超積累東南景天（Sedum alfredii Hance）對重金屬（Zn/Cd/Pb）的解毒機制
發(fā)布時間：2025-03-18 02:42
植物對重金屬的超積累作用是當今國際研究熱點和難點,深入研究超積累植物體內(nèi)重金屬穩(wěn)態(tài)作用機制,無論對發(fā)展植物營養(yǎng)新理論,還是對超積累植物在污染環(huán)境修復(fù)中的實際應(yīng)用均有重要意義。東南景天(Sedum alfredii Hance)是我國原生的鋅鎘超積累及鉛富集植物,其對這三種重金屬都具有很強的耐性和積累能力,是應(yīng)用于污染土壤綠色植物修復(fù)技術(shù)的一種良好潛在材料。 本文在綜述超積累植物對重金屬的解毒機理及其相關(guān)研究方法的基礎(chǔ)上,以超積累植物體內(nèi)重金屬的區(qū)隔和螯合作用為研究中心,深入探討了鋅、鎘和鉛在東南景天體內(nèi)的分布特征與賦存形態(tài)。綜合運用同步輻射X射線熒光光譜(SR-XRF)、激光刻蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)等高通量金屬組學研究技術(shù),結(jié)合高分辨率的熒光探針顯微技術(shù),原位分析了鋅鎘鉛在東南景天體內(nèi)組織水平、細胞水平以及亞細胞水平上的分配特點,明確各類組織/細胞對重金屬的區(qū)隔化在植物體耐受高濃度有毒重金屬中所起的重要作用；同時,利用X射線吸收光譜(XAS)、微區(qū)X射線吸收光譜(μ-XAS)和高效液相色譜(HPLC)等技術(shù),重點研究了重金屬在植物組織中的賦存形態(tài)及其時空變化...
【文章頁數(shù)】：175 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
主要縮略詞表
中文摘要
ABSTRACT
第一部分 文獻綜述
第一章 超積累植物對重金屬的解毒機制研究進展
1.1 重金屬對植物的毒害效應(yīng)
1.2 植物對重金屬的解毒機制
1.2.1 抗氧化作用
1.2.2 區(qū)隔作用
1.2.2.1 細胞水平的分布
1.2.2.2 細胞壁的鈍化作用
1.2.2.3 液泡的區(qū)隔化
1.2.3 螯合作用
1.2.3.1 植物絡(luò)合素(Phytochelatins,PCs)
1.2.3.2 金屬硫蛋白(Metallothioneins,MTs)
1.2.3.3 有機酸
第二章 同步輻射技術(shù)在超積累機理研究中的應(yīng)用
2.1 同步輻射技術(shù)簡介及其特點
2.2 同步輻射技術(shù)與原理
2.2.1 X射線熒光(SR-XRF)
2.2.3 X射線吸收光譜(XAS)
2.2.3.1 X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)
2.2.3.2 擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)(EXAFS)
2.3 同步輻射技術(shù)在超積累機理研究上的應(yīng)用
2.3.1 SR-XRF的應(yīng)用——元素分布特征
2.3.2 XAS的應(yīng)用——元素形態(tài)分析
2.3.2.1 鋅(Zn)
2.3.2.2 鉛(Pb)
2.3.2.3 鎘(Cd)
2.3.2.4 砷(As)
2.3.2.5 硒(Se)
2.3.2.6 其他元素
第二部分 試驗研究
研究Ⅰ 東南景天根系對重金屬脅迫的應(yīng)答機制(抗氧化作用)
第三章 東南景天根系對鎘誘導(dǎo)的氧化脅迫適應(yīng)性研究
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
3.2.2 根系伸長量與鎘含量的測定
3.2.3 質(zhì)膜透性及MDA的測定
3.2.4 質(zhì)膜透性及脂質(zhì)過氧化組織化學定位
3.2.5 H2O2和O2
.-含量測定
3.2.6 H2O2和O2
.-原位分析
3.2.7 非蛋白巰基化合物和谷胱甘肽含量測定
3.2.8 數(shù)據(jù)分析
3.3 結(jié)果與分析
3.3.1 鎘對根鎘含量和根系伸長量的影響
3.3.2 鎘對根質(zhì)膜損傷與脂質(zhì)過氧化的影響
3.3.3 鎘對過氧化氫和超氧陰離子含量的影響
3.3.4 鎘對谷胱甘肽和非蛋白巰基化合物含量的影響
3.3.5 鎘誘導(dǎo)的氧化脅迫對東南景天的時間效應(yīng)
3.4 討論
第四章 鈣對鎘誘導(dǎo)下根系抗氧化脅迫的緩解作用
4.1 引言
4.2 材料與方法
4.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
4.2.2 根系伸長量與鎘含量
4.2.3 質(zhì)膜完整性及MDA含量的測定
4.2.4 質(zhì)膜完整性及脂質(zhì)過氧化組織化學染色
4.2.5 H2O2和O2
.-含量測定以及熒光染色
4.2.6 抗氧化酶活性測定
4.2.7 非蛋白巰基化合物和谷胱甘肽含量測定
4.2.8 透射電鏡觀察(TEM)
4.2.9 數(shù)據(jù)分析
4.3 結(jié)果與分析
4.3.1 鎘含量和根系伸長量
4.3.2 根尖質(zhì)膜損傷
4.3.3 過氧化氫(H2O2)和超氧陰離子(O2
.-)
4.3.4 抗氧化酶活性
4.3.5 谷胱甘肽(GSH)和非蛋白巰基(NPT)含量
4.3.6 根系細胞超微結(jié)構(gòu)
4.4 討論
研究Ⅱ 東南景天莖葉中重金屬的分布特征(區(qū)隔作用)
第五章 東南景天莖葉中鋅的分布特征
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
5.2.2 根莖葉中鋅的含量測定
5.2.3 莖葉橫切面鋅分布特征
5.2.3.1 SRXRF分析法
5.2.3.2 熒光探針定位法
5.2.4 數(shù)據(jù)分析
5.3 結(jié)果與分析
5.3.1 根莖葉中鋅的分配特點
5.3.2 鋅在細胞水平上的分布特征
5.3.2.1 SRXRF圖譜分析
5.3.2.2 莖中Zn的分布特征
5.3.2.3 葉片中Zn的分布特征
5.3.2.4 鋅與其它元素的相關(guān)性分析
5.3.3 鋅在亞細胞水平上的分布特征
5.3.3.1 鋅在莖表皮上的分布
5.3.3.2 鋅在葉片表皮上的分布
5.4 討論
第六章 東南景天莖葉中鎘的分布特征
6.1 引言
6.2 材料與方法
6.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
6.2.2 LA-ICPMS分析
6.2.3 熒光探針定位法(Leadmium)
6.2.4 數(shù)據(jù)處理
6.3 結(jié)果與分析
6.3.1 東南景天葉中元素的分布特點
6.3.2 葉中元素的微區(qū)分布特點
6.3.3 莖中元素的微區(qū)分布特點
6.4 討論
第七章 東南景天莖葉中鉛的分布特征
7.1 引言
7.2 材料與方法
7.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
7.2.2 樣品制備
7.2.3 XRF分析
7.2.4 數(shù)據(jù)處理
7.3 結(jié)果與分析
7.3.1 根莖葉中鉛的分配特點
7.3.2 鉛的X射線熒光圖譜
7.3.3 鉛與其它元素在葉片中的分布及其相關(guān)性
7.3.4 鉛與其它元素在莖中的分布及其相關(guān)性分析
7.3.5 莖維管束中鉛的μ-XRF精細定位
7.3.6 EDTA對鉛在富集生態(tài)型東南景天分布的影響
7.4 討論
研究Ⅲ 東南景天體內(nèi)重金屬的賦存形態(tài)(螯合作用)
第八章 東南景天體內(nèi)鋅的賦存形態(tài)
8.1 引言
8.2 材料與方法
8.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)
8.2.2 木質(zhì)部汁液的收集及鋅含量測定
8.2.3 東南景天木質(zhì)部液有機酸測定
8.2.4 東南景天木質(zhì)部液中鋅形態(tài)分析(XAS)
8.2.4.1 木質(zhì)部汁液收集
8.2.4.2 參比物的配置
8.2.4.3 X射線吸收光譜(XAS)的測定
8.2.4.4 X射線吸收光譜(XAS)分析
8.2.5 數(shù)據(jù)處理
8.3 結(jié)果與分析
8.3.1 Zn參比物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)
8.3.2 東南景天中Zn的化學形態(tài)
8.3.2.1 XANES分析東南景天中Zn的形態(tài)組成
8.3.2.2 東南景天中Zn形態(tài)的EXAFS
8.3.3 木質(zhì)部的運輸特征與形態(tài)
8.3.3.1 木質(zhì)部汁液中鋅的含量
8.3.3.2 木質(zhì)部汁液中有機酸的含量
8.3.3.3 木質(zhì)部汁液中鋅的配位分析
8.4 討論
第九章 東南景天體內(nèi)鎘的賦存形態(tài)
9.1 引言
9.2 材料與方法
9.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)
9.2.2 東南景天樣品制備以及有機酸測定
9.2.3 東南景天鎘的形態(tài)分析(XAS)
9.2.3.1 參比物的配置
9.2.3.2 X射線吸收光譜(XAS)的測定
9.2.3.3 X射線吸收光譜(XAS)分析
9.2.4 數(shù)據(jù)處理
9.3 結(jié)果與分析
9.3.1 鎘對超積累生態(tài)型東南景天體內(nèi)有機酸組成的影響
9.3.2 鎘參比物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)
9.4 討論
第十章 東南景天體內(nèi)鉛的賦存形態(tài)
10.1 引言
10.2 材料與方法
10.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
10.2.2 樣品制備
10.2.3 X射線吸收光譜(XAS)的測定
10.2.4 XAS光譜的分析
10.2.5 數(shù)據(jù)處理
10.3 結(jié)果與分析
10.3.1 植物組織中鉛含量
10.3.2 根莖葉中鉛的賦存形態(tài)
10.3.3 莖中鉛賦存形態(tài)的微區(qū)變化
10.3.4 EDTA處理對鉛的賦存形態(tài)
10.4 討論
第十一章 綜合討論與研究展望
11.1 綜合討論
11.2 主要創(chuàng)新點
11.3 研究展望
參考文獻(REFERENCE)
致謝
攻讀博士學位期間主要成果
本文編號：4035874
【文章頁數(shù)】：175 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
主要縮略詞表
中文摘要
ABSTRACT
第一部分 文獻綜述
第一章 超積累植物對重金屬的解毒機制研究進展
1.1 重金屬對植物的毒害效應(yīng)
1.2 植物對重金屬的解毒機制
1.2.1 抗氧化作用
1.2.2 區(qū)隔作用
1.2.2.1 細胞水平的分布
1.2.2.2 細胞壁的鈍化作用
1.2.2.3 液泡的區(qū)隔化
1.2.3 螯合作用
1.2.3.1 植物絡(luò)合素(Phytochelatins,PCs)
1.2.3.2 金屬硫蛋白(Metallothioneins,MTs)
1.2.3.3 有機酸
第二章 同步輻射技術(shù)在超積累機理研究中的應(yīng)用
2.1 同步輻射技術(shù)簡介及其特點
2.2 同步輻射技術(shù)與原理
2.2.1 X射線熒光(SR-XRF)
2.2.3 X射線吸收光譜(XAS)
2.2.3.1 X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)
2.2.3.2 擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)(EXAFS)
2.3 同步輻射技術(shù)在超積累機理研究上的應(yīng)用
2.3.1 SR-XRF的應(yīng)用——元素分布特征
2.3.2 XAS的應(yīng)用——元素形態(tài)分析
2.3.2.1 鋅(Zn)
2.3.2.2 鉛(Pb)
2.3.2.3 鎘(Cd)
2.3.2.4 砷(As)
2.3.2.5 硒(Se)
2.3.2.6 其他元素
第二部分 試驗研究
研究Ⅰ 東南景天根系對重金屬脅迫的應(yīng)答機制(抗氧化作用)
第三章 東南景天根系對鎘誘導(dǎo)的氧化脅迫適應(yīng)性研究
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
3.2.2 根系伸長量與鎘含量的測定
3.2.3 質(zhì)膜透性及MDA的測定
3.2.4 質(zhì)膜透性及脂質(zhì)過氧化組織化學定位
3.2.5 H2O2和O2
.-含量測定
3.2.6 H2O2和O2
.-原位分析
3.2.7 非蛋白巰基化合物和谷胱甘肽含量測定
3.2.8 數(shù)據(jù)分析
3.3 結(jié)果與分析
3.3.1 鎘對根鎘含量和根系伸長量的影響
3.3.2 鎘對根質(zhì)膜損傷與脂質(zhì)過氧化的影響
3.3.3 鎘對過氧化氫和超氧陰離子含量的影響
3.3.4 鎘對谷胱甘肽和非蛋白巰基化合物含量的影響
3.3.5 鎘誘導(dǎo)的氧化脅迫對東南景天的時間效應(yīng)
3.4 討論
第四章 鈣對鎘誘導(dǎo)下根系抗氧化脅迫的緩解作用
4.1 引言
4.2 材料與方法
4.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
4.2.2 根系伸長量與鎘含量
4.2.3 質(zhì)膜完整性及MDA含量的測定
4.2.4 質(zhì)膜完整性及脂質(zhì)過氧化組織化學染色
4.2.5 H2O2和O2
.-含量測定以及熒光染色
4.2.6 抗氧化酶活性測定
4.2.7 非蛋白巰基化合物和谷胱甘肽含量測定
4.2.8 透射電鏡觀察(TEM)
4.2.9 數(shù)據(jù)分析
4.3 結(jié)果與分析
4.3.1 鎘含量和根系伸長量
4.3.2 根尖質(zhì)膜損傷
4.3.3 過氧化氫(H2O2)和超氧陰離子(O2
.-)
4.3.4 抗氧化酶活性
4.3.5 谷胱甘肽(GSH)和非蛋白巰基(NPT)含量
4.3.6 根系細胞超微結(jié)構(gòu)
4.4 討論
研究Ⅱ 東南景天莖葉中重金屬的分布特征(區(qū)隔作用)
第五章 東南景天莖葉中鋅的分布特征
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
5.2.2 根莖葉中鋅的含量測定
5.2.3 莖葉橫切面鋅分布特征
5.2.3.1 SRXRF分析法
5.2.3.2 熒光探針定位法
5.2.4 數(shù)據(jù)分析
5.3 結(jié)果與分析
5.3.1 根莖葉中鋅的分配特點
5.3.2 鋅在細胞水平上的分布特征
5.3.2.1 SRXRF圖譜分析
5.3.2.2 莖中Zn的分布特征
5.3.2.3 葉片中Zn的分布特征
5.3.2.4 鋅與其它元素的相關(guān)性分析
5.3.3 鋅在亞細胞水平上的分布特征
5.3.3.1 鋅在莖表皮上的分布
5.3.3.2 鋅在葉片表皮上的分布
5.4 討論
第六章 東南景天莖葉中鎘的分布特征
6.1 引言
6.2 材料與方法
6.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
6.2.2 LA-ICPMS分析
6.2.3 熒光探針定位法(Leadmium)
6.2.4 數(shù)據(jù)處理
6.3 結(jié)果與分析
6.3.1 東南景天葉中元素的分布特點
6.3.2 葉中元素的微區(qū)分布特點
6.3.3 莖中元素的微區(qū)分布特點
6.4 討論
第七章 東南景天莖葉中鉛的分布特征
7.1 引言
7.2 材料與方法
7.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
7.2.2 樣品制備
7.2.3 XRF分析
7.2.4 數(shù)據(jù)處理
7.3 結(jié)果與分析
7.3.1 根莖葉中鉛的分配特點
7.3.2 鉛的X射線熒光圖譜
7.3.3 鉛與其它元素在葉片中的分布及其相關(guān)性
7.3.4 鉛與其它元素在莖中的分布及其相關(guān)性分析
7.3.5 莖維管束中鉛的μ-XRF精細定位
7.3.6 EDTA對鉛在富集生態(tài)型東南景天分布的影響
7.4 討論
研究Ⅲ 東南景天體內(nèi)重金屬的賦存形態(tài)(螯合作用)
第八章 東南景天體內(nèi)鋅的賦存形態(tài)
8.1 引言
8.2 材料與方法
8.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)
8.2.2 木質(zhì)部汁液的收集及鋅含量測定
8.2.3 東南景天木質(zhì)部液有機酸測定
8.2.4 東南景天木質(zhì)部液中鋅形態(tài)分析(XAS)
8.2.4.1 木質(zhì)部汁液收集
8.2.4.2 參比物的配置
8.2.4.3 X射線吸收光譜(XAS)的測定
8.2.4.4 X射線吸收光譜(XAS)分析
8.2.5 數(shù)據(jù)處理
8.3 結(jié)果與分析
8.3.1 Zn參比物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)
8.3.2 東南景天中Zn的化學形態(tài)
8.3.2.1 XANES分析東南景天中Zn的形態(tài)組成
8.3.2.2 東南景天中Zn形態(tài)的EXAFS
8.3.3 木質(zhì)部的運輸特征與形態(tài)
8.3.3.1 木質(zhì)部汁液中鋅的含量
8.3.3.2 木質(zhì)部汁液中有機酸的含量
8.3.3.3 木質(zhì)部汁液中鋅的配位分析
8.4 討論
第九章 東南景天體內(nèi)鎘的賦存形態(tài)
9.1 引言
9.2 材料與方法
9.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)
9.2.2 東南景天樣品制備以及有機酸測定
9.2.3 東南景天鎘的形態(tài)分析(XAS)
9.2.3.1 參比物的配置
9.2.3.2 X射線吸收光譜(XAS)的測定
9.2.3.3 X射線吸收光譜(XAS)分析
9.2.4 數(shù)據(jù)處理
9.3 結(jié)果與分析
9.3.1 鎘對超積累生態(tài)型東南景天體內(nèi)有機酸組成的影響
9.3.2 鎘參比物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)
9.4 討論
第十章 東南景天體內(nèi)鉛的賦存形態(tài)
10.1 引言
10.2 材料與方法
10.2.1 植物預(yù)培養(yǎng)與處理
10.2.2 樣品制備
10.2.3 X射線吸收光譜(XAS)的測定
10.2.4 XAS光譜的分析
10.2.5 數(shù)據(jù)處理
10.3 結(jié)果與分析
10.3.1 植物組織中鉛含量
10.3.2 根莖葉中鉛的賦存形態(tài)
10.3.3 莖中鉛賦存形態(tài)的微區(qū)變化
10.3.4 EDTA處理對鉛的賦存形態(tài)
10.4 討論
第十一章 綜合討論與研究展望
11.1 綜合討論
11.2 主要創(chuàng)新點
11.3 研究展望
參考文獻(REFERENCE)
致謝
攻讀博士學位期間主要成果
本文編號：4035874
本文鏈接：http://sikaile.net/shengtaihuanjingbaohulunwen/4035874.html
最近更新
教材專著
