植物幼苗基因型对重金属耐受差异性研究

论文摘要

种群遗传结构组成和种群适应性有密切关系,利用种群遗传结构变化可作为种群对环境胁迫的相应指标。本文采用水平淀粉凝胶电泳技术对紫花苜蓿（Medicago sativa）、草木樨（Meliloms Adans）和青苤兰（Brassicaoleracea）三种植物样本的三种多态性等位酶进行了基因频率分析,并探讨了不同等位酶基因型与重金属（硫酸镉和氯化汞）的耐受性关系。等位酶分析数据表明,紫花苜蓿和草木樨在Pgi和Me基因座存在多态性,青苤蓝在Pgi和Pgm基因座存在多态性;其平均等位基因数为2.5-3.0/基因座,杂合性为0.346-0.655,在大部分的基因座,基因频率分布符合哈代—温伯格平衡;表明这三种植物均适合用来做种群遗传研究。将紫花苜蓿和草木樨种子分别暴露于不同浓度的氯化汞溶液,以及将青苤兰暴露于不同浓度的硫酸镉溶液,萌发后获得各暴露浓度下对应幼苗的根长和茎长梯度,取平均根长中值对应的浓度作为实验暴露浓度。结果如下:紫花苜蓿:40mg/L（HgCl2）;草木樨30mg/L（HgCl2）,青苤兰:30mg/L（CdSO4）。在重金属暴露后,分别检测每一株幼苗的等位酶基因型和根茎长度,判定各基因型组中的幼苗根与茎的平均长度差别。数据表明,HgCl2（40mg/L）暴露对紫花苜蓿根和茎的生长均有抑制作用,但对根的抑制更强。ANOVA分析表明,在Me基因座,紫花苜蓿对照组中Me-AB基因型个体的平均根长（43.41±1.63mm）显著小于Me-BB基因型个体的平均根长（52.83±2.99mm）;但是在暴露组中,各基因型生长却不存在差异。说明在紫花苜蓿中,高浓度HgCl2急性暴露下对具有生长优势的Me-BB基因型的抑制作用更强。与此相似,草木樨对照组中Me-AA基因型幼苗具有根生长优势,但高浓度HgCl2急性暴露对Me各基因型根的抑制作用呈现均一性。在Pgi基因座,草木樨对照组中各基因型生长不存在差异,但在HgCl2急性暴露下,Pgi-AC基因型的根长（19.75±0.73mm）显著大于Pgi-BB基因型的根长（14.67±1.04mm）,表明Pgi-AC基因型个体对HgCl2的耐受性更强。对青苤蓝的CdSO4急性暴露实验和等位酶分析表明,无论是对照组还是暴露组,Pgi和Pgm基因座各基因型的根长、茎长均不存在明显差异,说明高浓度CdSO4急性暴露对Pgi和Pgm基因座各基因型根和茎的抑制作用均一,没有差异性抑制作用。本论文结果提示,正常条件下,紫花苜蓿和草木樨基因型与幼苗根茎生长存在相关性,同时HgCl2急性暴露对紫花苜蓿和草木樨的某些基因型的根茎生长抑制也存在差异性,但以上差异性在青苤蓝中不明显。本论文建议等位酶分析技术可用来确定植物的种群遗传结构对生长或重金属的耐受性关系,这种关系的确立对遗传育种、生态修复具有潜在的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 种群遗传结构与环境因子关系研究概述
• 1.1 种群遗传结构及其进化
• 1.2 种群遗传结构与环境因子关系研究概述
• 2 供试材料和试剂
• 2.1 紫花苜蓿、草木樨和青苤蓝简介
• 2.2 重金属汞和镉简介
• 2.3 重金属汞和镉污染
• 3 等位酶研究概况
• 3.1 水平切片淀粉凝胶电泳
• 3.2 等位酶研究概况
• 4 本课题的研究目的和研究意义
• 第二章 材料和方法
• 1 材料
• 1.1 种子的选取
• 1.2 实验仪器
• 1.3 实验试剂
• 2 方法
• 2.1 技术路线
• 2.2 染毒实验
• 2.3 等位酶检测
• 3 数据处理
• 3.1 F检验的基本步骤
• 3.2 多重比较
• 第三章 紫花苜蓿幼苗对氯化汞毒性的耐受差异性研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 第四章 草木樨幼苗对氯化汞耐受差异性研究
• 1 材料和方法
• 2 结果与分析
• 3 讨论
• 第五章 硫酸镉毒性对青苤蓝幼苗基因型的差异性抑制研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录