Pb、Cd污染胁迫对三种藓类植物的毒理学效应比较研究

论文摘要

随着社会生产力的迅猛发展,重金属污染日益加剧,过量的重金属在植物的根、茎、叶及果实中大量累积,不仅严重影响了植物的生长发育,并可通过食物链直接危害人类的健康和生命。因此,重金属污染对植物体的伤害机理及抗性机理的研究非常重要。苔藓植物以其特有的生物学特性,已经被全世界公认为环境污染指示植物,特别是大气重金属污染指示植物。除此以外,苔藓植物的发育过程和构造相对简单,更适合于研究重金属污染对植物体生长发育、生理生化、超微结构和基因水平的毒害机理。本文采用室内模拟培养、生理生化测定、显微观察等实验手段,对三种藓(尖叶拟船叶藓Dolichomitriopsis diversiformis、湿地葡灯藓Plagiomniumacutum和匍枝青藓Brachythecium procumbens)在Pb、Cd污染胁迫下体内Pb、Cd的累积量、光合色素含量、细胞伤害率、抗氧化酶活性的变化等方面进行了研究,实验结果表明:1.在遭受Pb、Cd胁迫后,藓类植物最直观的受害症状就是植株体自上而下逐渐失绿变黄,且随着重金属胁迫浓度的提高和胁迫时间的延长,其受害程度加重。对其外部伤害症状的观察结果显示,尖叶拟船叶藓伤害症状最轻,湿地葡灯藓次之,匍枝青藓的伤害症状最为严重。叶细胞伤害率的统计结果显示出与外部伤害症状的一致性。2.三种藓类植物在不同浓度的Pb、Cd溶液胁迫处理下,其总叶绿素含量表现出比较一致的变化趋势,即低浓度Pb、Cd胁迫对总叶绿素含量的影响不大,而高浓度Pb、Cd胁迫显著降低总叶绿素含量。3种受试藓中以匍枝青藓的总叶绿素含量降低最为明显。在低浓度Pb、Cd胁迫下,3种藓类植物的叶绿素a/b值无显著变化,在高浓度Pb、Cd胁迫下,叶绿素a/b值除了尖叶拟船叶藓在Pb胁迫下急剧升高之外,其余均表现为急剧的下降,下降的幅度以匍枝青藓最大。3种受试植物的类胡萝卜素含量均随Pb、Cd胁迫浓度的上升而下降,Pb胁迫下,其下降的幅度变化情况为:湿地葡灯藓＞匍枝青藓＞尖叶拟船叶藓;Cd胁迫下,下降的幅度变化情况为:匍枝青藓＞湿地葡灯藓＞尖叶拟船叶藓。3.在不同浓度的Pb、Cd溶液胁迫处理下,SOD、POD、CAT对活性氧的清除均发挥了作用,其中,SOD对Pb、Cd胁迫的反应比POD和CAT相对要敏感,其应急性上升的幅度大于POD和CAT。3种受试藓类植物中,以尖叶拟船叶藓的SOD应急性上升的幅度最大,活性最强,湿地葡灯藓次之,匍枝青藓的SOD变化幅度最小。4.3种藓类植物对Pb和Cd都表现出很强的富集能力,3种藓类植物对Pb的富集量要显著高于Cd;另外,3种藓类植物对Pb和Cd的累积量表现出很明显的种间差异,尖叶拟船叶藓对Pb和Cd的富集能力最强,湿地葡灯藓次之,匍枝青藓对Pb和Cd的富集能力最弱。5.结合3种藓类植物在Pb、Cd污染胁迫下其外部伤害症状、细胞伤害率、光合色素含量、SOD酶活性等的研究结果,可以说明3种藓类植物对Pb、Cd污染的抗性大小顺序为:尖叶拟船叶藓＞湿地匍灯藓＞匍枝青藓。同时,联系Pb、Cd在3种藓类植物体内的积累情况得知三种藓类植物的抗性强弱与其体内重金属的积累量成明显的正相关关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 重金属对植物毒害机理的研究
• 1.1.1 重金属对植物细胞分裂的影响
• 1.1.2 重金属对植物光合作用和呼吸作用的影响
• 1.1.3 重金属对植物细胞超微结构的影响
• 1.1.4 重金属对植物细胞膜的影响
• 1.1.5 重金属对植物酶活性的影响
• 1.2 植物对重金属耐受机理的研究
• 1.2.1 逃避
• 1.2.2 解毒
• 1.2.3 抗氧化系统的防御作用
• 1.2.4 植物对重金属离子耐受性的基因控制
• 1.3 苔藓植物作为重金属污染指示植物研究进展
• 1.3.1 苔藓植物适合于作为污染指示植物的生物学特性
• 1.3.2 苔藓植物对环境污染的指示作用研究
• 1.3.3 影响苔藓植物对重金属污染反应的因素
• 1.4 本论文主要研究目的与内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验设计
• 2.2.3 植株和细胞伤害的观察
• 2.2.4 光合色素含量的测定
• 2.2.5 抗氧化酶活性的测定
• 2.2.5.1 粗酶液的制备
• 2.2.5.2 酶活性的测定与定量表征
• 2.2.6 植物体内 Pb、Cd 累积量的测定
• 2.2.6.1 样品消解
• 2.2.6.2 Pb、Cd 含量的测定
• 2.2.7 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 Pb、Cd 污染胁迫对3种藓类植物的伤害表现
• 3.1.1 Pb、Cd 胁迫下3种藓类植物的外表伤害症状
• 3.1.2 Pb、Cd 胁迫对3种藓类植物叶细胞的伤害
• 3.2 Pb、Cd 污染胁迫对3种藓类植物光合色素含量的影响
• 3.2.1 Pb 胁迫对3种藓类植物光合色素含量的影响
• 3.2.2 Cd 胁迫对3种藓类植物光合色素含量的影响
• 3.3 Pb、Cd 污染胁迫对3种藓类植物抗氧化酶活性的影响
• 3.3.1 Pb、Cd 胁迫对3种藓类植物 SOD 酶活性的影响
• 3.3.2 Pb、Cd 胁迫对3种藓类植物 POD 酶活性的影响
• 3.3.3 Pb、Cd 胁迫对3种藓类植物 CAT 酶活性的影响
• 3.4 Pb、Cd 在3种藓类植物体内的累积
• 3.4.1 Pb 在3种藓类植物体内累积量的变化
• 3.4.2 Cd 在3种藓类植物体内累积量的变化
• 4 讨论
• 4.1 Pb、Cd 胁迫对3种藓类植物的伤害表现
• 4.2 Pb、Cd 污染对3种藓类植物光合色素含量的影响
• 4.3 Pb、Cd 污染胁迫对3种藓类植物抗氧化酶活性的影响
• 4.4 Pb、Cd 在3种藓类植物体内的累积
• 5 结论
• 参考文献
• 图版
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢