植物對(duì)重金屬的超積累作用是當(dāng)今國(guó)際研究熱點(diǎn)和難點(diǎn),深入研究超積累植物體內(nèi)重金屬穩(wěn)態(tài)作用機(jī)制,無論對(duì)發(fā)展植物營(yíng)養(yǎng)新理論,還是對(duì)超積累植物在污染環(huán)境修復(fù)中的實(shí)際應(yīng)用均有重要意義。東南景天(Sedum alfredii Hance)是我國(guó)原生的鋅鎘超積累及鉛富集植物,其對(duì)這三種重金屬都具有很強(qiáng)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(duì)重金屬的解毒機(jī)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(yùn)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(xué)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(xì)胞水平以及亞細(xì)胞水平上的分配特點(diǎn),明確各類組織/細(xì)胞對(duì)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(shí),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(diǎn)研究了重金屬在植物組織中的賦存形態(tài)及其時(shí)空變化...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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主要縮略詞表
中文摘要
ABSTRACT
第一部分 文獻(xiàn)綜述
    第一章 超積累植物對(duì)重金屬的解毒機(jī)制研究進(jìn)展
        1.1 重金屬對(duì)植物的毒害效應(yīng)
        1.2 植物對(duì)重金屬的解毒機(jī)制
            1.2.1 抗氧化作用
            1.2.2 區(qū)隔作用
                1.2.2.1 細(xì)胞水平的分布
                1.2.2.2 細(xì)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(jī)酸
    第二章 同步輻射技術(shù)在超積累機(jī)理研究中的應(yīng)用
        2.1 同步輻射技術(shù)簡(jiǎn)介及其特點(diǎn)
        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(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)
        2.3 同步輻射技術(shù)在超積累機(jī)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(yàn)研究
    研究Ⅰ 東南景天根系對(duì)重金屬脅迫的應(yīng)答機(jī)制(抗氧化作用)
        第三章 東南景天根系對(duì)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(zhǎng)量與鎘含量的測(cè)定
                3.2.3 質(zhì)膜透性及MDA的測(cè)定
                3.2.4 質(zhì)膜透性及脂質(zhì)過氧化組織化學(xué)定位
                3.2.5 H₂O₂和O2
.-含量測(cè)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(cè)定
                3.2.8 數(shù)據(jù)分析
            3.3 結(jié)果與分析
                3.3.1 鎘對(duì)根鎘含量和根系伸長(zhǎng)量的影響
                3.3.2 鎘對(duì)根質(zhì)膜損傷與脂質(zhì)過氧化的影響
                3.3.3 鎘對(duì)過氧化氫和超氧陰離子含量的影響
                3.3.4 鎘對(duì)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(duì)東南景天的時(shí)間效應(yīng)
            3.4 討論
        第四章 鈣對(duì)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(zhǎng)量與鎘含量
                4.2.3 質(zhì)膜完整性及MDA含量的測(cè)定
                4.2.4 質(zhì)膜完整性及脂質(zhì)過氧化組織化學(xué)染色
                4.2.5 H₂O₂和O2
.-含量測(cè)定以及熒光染色
                4.2.6 抗氧化酶活性測(cè)定
                4.2.7 非蛋白巰基化合物和谷胱甘肽含量測(cè)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(zhǎng)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(xì)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(cè)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(diǎn)
                5.3.2 鋅在細(xì)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(xì)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(diǎn)
                6.3.2 葉中元素的微區(qū)分布特點(diǎn)
                6.3.3 莖中元素的微區(qū)分布特點(diǎn)
            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(diǎn)
                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(xì)定位
                7.3.6 EDTA對(duì)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(cè)定
                8.2.3 東南景天木質(zhì)部液有機(jī)酸測(cè)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(cè)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(xué)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(yùn)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(jī)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(jī)酸測(cè)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(cè)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(duì)超積累生態(tài)型東南景天體內(nèi)有機(jī)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(cè)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(duì)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
            11.3 研究展望
參考文獻(xiàn)(REFERENCE)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間主要成果



本文編號(hào)：4035874

boshi