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硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草idyii生理特性的影响

2021-03-07 12:30编辑: www.jxszl.com景先生毕设
:采用液培实验,在镉胁迫缺硫的基础上,分别添加 250 μM,500 μM 以及1 mM S MgSO4处理,测定一年生黑麦草的生物量,叶绿素a含量,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase , SOD),过氧化物酶(peroxidase , POD),可溶性蛋白的含量以及植株体内镉(Cadmium , Cd)浓度,探究加硫处理对重金属镉胁迫下的一年生黑麦草生理特性的影响。结果表明,相比于单独50 μM Cd 处理,加入硫处理后,一年生黑麦草生物量、叶绿素a含量,根系SOD、POD活性及蛋白均有所提高; 1mM S处理显著增加了一年生黑麦草地上部生物量和可溶性蛋白含量;叶片SOD活性变化不显著,POD活性显著下降。加S处理后,均显著增加了一年生黑麦草根系、地上部的镉浓度和镉积累量,同时转运系数也显著增加。结论:与单独50 μM Cd 处理相比,外源添加1 mM S可起到缓解镉对一年生黑麦草毒害的作用。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1 材料与方法4
1.1 材料与培养方法4
1.2 生物量测定方法 5
1.3 叶绿素a含量测定方法5
1.4 超氧化物歧化酶测定方法5
1.5 过氧化物酶测定方法5
1.6 可溶性蛋白含量测定方法6
1.7 镉浓度测定方法6
2 结果与分析6
2.1 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草生物量的影响6
2.2 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草叶绿素a含量的影响7
2.3 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草体内超氧化物歧化酶活性的影响7
2.4 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草体内过氧化物酶活性的影响7
2.5 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草可溶性蛋白含量的影响8
2.6 硫处理对一年生黑麦草体内镉吸收特性的影响8
3 讨论与分析 10
3.1 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草生理特性影响的途径10
3.2 硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草抗氧化系统酶的影响10
致谢11
 

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参考文献11
硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草IdyII生理特性的影响
国家生命科学与技术人才培养基地学生 雷瀚
引言
引言
2014年环保部和国土部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国耕地污染中重金属污染普遍超标,其中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni这8种重金属为主的无机物的超标点位,占了全部超标点位的82.8%,其中又以Cd污染占大头,达到7%。因此,土壤镉污染修复受到广泛重视。
土壤中镉含量一般较低,相对于传统理化方法、植物修复被广泛地看作是一种低成本并且具有生态安全性的技术。国内外学者就植物修复技术开展了大量研究,丰富了这一技术体系,但是该技术仍处在发展阶段。此外,大多数超积累植物受生长缓慢、生物量矮小、生长地域性强等因素,限制了其修复潜力。因此,选择适宜的植物材料仍然是解决土壤镉污染修复的有效途径之一。已有研究表明,黑麦草根系可富集Cd、 Cu、 Zn等多种重金属,具备修复土壤污染的潜力。一年生黑麦草可与水稻轮作,促进后作水稻生产,其叶片粗蛋白含量高达20%(占干物质)以上,生物学效价达70%以上,是提取叶蛋白的优质原料,国外还利用黑麦草作为生产沼气的原料,一年生黑麦草或许可作为一种优质的能源植物有待开发。
植物对于重金属的耐受可以通过不同的方式得以实现(Lovy et al,2013):选择性吸收重金属,重金属排泄、在根部滞留重金属、依靠细胞壁与胞外糖类固定重金属、小分子量重金属结合蛋白的络合作用及植物抗氧化系统酶对重金属的响应。硫是植物生长必需的营养元,在大气中尤其是被污染的环境中,SO2能够被植物的叶片所吸收并整合到半胱氨酸 (Cys)以及一些含巯基的化合物,植物吸收S的形式一般通过硫酸盐获取,吸收部位主要集中在根系(De Kok LJ,1990)。S一旦进入植物体内,硫酸盐会通过木质部与韧皮部导管而被分配至不同区域,并且经由细胞内通道转运至叶绿体与液泡等结构中,最后整合到一些有机的含硫化合物等 (Hawkesford, 2000)。植物吸收的SO42可转化为含硫氨基酸。在植物体中,硫存在于两种氨基酸,Cys和甲硫氨酸(Met),也包括在硫离子基团,多糖与脂质以及一些列多种多样的生物分子例如维他命(生物素和硫胺素等)、辅助因子(CoA和S腺苷甲硫氨酸等)、多肽(谷胱甘肽和植物络合素等)和次生产物(S烯丙基L半胱氨酸亚砜等)(Fabio,2007)。(Tripathi et al,1996)研究表明,GSH和Cys等小分子巯基化合物也可以缓解重金属毒害。然而,土壤环境非常复杂,不利于人为添加外源的谷胱甘肽等物质以增强植物体的抗胁迫能力。
本次实验将针对镉胁迫下的一年生黑麦草添加硫处理。在缺硫基础上,添加三种浓度(250 μM,500 μM以及1mM) 的MgSO4,测定一年生黑麦草的生物量,叶绿素a含量,超氧化物歧化酶活性以及过氧化物酶的活性的变化。从而,根据这些生理指标的变化,初步分析硫处理对镉胁迫下一年生黑麦草生理特性的影响,为揭示其耐镉生理机制,提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与培养方法
实验研究对象为多花黑麦草品种26牧瑶(IdyII),种子材料由北京正道科技公司提供,品种代号为实验室自藏编号。种子萌发前,挑选大小均匀的多花黑麦草种子,用10%的H2O2溶液消毒10min,去离子水漂洗干净后,均匀摆在孔径为1.3mm的塑料板上,之后将其置于装有5升去离子水的塑料盒中。种子萌发期间,保持白天温度25±2℃ ,夜间温度20±2℃ ,湿度70%。待根长约56cm时,将其移入含有2L的1/4 Hoagland营养液。幼苗以海绵固定在12孔的泡沫板上,每孔栽三株。幼苗预培养10天后( 2叶1心期)开始处理,此时将原营养液中含硫的硫酸盐均以氯化物盐代替,外源硫以硫酸镁(MgSO4)的形式加入。分别设置CK(1/4 Hoagland营养液)、50 μM Cd(缺S)、50 μM Cd + 250 μM S、50 μM Cd + 500 μM S、50 μM Cd + 1mM S等处理,三次重复。
幼苗生长期间,保持白天温度25±2℃,夜间温度20 ±2℃,湿度70%光照12 h,光照强度为300µmol/(m2s)。营养液三天换一次营养液,PH用2mM的NaOH或10%HCl调至6.5。
1.2 生物量测定方法
两周后从每处理随机取 9株一年生黑麦草,用 10 mmol/L Na2EDTA浸泡根系 20 min 以吸附根系表面吸附的 Cd2+。将地上部、地下部分开,去离子水洗净, 70℃烘干至恒重后称量9株一年生黑麦草的地上部、地下部干重。

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