玉米重金属缓解剂的作用机理[20200614171913]
摘要： 2
摘要：重金属被植物吸收到体内后，会诱导植物产生某些对酶和代谢具有毒害作用和不利影响的物质，这样间接的照成伤害。重金属镉（Cd）的污染日益突出。本实验通过在镉离子处理玉米的同时，分别加入GABA、DTT、TiO2、TiCl4等试剂，测量玉米的生长情况，并且测量玉米植株的叶绿素荧光。切取根尖用Evan blue染色，将其置于体式显微镜下观察根尖的损伤情况。通过数据分析，GABA、DTT、TiO2这3种缓解剂对镉离子胁迫有明显的缓解作用。TiCl4试剂对镉离子没有缓解作用。
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引言
引言：环境污染中十分突出的是重金属污染。近年来随着社会经济的快速发展，土壤中重金属含量不断增加，土壤重金属污染已成为普遍的环境问题，越来越受到人们的关注。其中工业三废排放量增加，固体废弃物处理不善，农业自身污染加剧，农田土壤中有毒重金属含量急剧增加。[1~2]土壤重金属污染问题日益受到人们的关注。重金属指比重大于4或5的金属，如铜、铅、铁、镉、汞钨、锰等，这些金属元素如果超过背景含量，就可能导致植物生长受到抑制、发育异常甚至死亡，所以在重金属高度污染的地区很难有植物生长存活，造成土地浪费。[3]前人研究表明，重金属被植物吸收到体内后，会诱导植物产生某些对酶和代谢具有毒害作用和不利影响的物质，这样间接的照成伤害。金属对植物的毒性可能是金属和蛋白中的巯基结合而导致蛋白质活性的抑制或结构的破坏，也可能是由于蛋白中的关键元件被取代造成缺陷影响。[4]某些重金属胁迫下植物体内产生的过氧化氢、乙烯等类物质对体内代谢和酶活性具有负效应；而且也能够对其带来直接伤害，如镉与含巯基氨基酸和蛋白质的结合引起氨基酸蛋白质的失活，对催化酶的伤害引起酶催化代谢的紊乱，甚至导致植物体死亡。
在土壤重金属污染中，重金属镉（Cd）的污染日益突出。镉会在肝脏和肾脏中造成积压，从而对肝脏肾脏造成严重危害。而且镉能够取代骨中钙，使骨骼严重软化。镉是广泛存在于自然界的一种毒性最强的重金属元素，0.1mmol/L的Cd2+ 即可引起植物细胞DNA的损伤和代谢紊乱。国内外有关镉对植物影响的研究多是集中在镉对植物光合和蒸腾作用的抑制、干扰植物的代谢进程、降低植物产品的产量和质量、破坏细胞生长保护酶活性、加速植物衰老等方面。在重金属镉的胁迫环境下植物常会表现出根系生长受阻，根系粗短、侧根很少，水分和养分的吸收受抑制[5]，光合强度和呼吸强度下降，碳水化合物代谢失调[6] *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
，及其它一系列生理代谢紊乱，最终表现出生长量和产量的下降，而且这种毒害作用随镉浓度的上升而加剧并存在显著的镉耐性基因型差异。重金属的胁迫也能导致植物矿质营养的缺乏，引起它们参与代谢和物质组成过程的紊乱失调，产生缺素症状，如重金属胁迫引起叶片失绿变紫缺磷的症状[7]。
1 材料和方法
1.1 实验器材和试剂
实验器材：镊子、烧杯、移液枪、一次性乳胶手套、量筒、一次性塑料杯、超声波淋洗器、玻璃搅拌棒、光学显微镜、载玻片、叶绿素荧光分析仪。
实验试剂：氯化镉、氧化钛、GABA、氯化钛、DTT、Evan blue染色剂、Hogland培养液。
1.2 实验材料的培养
实验所用的玉米品种为“农大108”，选取大小一致的玉米种子，加入其2倍体积量的水浸泡，浸泡时间位12h—14h，最适宜时间为18h。准备一瓷盘，铺上几张吸水纸，然后均匀喷洒水，使其湿润。将浸泡过的种子铺在湿纸上，喷洒少量的蒸馏水，套上一塑料袋，放入温箱中，待其萌发。
1.2.1 特殊材料处理方法
纳米钛：称取适量的氧化钛（TiO2），加入无菌磷酸缓冲液(0.1 mol/L，pH = 7.0),超声波振荡30 min使纳米TiO2 均一地分散于溶液中。
1.3 处理方法和步骤
（1）将萌发好的玉米取出，挑选长势相近的种子，取钻好孔的泡沫板，冲洗干净，再准备1L容积的大烧杯加入Hogland培养液，将已经选好的玉米出芽种子，用镊子选取长势相近的种子，用海绵包裹种子部位，按根向下、芽向上的规则种入泡沫板上，放于温室中培养，3天换一次Hogland营养液。
（2）当玉米第二片叶子长出，开始进行处理，每种试剂设置对照组，每组处理9株，对照组只加氯化镉（浓度为100μmol/L），其它加入固定浓度的不同缓解剂及组合。
表1 玉米植株处理试剂分组
Table 1 Corn plants grouping processing reagent
处理液 Process fluid 浓度（体积1L） Concentration
营养液（Ck） 0μmol/L
Cdcl2 100μmol/L
Ck+TiO2 200mg/L
Ck+GABA 2mmol/L
Ck+DTT 1mmol/L
Ck+ TiCl4 481mg/L
Cd+TiO2 100μmol/L +200mg/L
Cd+GABA 100μmol/L +2mmol/L
Cd+DTT 100μmol/L +1mmol/L
Cd+ TiCl4 100μmol/L +481mg/L
（3）三天换一次处理液，并注意观察记录相关实验数据。处理至第三片叶子完全展开，观察记录相关实验数据，用尺子量取株高根长。
（4）切取上述的玉米苗根尖1cm左右，在切取过程中要小心，避免对根尖造成损伤。将切好的根尖浸于配制好的Evan blue试剂中染色10分钟，然后用蒸馏水清洗干净。
2 结果与分析
2.1镉离子对植物植株生长的影响
将经过镉离子处理的玉米植株，与CK组玉 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
米植株对比。在Cd处理的植株叶片上出现萎蔫，叶边缘黄化，植株生长矮小。植株根系发黑，根短粗，侧根很粗很短，侧枝少，根尖已经出现腐烂。到生长后期，症状加重，老叶焦灼、发黄。而CK组的植株生长良好。因此，这些不良的现象是由镉离子引起的。
2.2不同缓冲剂对植物植株生长的影响
表2 不同处理试剂对植株生长的影响
Table 2 The influence of different processing reagent on plant growth
处理试剂 Processing reagent 株高cm Plant height 根长cm Root length
CK 20.5±1.84 16.03±1.29
Cd+Ck 13.67±0.92 9.63±0.41
TiO2+Ck 19.95±0.95 15.7±0.83
GABA+Ck 20.52±0.83 15.67±0.63
DTT+Ck 19.17±0.6 15.25±0.56
TiCl4+Ck 19.88±0.72 15.05±0.73
经过作图，如下：
图 1 不同处理试剂对植株生长的影响
Fig 1 The influence of different processing reagent on plant growth
图2 不同化学试剂处理的第一次实验的植株照片
(从左到右顺序为Ck、Cd、TiO2+Cd、DTT+Cd、GABA+Cd、TiO2、GABA、DTT、TiCl4、TiCl4+Cd)
Fig 2 ifferent chemical reagents processing experimental picture for the first time
Cd+GABA 19.45±1.14c 16.52±0.58c
图 5 第二次处理株高和根长

原文链接：http://www.jxszl.com/swgc/smkx/23957.html