匍匐翦股颖和多年生黑麦草对镉、铅胁迫的响应及部分基因表达调控机理研究

论文摘要

土壤被重金属离子污染造成对植物生长发育不良影响，严重时会威胁到农、牧业的生产安全。在污染地区利用各种方法修复被污染的土壤，降低重金属污染物质对生物代谢和生长发育的威胁，已经成为环境科学、生态学研究的重点。由于部分草坪草能够在被污染的土壤中生长发育，通过对草坪草的反复刈割修剪，可以逐步减少土壤中的重金属离子含量，达到植物修复被污染土壤的目的。探索重金属污染物对草坪草的生态毒理作用、重金属离子胁迫时草坪草对胁迫的响应机理，发挥草坪草在未来污染地区植被恢复、污染土壤的植物修复中的作用，以及为将来培育草坪草抗性品种提供理论基础，进行本论文研究具有重要意义。 论文研究通过将匍匐翦股颖（Agrostis stolonifera）、多年生黑麦草（Lolium perenne）幼苗在Hoagland培养液中的培养，并将硝酸镉、醋酸铅溶液按一定浓度梯度混入培养液中，对培养的草坪草幼苗进行重金属离子胁迫处理，然后分别采用恒重法测定供试样品生物量的积累量；采用原子吸收分光光度法测定供试植物根系与地上茎叶样品中重金属离子积累量；采用荧光分光光度法测定供试样品叶片中二氯荧光黄双乙酸（DCF）的荧光值来间接反映叶片中产生的过氧化氢量的变化，来研究胁迫时活性氧（ROS）物质产生与积累情况；分别采用甲基氮蓝四唑（NBT）光密度测定法、高锰酸钾滴定法和愈创木酚法分别测定供试样品中超氧化物歧化酶（SODs）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）等细胞抗氧化酶活性变化；采用RNA和cDNA探针放射性标记对供试样品中的总RNA和poly（A）+mRNA进行Northern印迹和杂交检验，来研究胁迫时相关基因表达谱的特征。从而系统探讨重金属离子胁迫对两种草坪草幼苗的生态毒理效应，草坪草在重金属胁迫响应时叶片中ROS形成和积累规律，以及ROS对细胞主要抗氧化酶活性的调节作用和ROS物质中的部分信使分子对主要抗氧化酶基因表达的调控作用。研究结果表明： 1．重金属离子胁迫可造成两种草坪草生物量积累的显著下降，其中当匍匐翦股

论文目录

• 摘要（中文）
• 摘要（英文）
• 第一篇 文献综述
• 第一章 重金属污染物的生态毒理学效应
• 1.常见重金属离子对植物生长发育的影响
• 1.1 金属镉对植物生长发育的影响
• 1.2 金属铅对植物生长发育的影响
• 1.3 其他金属元素对植物生长发育的影响
• 1.4 进入根系中的重金属离子对植物生长发育的影响
• 1.5 进入根系中的重金属离子对植物地上部分生长发育的影响
• 2.重金属污染物对植物生物量积累影响研究进展
• 3.重金属离子对植物生物量积累影响机理的研究成果
• 4.重金属污染环境中生长植物对金属离子吸收积累的研究成果
• 第二章 植物对逆境胁迫生理响应机理研究进展
• 1.植物细胞膜对逆境胁迫的响应
• 2.植物细胞内活性氧物质数量的改变是其对逆境胁迫的响应
• 2.1 植物生命代谢活动中活性氧物质的产生与清除
• 2.2 逆境胁迫将引起植物细胞产生超量的活性氧物质
• 3.活性氧物质对植物逆境适应性反应具有生理调节作用
• 4.活性氧物质对主要抗氧化酶活性调控作用
• 5.活性氧物质对主要抗氧化酶基因表达调控作用
• 6.转基因植物对提升植物逆境适应性研究进展
• 第三章 论文研究目的和意义
• 1.研究材料的选择
• 2.论文研究目的和意义
• 第二篇 重金属镉、铅污染的生态毒理学效应评价
• 第四章 重金属镉、铅污染对草坪草生物量积累的影响
• 1.材料与方法
• 1.1 植物培养条件和重金属处理方法
• 1.2 植物样品的收集
• 1.3 数据处理
• 2.结果与分析
• 2.1 镉、铅污染物对匍匐翦股颖生物量积累的影响
• 2.1.1 镉、铅污染物对匍匐翦股颖根系生物量积累的影响
• 2.1.2 镉、铅污染物对匍匐翦股颖地上部分生物量积累的影响
• 2.1.3 镉、铅离子处理浓度与匍匐翦股颖生物量积累之间关系
• 2.2 镉、铅污染物对多年生黑麦草生物最积累的影响
• 2.2.1 镉、铅污染物对多年生黑麦草根系生物量积累的影响
• 2.2.2 镉、铅污染物对多年生黑麦草地上部分生物量积累的影响
• 2.2.3 镉、铅离子处理浓度与多年生黑麦草生物量积累之间关系
• 3.讨论与结论
• 4.本章研究小结
• 第五章 重金属离子胁迫与草坪草内金属离子积累的关系
• 1.材料与方法
• 1.1 植物培养条件和重金属处理方法
• 1.2 植物样品的收集
• 1.3 测定前样品的前处理
• 1.4 标准曲线制备和测定方法
• 1.5 数据处理
• 2.结果与分析
• 2.1 重金属离子胁迫对匍匐翦股颖中重金属积累影响
• 2.1.1 重金属离子胁迫对匍匐翦股颖根系中重金属积累影响
• 2.1.2 重金属离子胁迫对匍匐翦股颖茎叶中重金属积累影响
• 2.2 重金属离子胁迫对多年生黑麦草中重金属积累影响
• 2.2.1 重金属离子胁迫对多年生黑麦草根系中重金属积累影响
• 2.2.2 重金属离子胁迫对多年生黑麦草茎叶中重金属积累影响
• 2.3 重金属胁迫后草坪草体内重金属离子积累机理初探
• 3.讨论与结论
• 4.本章研究小结
• 本篇研究总结
• 第三篇 重金属胁迫时草坪草生理生化响应机理研究
• 第六章 重金属胁迫对草坪草叶片细胞内活性氧物质形成的影响
• 1.材料与方法
• 1.1 植物材料和培养方法
• 1.2 重金属胁迫处理方法
• 1.3 试剂及药品配制
• 1.4 DCF标准曲线
• 2DCF-DA处理'>1.5 H₂DCF-DA处理
• 1.6 DCF荧光值的测定
• 1.7 数据处理
• 2.结果与分析
• 2.1 重金属处理对多年生黑麦草叶片内过氧化氢相对含量的影响
• 2.2 重金属处理对匍匐翦股颖叶片内过氧化氢相对含量的影响
• 3.讨论与结论
• 4.本章研究小结
• 第七章 重金属离子胁迫时草坪草主要抗氧化酶响应机理
• 1.材料与方法
• 1.1 植物培养条件和重金属离子处理方法
• 1.2 植物样品的收集
• 1.3 抗氧化酶活性测定方法
• 1.3.1 超氧化物歧化酶活性测定
• 1.3.2 过氧化氢酶活性测定
• 1.3.3 过氧化物酶活性测定
• 1.4 所有测定数据处理
• 2.结果与分析
• 2.1 重金属离子处理对草坪草幼苗根系中SODs的影响
• 2.1.1 重金属镉离子处理对草坪草幼苗根系中SODs活性的影响
• 2.1.2 重金属铅离子处理对草坪草幼苗根系中SODs活性的影响
• 2.2 重金属离子处理对草坪草幼苗根系中CAT的影响
• 2.2.1 重金属镉离子处理对草坪草幼苗根系中CAT活性的影响
• 2.2.2 重金属铅离子处理对草坪草幼苗根系中CAT活性的影响
• 2.3 重金属离子处理对草坪草幼苗根系中POD的影响
• 2.3.1 重金属镉离子处理对草坪草幼苗根系中POD活性的影响
• 2.3.2 重金属铅离子处理对草坪草幼苗根系中POD活性的影响
• 3.讨论与结论
• 4.本章研究小结
• 本篇研究总结
• 第四篇 重金属胁迫对抗氧化酶基因表达的影响
• 第八章 重金属离子胁迫对草坪草根尖细胞主要抗氧化酶基因表达影响
• 1.材料与方法
• 1.1 植物材料与材料生长条件
• 1.2 总RNA制备
• +mRNA的制备分离'>1.3 Poly（A）⁺mRNA的制备分离
• 1.4 核糖核酸探针的放射性标记
• 1.5 cDNA探针的放射性标记
• +mRNA的Northern印迹与杂交'>1.6 RNA和poly（A）⁺mRNA的Northern印迹与杂交
• 1.7 杂交后成像及杂交信号分析
• 2.结果与分析
• 2.1 重金属对主要抗氧化酶基因表达的影响
• 2.2 不同时段内重金属胁迫对抗氧化酶基因表达丰度的影响
• 3.讨论与结论
• 4.本章研究小结
• 论文研究总结
• 1.论文研究总结论
• 1.1 重金属胁迫对草坪草生长发育影响
• 1.2 重金属在草坪草中积累规律
• 1.3 重金属胁迫引起细胞内活性氧物质的积累规律
• 1.4 重金属胁迫对草坪草中抗氧化酶活性的响
• 1.5 重金属胁迫诱发的活性氧物质对相关基因表达影响
• 2.论文研究的创新
• 3.未来研究工作内容展望
• 致谢
• 参考文献
• 附件一 （论文图表目录）
• 附件二 （论文中英文索引）
• 附件二 （在读博士期间发表的论著）