一葉Cu-S鍵的比例有增加的趨勢。從 海州香蕾和鴨躊草cuK邊XANEs發(fā)現(xiàn)，Cu處理下兩種植物都會(huì)發(fā)生c矛+的還原現(xiàn) 象，其中莖和葉中Cu價(jià)態(tài)比根中Cu價(jià)態(tài)降低更多。而且隨著處理時(shí)間的延長，植物 c了十的還原現(xiàn)象加更加明顯。EXAFs和XANEs的結(jié)
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2004
【中圖分類】：X173
【部分圖文】：

香薰對(duì)照處理和缺Fe處理根泌物對(duì)鋅的活化能力較強(qiáng)，高濃度Cu處理根泌物則相較弱;而鴨躊草則是高濃度Cu處理和缺Fe處理根泌物對(duì)鋅的活化能力較強(qiáng)，對(duì)照理根泌物相對(duì)較弱。各處理海州香蕾根泌物沒有明顯增加土壤鉛的溶解，相反缺Fecu處理海州香蒸根泌物減少了土壤鉛的溶解，對(duì)鉛有一定的固定作用(圖2一3)。除照處理外，其它處理鴨蹈草根泌物也增加土壤中鉛的溶出，表現(xiàn)出一定的活化作用。.1.2不同處理根分泌物中有機(jī)酸的變化圖2一4是不同處理鴨拓草根泌物中有機(jī)酸的高效液相色譜分離譜圖。標(biāo)準(zhǔn)樣包含，，，.，，

根際微生物對(duì)重金屬的活化作用。滅菌土壤同時(shí)加入海州香蕾根泌物與假單胞菌后，土壤溶液中Cu和Zn活性比對(duì)照有所提高，對(duì)Pb則表現(xiàn)為固定作用，但同單獨(dú)接種供試假單胞菌相比，根泌物降低了其對(duì)重金屬的活化效果(圖2一5)。海州香薰根泌物與白腐真菌共同作用提高了污染土壤Cu和Zn的活性，對(duì)Pb的活性影響不大。同白腐真菌單一處理相比，根分泌物促進(jìn)了其對(duì)重金屬Cu和Pb的活化。0

本文編號(hào)：2831758