藤三七再生体系建立及部分金属元素积累特征的研究

论文摘要

藤三七（Boussingaultia gracilis Miers var.baselloides Bail.,隶属于落葵科（Basellaceae）落葵薯属（Boussingaultia H.B.K.）,是一种常见中草药,也是近年来研究与开发新型野生蔬菜资源之一。本文针对藤三七只开花不结实,只能以扦插繁殖生产,受地域限制较严重等特点,对其再生体系建立进行初步探讨;同时,对野外采集土壤基质和藤三七营养器官样品中As、Ca、Cd、Fe、Mn、Na、Mg、Hg、Se、Cr、Cu、K、Ni、Zn和Pb等15种金属元素进行分析,对具有较强富集能力的Cd和Hg两元素进行抗胁迫耐性研究,以期为藤三七矿质营养研究和产业化推广提供一些理论参考。对藤三七再生体系建立过程中各阶段添加不同组合及浓度植物生长调节剂等进行研究。结果表明,以带芽茎段作外植体诱导率较高;MS基础培养基的适宜浓度为1/2MS;选用0.2%PVP作为抗褐变剂能基本防止褐变发生,而且,不影响愈伤组织诱导率和诱导效果。藤三七愈伤组织诱导阶段,不同植物生长调节剂组合对诱导藤三七带芽茎段愈伤组织分化起到一定促进作用;其中,细胞分裂素类中6-BA范围为1.5～3.0时诱导效果较好,最适宜浓度为6-BA2.0;生长素类中,2,4-D诱导效果比NAA较好,最适宜浓度是2,4-D1.0;植物生长调节剂组合浓度为1/2MS+6-BA2.0+2,4-D 1.0时,诱导率最高,愈伤组织长势较好。诱导丛生芽分化时,添加一定浓度组合的植物生长调节剂,对提高诱导率,增加产生芽体数有良好效果;其中,在6-BA浓度为6-BA 1.5,NAA浓度为NAA0.5时,诱导丛生芽分化的效果最好,诱导率和平均芽体数均达到最大值,且芽体生长较均匀,长势较好。诱导丛生芽生根培养较容易,只需添加较低浓度的NAA或2,4-D就能促进根分化,浓度为2,4-D1.0时,诱导率达到最高,且根生长较为整齐一致。对藤三七营养器官和生长基质样品中As、Ca、Cd、Fe、Mn、Na、Mg、Hg、Se、Cr、Cu、K、Ni、Zn和Pb等15种金属元素进行进行分析,结果表明:1）藤三七嫩梢、叶片、珠芽和块茎等器官中15种金属元素含量和积累能力均在在不同器官间存在显著差异。叶片中K、Ca、Na、Mg、Cd、Mn、Hg、Se、Cu、Zn和Pb等11种金属元素含量和富集系数均为四器官中最高;嫩梢中As、Fe和Cr 3种元素含量高于其它三种器官,整体显示出茎叶类大于块茎类,茎叶类中叶大于茎,块茎类中块茎大于珠芽的积累特点。同时,藤三七各营养器官对Cd、Hg和K等元素富集能力较强,Fe、Cr和As富集能力最弱。2)与参比蔬菜相比,藤三七K、Fe、Mn和Cu元素含量较高,富K和富Fe的特点使得藤三七矿质营养方面的价值提高,对其作为新型蔬菜开发有一定参考价值。同时,藤三七不同器官中w（K）/w（Na）、w（Zn）/w（Cu）和w（Ca）/w（Mg）三组比值都在临床研究相对合理的范围内,有益于调整和平衡高血压、冠心病等人群体内相应元素浓度。因此,藤三七可作为功能型蔬菜推广。3)以国家《土壤环境质量标准GB-15618-1995》为评价标准,除个别样点（2号）基质受到Ni污染以外,未受到Hg、As、Pb等剧毒元素污染,基本符合无公害蔬菜和中药栽种土壤环境要求。但在土壤环境达标及无人为干扰的背景下,藤三七各器官重金属污染状况也较为严重;其中,以《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》评价得出,除珠芽外,其它器官均受到As、Hg和Pb不同程度污染,因此仅有珠芽适宜作药用;按《无公害蔬菜质量标准》评价得出,四器官均受到Hg、Cd和Pb污染,以块茎和珠芽中污染最为显著,所以自然条件下生长的藤三七各营养器官作为蔬菜食用时应慎重。4)藤三七对Cd胁迫和Cd-Hg复合胁迫作用均有一定程度的耐性,但吸收和积累量未能达到Cd和Hg超富集植物含量临界标准;但结合藤三七具有绝对生物量较大和适应能力较强等特点,在治理Cd和Hg污染区土壤时可选做先驱植物使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 藤三七生物学特征
• 1.2 藤三七研究与利用现状
• 1.3 植物矿质营养成分研究与评价概况
• 1.4 重金属污染及危害研究概况
• 1.5 植物体对金属元素富集特征及抗性研究
• 1.6 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 藤三七再生体系的建立
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法与步骤
• 2.2 金属元素含量分析
• 2.2.1 采样地区概况和样点设置
• 2.2.2 野外采样与样品制备
• 2.2.3 前处理及金属元素测定方法
• 2.3 数据处理和分析
• 2.3.1 诱导率计算
• 2.3.2 土壤污染状况评价方法
• 2.3.3 植物样品重金属污染评价方法
• 2.3.4 各营养器官金属富集能力评价方法
• 3 结果与分析
• 3.1 藤三七再生体系建立及适宜培养基的确定
• 3.1.1 无菌苗的获得
• 3.1.2 取材部位、MS基础培养基浓度和抗褐变剂的确定
• 3.1.3 愈伤组织诱导最适宜植物生长调节剂组合及其浓度确定
• 3.1.4 诱导丛生芽分化的适宜培养基探讨
• 3.1.5 诱导生根及获得再生苗的最佳培养基
• 3.2 藤三七生长基质及其各营养器官中金属元素积累特征分析
• 3.2.1 土壤基质中金属元素含量及污染状况分析
• 3.2.2 藤三七各营养器官中金属元素含量比较研究
• 3.2.3 藤三七体内各营养器官中金属元素含量及分布情况
• 3.2.4 与其他种类蔬菜比较
• 3.2.5 藤三七各营养器官中矿质营养成分比分析
• 3.2.6 藤三七各器官中重金属污染评价
• 3.2.7 藤三七各营养器官中金属元素富集能力比较
• 3.3 盆栽条件下藤三七对Cd和Cd-Hg胁迫的耐性和响应
• 3.3.1 盆栽浓度梯度试验
• 3.3.2 盆栽试验条件下藤三七对 Cd的耐性及迁移特征
• 3.3.3 Cd-Hg复合作用对藤三七体内Cd和Hg积累能力的影响
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 藤三七再生体系建立各阶段最佳培养条件
• 4.1.2 藤三七各器官中金属元素含量及积累特点
• 4.2 讨论与展望
• 参考文献
• 图版
• 致谢
• 研究生学习期间发表论文及参加课题一览表