發(fā)布時間：2017-04-15 11:15

  本文關鍵詞：硒在土壤—植物中的轉化及煙株對硒的富集和抗性機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硒(Selenium,Se)已被證明為動物和人體必需的微量元素,是一種對植物生長有益的營養(yǎng)元素。硒是生物體多種酶和蛋白質(zhì)的重要組成成分,具有提高人體免疫力、抗衰老、預防癌變等功能,硒缺乏會導致多種疾病的發(fā)生。缺硒土壤分布廣泛,中國約72%的市(縣)處于嚴重缺硒或低硒狀態(tài),硒攝入不足,威脅著缺硒地區(qū)人們的健康。食用富硒農(nóng)產(chǎn)品是最經(jīng)濟有效、安全方便的補硒方式。自然環(huán)境及土壤中硒含量、分布、價態(tài)、形態(tài)及轉化,決定了植物硒含量及食物鏈系統(tǒng)中硒水平。不同形態(tài)及價態(tài)的硒對植物的有效性有很大的差異,對土壤生態(tài)環(huán)境也有不同程度的影響。近年來,提高硒的生物有效性以及硒對植物生理、土壤生態(tài)影響等相關研究受到學術界和公眾的普遍關注。進行硒在土壤—植物中的轉化及植物對硒的富集、抗性機理研究,對認識土壤硒的有效性和植物耐硒機理具有理論與實際意義。本文采用盆栽和水培試驗方法,應用生理生化測定、氫化物原子熒光光譜、亞細胞分離技術等手段,以煙草(Nicotiana tabacum L.)和超富集硒植物堇葉碎米薺(Cardamine violifolia O.E.Schulz)為材料,研究了不同價態(tài)及種類外源硒條件下,煙草和堇葉碎米薺對硒的吸收與轉化、硒對土壤生態(tài)學特征的影響及在土壤中轉化機制、硒對煙株生理特性的影響和煙株的耐硒機理,探討了不同類型硒的轉化利用率,旨在為正確評價土壤硒的生物有效性,了解硒的土壤生態(tài)毒理學特征提供科學依據(jù),為富硒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論支撐。結果表明:(1)土壤施用低濃度(1-10mg/kg)的兩種價態(tài)硒可改善煙株農(nóng)藝性狀和提高生物量,而高濃度(20-30mg/kg)硒則有負面影響,且Se(VI)處理抑制效果大于Se(IV)。相同濃度下,Se(VI)和Se(IV)均能有效增加煙株各部位硒含量,前者較后者提高了3-30倍。土壤中的硒優(yōu)先富集和分布于葉片中,其次是根系,莖稈最小。Michaelis-Menten方程擬合表明,土壤盆栽條件下Se(VI)處理的煙株葉片、莖稈和根系理論最大硒含量分別是Se(IV)處理的1.8、15.8和21.0倍,煙株對Se(VI)的親和力顯著大于Se(IV),Se(VI)對煙株的生物有效性明顯較高。施入水溶性硒能顯著提高土壤中各形態(tài)硒含量,土壤中Se(IV)主要被碳酸鹽及鐵錳氧化物結合,降低了硒在土壤中的移動性;土壤Se(VI)以水溶態(tài)和交換態(tài)為主,有效性相對較大。不同價態(tài)的硒施入植煙土壤中,其轉化量低,以原價態(tài)為主。(2)低濃度(10mg/kg)的硒處理對土壤過氧化氫酶和中性磷酸酶活性有促進、對土壤脲酶和蔗糖酶活性有降低效果;高濃度(10mg/kg)的硒處理對土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性都有降低作用,且抑制效果為Se(VI)大于Se(IV)。適當濃度Se(VI)和Se(IV)對土壤微生物數(shù)量和均勻性有促進、高濃度硒則有降低效果。相關性分析表明,土壤脲酶活性降低可表征土壤Se(VI)污染狀況(-0.916**),土壤蔗糖酶活性的降低可表征土壤Se(IV)污染狀況(-0.871*)。土壤水溶態(tài)硒含量對土壤酶活性影響最大,呈顯著負相關。土壤蔗糖酶活性和脲酶活性降低、土壤微生物(細菌和真菌)數(shù)量減少是硒污染導致土壤生態(tài)惡化的原因之一。(3)水培液中加Se(IV)和Se(VI)處理,低濃度(2mg/L)處理對煙株生長有促進作用,高濃度(5mg/L)有明顯的抑制效果,相同硒濃度下表現(xiàn)為Se(IV)毒性大于Se(VI)。施用不同價態(tài)的硒,煙株各部位硒含量和積累量增加顯著,Se(VI)處理的莖和葉中硒濃度高于Se(IV),而在根中分布低于Se(IV);煙株葉片以有機硒為主,無機硒主要以Se(IV)存儲。水培煙株葉片和莖稈對Se(VI)的親和力大于Se(IV),而根系對Se(IV)的親和力大于Se(VI)。煙株葉片吸收的硒主要貯存組織分別為細胞質(zhì)細胞壁線粒體葉綠體。同等硒用量下,Se(VI)處理葉片總硒含量及細胞壁、細胞質(zhì)中硒含量大于Se(IV)處理,說明煙株葉片對Se(VI)的吸收能力和耐受性均大于Se(IV),原因為煙株吸收的Se(VI)更易合成含硒氨基酸或蛋白質(zhì)等積累在細胞質(zhì)中和被細胞壁固定,進而緩解硒的毒性。隨著Se(IV)和Se(VI)濃度的增加,煙株葉片SOD酶活性呈增加的趨勢,POD酶活性較對照有降低的趨勢;CAT酶活性呈先迅速增加,再降低的趨勢。SOD酶可能參與了高硒濃度的解毒過程(高硒濃度下SOD酶活性仍較強),而CAT酶僅在低濃度硒處理下起到清除H2O2的作用。高濃度Se(VI)和Se(IV)脅迫導致煙株氣孔關閉、CO2供應受阻是水培煙株葉片光合作用下降的主要限制因子。施用不同價態(tài)的硒,低濃度(2mg/L)處理的煙株葉片MDA含量降低,根系活力增加,煙株的抗逆性增強;高濃度(5mg/L)處理,煙株葉片MDA增加明顯,根系活力下降,對煙株產(chǎn)生了脅迫,致使葉片抗逆性物質(zhì)增加。煙株對Se(VI)的耐受性大于Se(IV),其原因為Se(VI)處理促進煙株葉片產(chǎn)生更多的脯氨酸和增加SOD酶活性以提高煙株的耐硒水平,另外與煙株對不同價態(tài)硒的吸收、固定能力差異有關。(4)采用亞硒酸鈉和硒礦粉處理研究堇葉碎米薺對不同種類硒的吸收與轉化。結果表明,兩種類型的硒對堇葉碎米薺硒含量和硒積累量的增加效果顯著,植株各部位硒積累規(guī)律為葉莖根。在硒用量低(10mg/kg)時,硒礦粉對堇葉碎米薺各部位硒含量的增加效果較亞硒酸鈉好,而在硒用量高(10mg/kg)時效果相反。施用硒礦粉較亞硒酸鈉處理有提高堇葉碎米薺葉片硒轉化率的趨勢。適量施硒能增加植株對硒的利用率,高濃度則有降低效果。施用亞硒酸鈉,主要提高了土壤交換態(tài)硒含量;施用硒礦粉,主要提高了土壤殘渣態(tài)硒含量。葉片硒轉化率與土壤有效硒占總硒比例呈顯著負相關(-0.779*),表明葉片有機硒的轉化率與植株對土壤硒吸收的難易程度有一定關系。
【關鍵詞】：硒 硒形態(tài) 土壤 煙株 堇葉碎米薺 富集
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S158.3
【目錄】：

• 摘要9-12
• Abstract12-16
• 1 引言16-30
• 1.1 硒的分布16
• 1.2 土壤硒的價態(tài)轉化16-20
• 1.2.1 土壤硒的價態(tài)分布及生物有效性16-17
• 1.2.2 土壤硒的價態(tài)轉化及影響因素17-20
• 1.3 土壤硒的形態(tài)轉化20-23
• 1.3.1 土壤硒的形態(tài)提取方法21-22
• 1.3.2 土壤對硒的吸附與固定22-23
• 1.4 硒對土壤生物學特性的影響23-24
• 1.4.1 硒對土壤酶活性的影響23
• 1.4.2 硒對土壤微生物的影響23-24
• 1.5 硒對植物生長代謝的影響24-28
• 1.5.1 植物對硒的吸收24
• 1.5.2 植物中硒的存在形態(tài)24-25
• 1.5.3 硒對植物生理特性的影響25
• 1.5.4 硒對植物酶活性的影響25-26
• 1.5.5 植物對硒的代謝機理26-27
• 1.5.6 硒對植物的毒害機理27-28
• 1.6 研究目的、意義和內(nèi)容28-30
• 2 不同價態(tài)硒在植煙土壤中的轉化及有效性30-51
• 2.1 前言30-31
• 2.2 材料與方法31-35
• 2.2.1 試驗材料31
• 2.2.2 試驗方法31
• 2.2.3 樣品采集31
• 2.2.4 測定項目和方法31-34
• 2.2.5 數(shù)據(jù)分析34-35
• 2.3 實驗結果35-47
• 2.3.1 不同價態(tài)硒對煙株硒含量的影響35-36
• 2.3.2 不同價態(tài)硒對煙株硒吸收的影響36-37
• 2.3.3 煙株對土壤硒的生物富集與分布的影響37-38
• 2.3.4 不同價態(tài)硒對煙株農(nóng)藝性狀和生物量的影響38-41
• 2.3.5 不同價態(tài)硒對煙株硒吸收利用率的影響41
• 2.3.6 煙株硒含量與成熟期農(nóng)藝性狀的相關性分析41-43
• 2.3.7 不同價態(tài)硒在土壤中的形態(tài)分布特征43-47
• 2.3.8 不同價態(tài)硒對土壤硒價態(tài)變化的影響47
• 2.4 討論47-50
• 2.4.1 硒對煙株生長的影響47-49
• 2.4.2 硒在土壤中的轉化49
• 2.4.3 煙株對Se(VI)和Se(IV)的吸收與分配49-50
• 2.5 小結50-51
• 3 不同價態(tài)硒對土壤生物學特性的影響51-64
• 3.1 前言51
• 3.2 材料與方法51-55
• 3.2.1 試驗材料和方法51-52
• 3.2.2 樣品采集52
• 3.2.3 測定項目和方法52-54
• 3.2.4 數(shù)據(jù)分析54-55
• 3.3 實驗結果55-61
• 3.3.1 不同價態(tài)硒對土壤酶活性的影響55-57
• 3.3.2 不同價態(tài)硒對土壤微生物的影響57-59
• 3.3.3 硒用量與土壤酶活性和微生物數(shù)量的相關性分析59-60
• 3.3.4 土壤酶活性與土壤微生物數(shù)量、土壤各形態(tài)硒含量的回歸分析 .. 4560-61
• 3.4 討論61-62
• 3.4.1 硒對土壤酶活性的影響61
• 3.4.2 硒對土壤微生物的影響61-62
• 3.4.3 硒用量與土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的相關性62
• 3.5 小結62-64
• 4 不同價態(tài)硒對煙株生理特性及亞細胞硒分布的影響64-90
• 4.1 前言64-65
• 4.2 材料與方法65-70
• 4.2.1 試驗材料65
• 4.2.2 試驗方法65-66
• 4.2.3 樣品采集66
• 4.2.4 測定項目與方法66-70
• 4.2.5 數(shù)據(jù)分析70
• 4.3 實驗結果70-84
• 4.3.1 不同價態(tài)硒對煙株生物量和農(nóng)藝性狀的影響70-72
• 4.3.2 不同價態(tài)硒對煙株硒含量和硒積累量的影響72-74
• 4.3.3 不同價態(tài)硒對煙株葉片亞細胞硒分布的影響74-77
• 4.3.4 不同價態(tài)硒對煙株生理特性的影響77-80
• 4.3.5 不同價態(tài)硒對煙株酶活性的影響80-82
• 4.3.6 不同價態(tài)硒對煙株光合特性的影響82-84
• 4.4 討論84-88
• 4.4.1 硒對煙株生長的影響84-85
• 4.4.2 煙株對硒的吸收積累及硒的亞細胞水平分布85-86
• 4.4.3 煙株對硒脅迫的生理反應86
• 4.4.4 硒脅迫下煙株葉片抗氧化物酶活性的變化86-87
• 4.4.5 硒對煙株光合特性的影響87-88
• 4.5 小結88-90
• 5 超富集植物對不同種類硒的吸收與轉化90-100
• 5.1 前言90
• 5.2 材料與方法90-92
• 5.2.1 試驗材料90
• 5.2.2 試驗方法90-91
• 5.2.3 樣品采集91
• 5.2.4 測定項目和方法91-92
• 5.2.5 數(shù)據(jù)處理92
• 5.3 實驗結果92-96
• 5.3.1 不同硒源處理對堇葉碎米薺硒含量的影響92-93
• 5.3.2 不同硒源處理對堇葉碎米薺生物量的影響93
• 5.3.3 不同硒源處理對堇葉碎米薺硒積累量的影響93-94
• 5.3.4 不同硒源處理對堇葉碎米薺葉片有機硒含量及硒轉化率的影響94
• 5.3.5 不同硒源處理對堇葉碎米薺硒有效利用率的影響94-96
• 5.3.6 不同硒源處理對土壤硒形態(tài)的影響96
• 5.4 討論96-99
• 5.4.1 堇葉碎米薺對硒的吸收96-98
• 5.4.2 堇葉碎米薺對硒的轉化98
• 5.4.3 堇葉碎米薺對硒的利用率分析98-99
• 5.5 小結99-100
• 6 結論、創(chuàng)新點及展望100-103
• 6.1 結論100-101
• 6.2 論文主要創(chuàng)新點101-102
• 6.3 展望102-103
• 參考文獻103-118
• 博士在讀期間發(fā)表的相關論文、獲得的專利和參加的項目118-119
• 致謝119-120

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：308286