Cu2+、Cd2+污染胁迫对多蒴灰藓（Hypnum fertile Sendtn.）的毒性效应研究

论文摘要

苔藓植物作为非常敏感的污染指示植物,已被广泛应用于重金属污染的监测。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,研究了铜(Cu2+)污染对多蒴灰藓（Hypnum fertile）及其伴生藓金发藓（Polytrichum commune）、东亚小金发藓（Pogonatum inflexum）和大羽藓（Thuidium cymbifolium）这4种苔藓植物的毒害作用,其中重点研究了铜(Cu2+)、镉(Cd2+)单一及其复合污染对多蒴灰藓的毒害作用。研究结果摘要如下:1.研究了不同浓度的Cu2+污染对多蒴灰藓及其3种伴生藓的生理特性的影响,结果表明,Cu2+污染对4种藓类植物的叶绿素含量、丙二醛（MDA）含量、游离脯氨酸（Pro）含量以及过氧化氢酶（CAT）活性均有不同程度的影响。其中多蒴灰藓对Cu2+污染最为敏感,大羽藓次之,东亚小金发藓和金发藓对Cu2+污染表现出了较强的耐性。2.不同浓度的Cu2+、Cd2+单一及其复合污染不同时间下对多蒴灰藓外部形态以及茎解剖结构的影响表明,不同浓度的Cu2+、Cd2+对多蒴灰藓造成不同程度的伤害,培养浓度、培养时间与伤害程度呈正相关。随着Cu2+、Cd2+处理浓度的增加,多蒴灰藓表现出逐渐严重的伤害症状,植株失绿,解剖结构也表现出明显异常,茎皮部细胞木质化程度加深。且Cd2+污染影响要明显大于相同浓度相同时间处理下的Cu2+污染,Cu2+、Cd2+复合污染毒性效应要大于单一污染。3.Cu2+、Cd2+单一及其复合污染下重金属在生物体内积累过程较慢,而细胞外生物吸附作用则极其快,这一负作用过程在一定的时间内可以达到平衡,并且大部分的重金属是被吸附在细胞壁上而没有进入细胞内的。Cu2+、Cd2+单一及其复合污染对矿质元素吸收的影响表明重金属污染造成多蒴灰藓体内K、Ca、Fe、Mg元素含量不同程度的下降,其中复合污染的效应要明显大于单一污染。4.在Cu2+、Cd2+两种离子的作用下,多蒴灰藓体内与逆境密切相关的物质和保护酶发生一系列的变化,且表现出明显的剂量/效应关系和时间/效应关系。随着处理浓度的加大、处理时间的延长,叶绿素含量、可溶性蛋白含量等生理指标下降;低浓度短时间处理诱导可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、抗坏血酸含量和过氧化氢酶活性等生理指标上升,但随着污染时间的延长和污染浓度的增加,这些生理指标又呈现下降趋势。其中,Cu2+、Cd2+复合污染比单一污染的毒性大,二者对上述生理指标的影响呈现明显的协同作用。5.以苔藓植物多蒴灰藓为实验材料,用不同浓度的重金属镉处理7 d后,借助傅立叶红外光谱法（FTIR）分析重金属镉胁迫下多蒴灰藓各化学成分的变化,同时测定可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（Pr）、丙二醛含量（MDA）三种重金属胁迫生理指标。结果发现,随着镉处理浓度的升高,SS含量和Pr含量呈现先上升后下降的趋势,MDA含量先下降后上升。傅立叶变换红外光谱的分析与多蒴灰藓响应重金属镉胁迫的各生理指标变化趋势较一致,且傅立叶红外光谱法比传统的生理指标测定更敏感、便捷。因此,傅立叶变换红外光谱法可以作为研究苔藓植物应用于环境重金属污染监测的一种快速、有效的方法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1 重金属污染现状
• 1.1 水环境重金属污染现状
• 1.1.1 我国水环境重金属污染状况
• 1.1.2 国外水环境重金属污染状况
• 1.2 土壤环境重金属污染现状
• 1.3 大气环境重金属污染现状
• 2 重金属污染对植物生长和代谢的影响
• 2.1 重金属污染对植物生理特性的影响
• 2.2 镉（Cd）污染下植物的形态变化
• 2.3 铜（Cu）污染下植物的形态变化
• 2.4 重金属复合污染的研究
• 2.5 重金属污染的指示植物研究
• 3 苔藓植物应用于环境污染监测的研究进展
• 3.1 苔藓植物生理结构的特殊性
• 3.2 苔藓植物对环境污染的富集机制
• 3.3 国内外关于将苔藓植物作为环境污染指示生物的研究状况
• 4 本研究的目的和意义
• 2+胁迫对多蒴灰藓及其伴生藓生理特性的影响'>第二章 Cu²⁺胁迫对多蒴灰藓及其伴生藓生理特性的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 材料培养和处理方法
• 1.3 测定方法
• 1.4 数据统计
• 2 结果与分析
• 2+污染对苔藓植物叶绿素（Chl）含量的影响'>2.1 Cu²⁺污染对苔藓植物叶绿素（Chl）含量的影响
• 2+污染对苔藓植物丙二醛（MDA）含量的影响'>2.2 Cu²⁺污染对苔藓植物丙二醛（MDA）含量的影响
• 2+污染对苔藓植物游离脯氨酸（Pro）含量的影响'>2.3 Cu²⁺污染对苔藓植物游离脯氨酸（Pro）含量的影响
• 2+污染对苔藓植物过氧化氢酶（CAT）活性的影响'>2.4 Cu²⁺污染对苔藓植物过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 3 讨论
• 2+、Cd²⁺污染对多蒴灰藓形态和解剖结构的影响'>第三章 Cu²⁺、Cd²⁺污染对多蒴灰藓形态和解剖结构的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 材料培养和处理方法
• 1.3 测定项目及方法
• 1.3.1 多蒴灰藓外表伤害症状记录
• 1.3.2 多蒴灰藓茎解剖结构的显微观察
• 2 结果与分析
• 2+、Cd²⁺单一、复合污染对多蒴灰藓外表伤害症状的影响'>2.1 Cu²⁺、Cd²⁺单一、复合污染对多蒴灰藓外表伤害症状的影响
• 2+、Cd²⁺单一、复合污染对多蒴灰藓茎解剖结构的影响'>2.2 Cu²⁺、Cd²⁺单一、复合污染对多蒴灰藓茎解剖结构的影响
• 3 讨论
• 2+、Cd²⁺污染对多蒴灰藓元素积累及吸收的影响'>第四章 Cu²⁺、Cd²⁺污染对多蒴灰藓元素积累及吸收的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 材料培养和处理方法
• 1.3 测定方法
• 1.3.1 植株重金属含量的测定
• 1.3.2 细胞内重金属含量的测定
• 1.4 数据统计
• 2 结果与分析
• 2+污染下多蒴灰藓植株及细胞内Cu的积累情况'>2.1 Cu²⁺污染下多蒴灰藓植株及细胞内Cu的积累情况
• 2+污染下多蒴灰藓植株及细胞内Cd的积累情况'>2.2 Cd²⁺污染下多蒴灰藓植株及细胞内Cd的积累情况
• 2+、Cd²⁺复合污染下多蒴灰藓植株及细胞内重金属的积累情况'>2.3 Cu²⁺、Cd²⁺复合污染下多蒴灰藓植株及细胞内重金属的积累情况
• 2+、Cd²⁺污染对多蒴灰藓部分矿质元素吸收的影响'>2.4 Cu²⁺、Cd²⁺污染对多蒴灰藓部分矿质元素吸收的影响
• 3 讨论
• 2+、Cd²⁺污染对多蒴灰藓生理特性的影响'>第五章 Cu²⁺、Cd²⁺污染对多蒴灰藓生理特性的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 材料培养和处理方法
• 1.3 测定方法
• 1.4 数据统计
• 2 结果与分析
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓叶绿素（Chl）含量的影响'>2.1 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓叶绿素（Chl）含量的影响
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓可溶性糖（SS）含量的影响'>2.2 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓可溶性糖（SS）含量的影响
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓丙二醛（MDA）含量的影响'>2.3 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓丙二醛（MDA）含量的影响
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓游离脯氨酸（Pro）含量的影响'>2.4 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓游离脯氨酸（Pro）含量的影响
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓可溶性蛋白（Pr）含量的影响'>2.5 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓可溶性蛋白（Pr）含量的影响
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓抗坏血酸（ASA）含量的影响'>2.6 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓抗坏血酸（ASA）含量的影响
• 2+、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓过氧化氢酶（CAT）活性的影响'>2.7 Cu²⁺、Cd²⁺单一及其复合污染对多蒴灰藓过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 3 讨论
• 2+胁迫对多蒴灰藓的影响'>第六章 FTIR结合生理特性研究Cd²⁺胁迫对多蒴灰藓的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 测定方法
• 1.2.1 生理指标的测定
• 1.2.2 FTIR分析
• 1.3 数据统计
• 2 结果与分析
• 2.1 多蒴灰藓的FTIR图谱分析
• 2.2 可溶性糖含量与相关吸收峰的变化
• 2.3 可溶性蛋白含量与相关吸收峰的变化
• 2.4 丙二醛含量与相关吸收峰的变化
• 3 讨论
• 第七章 研究结论与综合讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位论文期间发表的学术论文目录