论文题目: 东南景天对镉的耐性生理机制及其对土壤镉的提取与修复作用的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物营养学
作者: 熊愈辉
导师: 杨肖娥
关键词: 东南景天,矿山生态型,非矿山生态型,超积累植物,耐性,富集特性,植物提取,有机肥,结合蛋白
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本研究通过水培,盆栽和大田等系列试验,从植物个体对镉的生长反应与富集特性,镉在植物细胞中的分布特征,以及镉胁迫下植物的生理生化反应三方面,探讨了矿山生态型东南景天对镉的耐性机制,同时对这种植物提取土壤镉的调控途径进行了一些探索,以期为该植物今后应用于修复重金属污染土壤的实践提供更多的理论和技术支持。现将本研究的主要结果总结如下: 1.水培条件下,非矿山生态型耐受环境Cd胁迫的临界浓度是100μmolL-1,而矿山生态型东南景天在100μmolL-1Cd供应水平下生物量最大,其忍耐环境Cd的临界浓度是400μmlL-1。随着供Cd水平的提高,两种生态型东南景天各部分的Cd含量均升高。非矿山生态型叶和茎中的Cd含量在1000μmolL-1Cd水平下达到最大,分别为493和934mgkg-1,而矿山生态型在400μmolL-1的供Cd水平下达到峰值,分别为4933和3874 mgkg-1。两种生态型植物根中Cd含量均在1000μmolL-1Cd水平下达到最大,分别为6546和2890mgkg-1。在相同供Cd水平下,非矿山生态型东南景天各部分的Cd含量次序为:根>茎>叶;而矿山生态型在0.0～800μmolL-1Cd供应水平范围内,表现为叶>茎>根的次序。两种生态型植物各部分Cd含量相比较,矿山生态型叶和茎中的Cd含量远大于非矿山生态型,在25～600μmolL-1的Cd供应水平范围内,叶中的Cd含量之差约为10倍,茎中的Cd含量之差为3～6倍;但非矿山生态型根中的Cd含量高于矿山生态型1～2倍。矿山生态型根对Cd的最大吸收速率(I<sup>max)为1936 nmolgRW-1h-1,向地上部的最大转运速率(Tmax)为294 nmolgRW-1h-1,分别是非矿山生态型的5倍和13倍。在1.0μmol L-1的供Cd水平下,非矿山生态型叶和茎中Cd含量在处理后的D4达到峰值,分别为56和63 mgkg-1;矿山生态型叶和茎中Cd的含量于D8达到峰值,分别为1058和820mgkg-1。在100μmolL-1的供Cd水平下,非矿山生态型叶和茎中Cd含量的迅速增长期为8d和12d,以后都是缓慢增长期直到D28,此时地上部Cd含量达到最大值,在叶中为295 mgkg-1,在茎中为595 mgkg-1。矿山生态型叶和茎中Cd的含量迅速期为16d和20d,然后进入缓慢增长期直到D28。在叶中,D20的Cd含量达到3848mgkg-1,为最大Cd含量(4072mgkg-1,D28)的92%;在茎中,D16的Cd含量达到2639mgkg-1,为最大Cd含量(3043mgkg-1,D28)的84%。这些结果表明,东南景天矿山生态型不仅具有更强的耐受环境高浓度镉胁迫的能力,而且具有更强的吸收和向地上部转运镉的能力。但两种生态型植物对镉吸收和转运都有饱和效应。
论文目录:
中文摘要
第一部分 文献综述
第1章 镉在土壤-植物系统中的化学行为与迁徏
1.1 引言
1.2 土壤Cd的背景值及来源
1.2.1 Cd的化学特性
1.2.2 土壤Cd的背景值
1.2.3 土壤Cd的来源
1.3 Cd在土水界面上的迁移
1.4 土壤Cd的化学形态及其有效性
1.5 植物对土壤Cd的吸收
1.5.1 植物对Cd的吸收机制
1.5.2 影响植物Cd吸收的因素
1.5.3 Cd植物体内的运输和分布
1.6 结语
第2章 镉对植物的毒性效应与植物的耐镉机制
2.1 引言
2.2 Cd对植物的毒性效应
2.2.1 Cd对植物生长发育的影响
2.2.2 Cd对植物细胞结构的影响
2.2.3 Cd对植物生理生化的影响
2.2.4 Cd对植物体内酶活性的影响
2.2.5 Cd对植物吸收营养元素的影响
2.3 植物对Cd的耐性机制
2.3.1 植物通过限制Cd吸收和降低体内Cd浓度而解毒
2.3.2 植物通过叶表皮毛和细胞壁对Cd的吸纳作用而解毒
2.3.3 植物通过提高SOD、POD、CAT的活性而解毒
2.3.4 植物通过提高提高可溶性蛋白、脯氨酸的含量而解毒
2.3.5 植物通过对Cd的区隔化及螯合而解毒
2.4 结语
第3章 土壤镉污染的治理途径及植物修复
3.1 引言
3.2 土壤镉的环境容量与环境质量标准
3.3 我国农业土壤镉污染现况
3.4 土壤镉污染的治理途径
3.4.1 工程治理措施
3.4.2 农艺调控措施
3.4.3 植物修复
3.5 问题与展望
第二部分 试验研究
第4章 水培条件下东南景天对镉的耐性与富集特性的研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 植物的采集和培养
4.2.2 试验中的镉处理
4.2.3 植物样品的分析测定
4.3 结果与分析
4.3.1 不同Cd供应水平下两种生态型东南景天的生长反应
4.3.2 两种生态型东南景天Cd吸收和转运的动力学
4.3.3 不同供Cd水平下两种生态型东南景天各部分Cd含量
4.3.4 不同供Cd时间下两种生态型东南景天各部分Cd含量
4.3.5 Cd在两种生态型东南景天体内的积累和分布
4.4 讨论
第5章 土培条件下东南景天对镉的耐性和富集特性的研究
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 供试植物
5.2.2 供试土壤
5.2.3 土壤处理与植物移栽
5.2.4 栽培管理与样品采集
5.2.5 样品分析
5.3 结果与分析
5.3.1 两种生态型东南景天对土壤Cd的生长反应
5.3.2 土培条件下两种生态型东南景天体内Cd含量
5.3.3 土培条件下两种生态型东南景天地上部Cd积累量
5.3.4 土壤Cd含量的变化
5.3.5 两种生态型东南景天对土壤Cd的清除能力
5.4 讨论
第6章 镉在东南景天细胞中分布与化学形态的研究
6.1 引言
6.2 材料和方法
6.2.1 植物材料
6.2.2 材料处理
6.2.3 分析测定方法
6.3 结果与分析
6.3.1 Cd在两种生态型东南景天细胞中的分布
6.3.2 Cd在东南景天植物体中的化学形态
6.4 讨论
第7章 两种生态型东南景天对镉胁迫的生理响应
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 植物材料
7.2.2 材料处理
7.2.3 测定方法
7.3 结果与分析
7.3.1 Cd对叶绿素含量的影响
7.3.2 Cd对叶中MDA含量和抗氧化酶活性的影响
7.3.3 Cd对叶中抗氧化剂含量的影响
7.4 讨论
第8章 东南景天中镉结合蛋白的初步研究
8.1 引言
8.2 材料与方法
8.2.1 供试材料
8.2.2 Cd结合蛋白的提取分离
8.2.3 Cd结合蛋白的纯化
8.2.4 表观分子量测定
8.2.5 紫外吸收和特征光谱测定
8.2.6 Cd含量测定
8.2.7 氨基酸组成分析
8.3 结果与分析
8.3.1 离子交换层析结果
8.3.2 Cd结合蛋白表观分子量测定结果
8.3.3 凝胶过滤层析结果
8.3.4 Cd结合蛋白氨基酸组成分析结果
8.4 讨论
第9章 EDTA对东南景天提取土壤镉效应的影响
9.1 引言
9.2 材料和方法
9.2.1 植物材料
9.2.2 盆栽试验
9.2.3 样品分析
9.3 结果与分析
9.3.1 EDTA对矿山生态型东南景天生长的影响
9.3.2 EDTA对矿山生态型东南景天体内Cd含量的影响
9.3.3 EDTA对矿山生态型东南景天地上部Cd积累的影响
9.3.4 EDTA对土壤中有效态Cd含量的的影响
9.4 讨论
第10章 有机肥对土壤镉的有效性及植物修复效应的影响
10.1 引言
10.2 材料与方法
10.2.1 植物材料
10.2.2 供试有机肥
10.2.3 盆栽试验
10.2.4 大田试验
10.2.5 土壤及植物样品分析
10.3 结果与分析
10.3.1 不同比例有机肥对土壤pH的影响
10.3.2 不同比例有机肥对土壤可提取态镉的影响
10.3.3 不同比例有机肥对土壤中镉形态分布的影响
10.3.4 不同比例有机肥对东南景天地上部生长的影响
10.3.5 不同比例有机肥对东南景天体内镉含量的影响
10.3.6 不同比例有机肥对东南景天地上部镉积累的影响
10.3.7 不同农艺措施对东南景天产量的影响
10.3.8 不同农艺措施对东南景天地上部镉含量和镉积累量的影响
10.4 讨论
10.5 结论
第三部分 总论
第11章 综合讨论与结论
参考文献
Abstract
发布时间: 2005-07-21
参考文献
- [1].表面活性剂对重金属在土壤—植物系统中环境化学行为的影响[D]. 张永.湖南农业大学2007
- [2].抗耐镉、铬重金属菌株筛选及水稻根际土壤微生态效应研究[D]. 丁自立.华中农业大学2016
- [3].水稻重金属积累的品种与环境效应及调控技术研究[D]. 曹方彬.浙江大学2014
- [4].锑矿区植物重金属积累特征及其耐锑机理研究[D]. 薛亮.中国林业科学研究院2013
- [5].生物质炭对土壤重金属有效性和作物吸收影响的整合分析及田间试验[D]. 陈德.南京农业大学2016
- [6].库德毕赤酵母重金属积累特性及高盐/低pH下镉抗性提高机理研究[D]. 李春生.中国海洋大学2015
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