本文關(guān)鍵詞：不同吸硅類型植物硅穩(wěn)定同位素組成及分餾機(jī)理　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：硅是地球表面含量僅次于氧的第二大元素。硅不僅是硅藻生長所必需的營養(yǎng)元素,并且從單細(xì)胞的藻類到維管植物,幾乎所有的生命體中都可以發(fā)現(xiàn)含硅組織的存在。目前硅的有益作用不斷被發(fā)現(xiàn),不僅是生物體的重要組成部分,還可以緩沖土壤pH值、調(diào)節(jié)大氣CO_2濃度。因此,硅素營養(yǎng)機(jī)理和硅生物地球化學(xué)循環(huán)一直受到人們的廣泛關(guān)注。陸生高等植物對全球硅循環(huán)和硅同位素平衡有著十分重要的影響,但目前關(guān)于陸生高等植物的硅同位素組成還缺乏系統(tǒng)的報道,并且全部以喜硅的單子葉植物為研究對象,對于不喜硅的雙子葉植物體內(nèi)及其與外界環(huán)境之間的硅同位素分餾情況還存在著諸多疑惑。本課題以水稻、玉米、黃瓜、冬瓜和番茄為研究對象,探討了不同吸硅類型植物各器官硅同位素組成的分布規(guī)律和分餾機(jī)理,主要得到以下結(jié)論:1、在浙江省內(nèi)不同地區(qū)采集的玉米、冬瓜、黃瓜和番茄植株各器官之間的硅同位素組成存在著顯著差異。喜硅單子葉植物玉米和不喜硅雙子葉植物黃瓜、冬瓜不同器官δ30Si值的變化范圍分別是-2.7‰～3.3‰、-1.7‰～1.5‰和-1.0‰～1.9‰,且各器官的δ30Si值均滿足"末端分布規(guī)律",變化順序為莖根葉籽粒(果實),即除根外,從底部器官到頂部器官δ30Si值呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。喜硅植物體內(nèi)的硅同位素分餾程度要大于不喜硅植物。拒硅型植物番茄不同器官δ30Si值的變化范圍是-4.3‰～-3.0‰,各器官之間的δ30δi值差異不明顯。不同吸硅類型植物同一器官不同部位之間的硅同位素組成也存在著明顯差異,并且喜硅植物體內(nèi)單一器官中的硅同位素分餾程度也達(dá)到了整株植株不同器官之間δ30Si值差異的范圍。玉米、黃瓜和冬瓜植株莖部和葉片各部位δ30Si值的變化趨勢相同,即莖基部莖中部莖頂部,葉片基部(基部葉片)葉片中部(中部葉片)葉片頂部(頂部葉片)。2、在對喜硅單子葉植物水稻和不喜硅雙子葉植物黃瓜的營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗中發(fā)現(xiàn),水稻在0.17mM、1.70mM和8.50mM硅濃度營養(yǎng)液中不同器官δ30Si值的變化范圍分別是-1.89‰～1.69‰、-1.81‰～1.96‰和-2.08‰～2.02‰;黃瓜在0.085 mM、0.17mM和1.70mM硅濃度營養(yǎng)液中不同器官δ30Si值的變化范圍分別是-1.38‰～1.21‰、-1.33‰～1.26‰和-1.62‰～1.40‰。各器官的 δ30Si值同樣滿足"末端分布規(guī)律",即除根外,從底部器官到頂部器官δ30Si值呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。3、不同吸硅類型植物與外界環(huán)境之間存在著生物作用的硅同位素分餾現(xiàn)象。采自不同地區(qū)的玉米、冬瓜、黃瓜和番茄生物硅與外界溶解硅之間的硅同位素分餾系數(shù)分別為:玉米αPl-Sol=0.9989,冬瓜αP1-Sol=0.9987,黃瓜αPl-Sol=0.9986,番茄αPl-Sol=0.9980。在不同供硅濃度的營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗中觀察到水稻和黃瓜生物硅與外界溶解硅之間的硅同位素分餾系數(shù)分別為水稻αPl-sol=0.9998和黃瓜αPl-Sol=0.9999。4、將植物硅同位素信號與硅吸收機(jī)制相結(jié)合的試驗結(jié)果表明:水稻對硅的吸收很可能是一種主動與被動相結(jié)合的吸收方式;當(dāng)植物從外界環(huán)境中吸取較多的硅元素時,植物體內(nèi)沉淀硅和溶解硅之間的硅同位素分餾效應(yīng)會增強(qiáng)(正常水稻丨 △30Siroot-aboveground|=0.22‰;低溫或代謝抑制劑處理水稻 |△30Siroot-abovegroud| =0.04‰);當(dāng)植物對硅的吸收僅存在一種吸收機(jī)制時,植物與外界環(huán)境之間的硅同位素分餾效應(yīng)也會相應(yīng)增強(qiáng)(正常水稻丨30ε=0.08‰;低溫或代謝抑制劑處理水稻 |30ε|=0.21‰)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q945

【參考文獻(xiàn)】

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