李氏禾对铬的富集解毒机制研究

论文摘要

李氏禾（Leersia Hexandra Swartz）是中国境内首次发现的一种铬超富集禾本科植物。本论文以李氏禾为研究对象,通过铬在植物器官水平分布试验、铬在亚细胞水平分布试验、铬的化学形态分析试验来确定铬在李氏禾各器官及亚细胞分布特征、化学形态,阐明李氏禾对铬的富集解毒机制。运用生物数码显微镜和透射电境（TEM）观察李氏禾的组织结构和超微结构,了解铬对李氏禾组织结构、超微结构的影响及其在植物细胞结构中的沉积位点。通过钾、钙离子通道抑制试验、P-型ATP酶抑制试验、缺钙影响试验来阐明李氏禾对铬的吸收机理。通过研究取得以下主要结果:1.李氏禾对铬具有较强的富集能力。在不同铬处理浓度下,叶、茎、根中的铬最高浓度达到5430mg/kg,1956mg/kg和40599mg/kg。当营养液中铬的浓度Cr3+≥30mg/L时,叶中铬的含量均超过了1000mg/kg,超过了铬超富集植物的最小铬含量标准。2.李氏禾对铬具有较强的解毒能力。在水培试验中,在Cr3+处理浓度为60mg/L时,根茎叶的生物量没有明显降低。铬在李氏禾体内各水平分布如下:（1）器官水平:根>叶>茎;（2）细胞水平:叶部,液泡>细胞壁>细胞器;根部,细胞壁>细胞器>液泡。通过对组织结构和细胞超微结构的观察发现,污染茎的维管束比正常茎的维管束要小,表现出中毒迹象,而李氏禾污染根和叶与正常组织结构没有明显差异。在叶片细胞的液泡中和根部细胞的细胞壁上,发现大量高密度电子沉积体,这与液泡和细胞壁中铬的含量密切相关,说明液泡的区隔作用和细胞壁的钝化作用是李氏禾对铬富集解毒的重要生理机制。3.铬化学形态分析表明,铬在茎、叶中以盐酸提取态（草酸盐结合态）为主,铬的草酸盐结合态含量与李氏禾对铬的富集解毒机制是密切相关的。根部以残留态为主,说明铬在根部高浓度的累积与铬的低生物利用形式有关。4.李氏禾对铬的吸收机理研究表明,P-型ATP酶抑制剂Na3VO4对李氏禾铬吸收有明显抑制作用,说明李氏禾对铬存在主动吸收的可能性。钙离子通道抑制剂LaCl3对李氏禾铬吸收有一定抑制作用;缺钙影响试验结果也同时表明,钙和铬可能竞争同一Ca2+通道;说明李氏禾铬吸收可能通过钙离子通道进行。钾离子通道抑制剂四乙基氯化铵（TEA）对李氏禾铬吸收无抑制作用,说明李氏禾铬吸收与钾离子通道无关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 重金属铬及其污染现状
• 1.1.1 重金属铬简介
• 1.1.1.1 土壤中铬的来源及含量分布
• 1.1.1.2 铬的内生化学特征
• 1.1.1.3 植物中的铬含量
• 1.1.1.4 铬对植物的生物学效应
• 1.1.2 铬污染现状
• 1.2 超富集植物及其分布规律
• 1.2.1 超富集植物
• 1.2.2 超富集植物分布规律
• 1.3 超富集植物积累重金属的生化机理
• 1.3.1 耐性与解毒机理
• 1.3.1.1 重金属毒性
• 1.3.1.2 超累积植物对重金属解毒机理
• 1.3.2 超富集植物对重金属的吸收与运输
• 1.4 立题依据和研究内容
• 1.4.1 立题依据
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.2.1 李氏禾中铬的分布特征和化学形态
• 1.4.2.2 李氏禾的组织结构、超微结构
• 1.4.2.3 李氏禾对铬的吸收机理
• 1.4.3 技术路线
• 1.4.4 创新之处
• 1.4.5 李氏禾生物学特征
• 第二章 李氏禾中铬的分布特征和化学形态
• 2.1 引言
• 2.2 供试材料及试验方法
• 2.2.1 植物培养
• 2.2.2 铬在各器官水平分布测定试验
• 2.2.3 铬在亚细胞水平分布测定试验
• 2.2.4 铬的化学形态分析试验
• 2.2.5 样品处理与分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 铬对李氏禾生物量的影响
• 2.3.2 铬在李氏禾各器官的水平分布
• 2.3.3 铬在李氏禾亚细胞水平分布
• 2.3.4 铬在李氏禾中的化学形态
• 2.4 讨论
• 2.4.1 李氏禾中铬在各器官分布特征及其对生物量的影响
• 2.4.2 李氏禾中铬的化学形态与铬富集解毒的关系
• 2.4.3 李氏禾细胞壁与铬富集解毒的关系
• 2.4.4 李氏禾根部对铬的隔离作用
• 2.4.5 李氏禾液泡与铬富集解毒的关系
• 第三章 李氏禾组织结构和细胞超微结构
• 3.1 引言
• 3.2 供试材料及试验方法
• 3.2.1 植物培养
• 3.2.2 李氏禾的组织结构观察试验
• 3.2.3 李氏禾的细胞超微结构及铬的定位观察试验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 李氏禾的组织结构
• 3.3.1.1 李氏禾根的组织结构
• 3.3.1.2 李氏禾茎的组织结构
• 3.3.1.3 李氏禾叶的组织结构
• 3.3.2 李氏禾的细胞超微结构
• 3.3.2.1 李氏禾根的细胞超微结构
• 3.3.2.2 李氏禾叶的细胞超微结构
• 3.4 讨论
• 第四章 李氏禾对铬的吸收机理
• 4.1 引言
• 4.2 供试材料及试验方法
• 4.2.1 植物培养
• 4.2.2 P-型ATP酶抑制试验
• 4.2.3 钙离子转运通道测定试验
• 4.2.4 钾离子转运通道测定试验
• 4.2.5 缺钙对铬的吸收影响试验
• 4.2.6 样品处理与分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 P-型ATP酶抑制剂对铬吸收影响
• 4.3.2 钙离子通道抑制剂对铬吸收的影响
• 4.3.3 钾离子通道抑制剂对铬吸收的影响
• 4.3.4 缺钙对铬吸收的影响
• 4.4 讨论
• 第五章 主要研究结论与展望
• 5.1 主要研究结论
• 5.1.1 李氏禾对铬的吸收机理
• 5.1.2 铬分布特征及化学形态分析李氏禾对铬的富集解毒机制
• 5.1.3 组织结构和超微结构分析李氏禾对铬的富集解毒机制
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 图表索引
• Index of figures and tables
• 致谢
• 个人简介