镉与氮对石莼属大型海藻生长、生理生化的效应及其机理

发布时间：2020-05-31 21:23

【摘要】：以绿藻门(Chlorophyta)绿藻纲(Chlorophyceae)石莼目(Ulvales)石莼科(Ulvaceae)石莼属(Ulva)植物条浒苔(Ulva clathrata)、浒苔(Ulva prolifera)和缘管浒苔(Ulva linza)为试验材料,在形态学和分子生物学方面对该石莼属植物进行鉴定,研究了不同浓度的镉(Cd2+)对其生长、生理生化的影响,Cd2+和氮(N)交互作用对其生长、生理生化的影响。比较了其生物学特征,及其耐Cd2+性差异以及N营养盐对其Cd2+毒害调节效应。旨在为石莼属绿潮爆发的预测、预警及防治措施、筛选大型海藻进行海洋环境重金属污染生物修复、改善近海海域的生态环境以及加快大型海藻的开发利用等提供科学理论依据。主要研究结果如下： (1)浒苔呈丝状,分支较多,分支上面还有二级或三级分支,而缘管浒苔呈长带状,没有分支或分支较少；浒苔和缘管浒苔细胞超微结构中均具有1个片状叶绿体,贴近细胞壁分布,细胞内存在数量相对较多的淀粉粒,细胞中有细胞核,浒苔细胞壁较厚,而缘管浒苔细胞壁较薄；从浒苔细胞表面结构看,其分支较多,各细胞清晰可见,而缘管浒苔细胞表面附有一蜡质层,即使在高倍电镜下其细胞可见度也不高。并将它们的ITS全长序列在NCBI上进行了BLAST比对,结果证明与他们同源性较高的品种也正是浒苔和缘管浒苔。 (2)随着外源Cd2+浓度的增加,条浒苔、浒苔和缘管浒苔鲜重(FW)、相对生长速率(RGR)、叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量、Chl a/Chl b、叶绿素荧光参数、可溶性蛋白(SP)含量随着Cd2+浓度的增加均出现下降趋势,除了Chl外条浒苔和浒苔的其它指标的降幅要大于缘管浒苔。Cd2+胁迫提高了浒苔和缘管浒苔体内Na+、Ca2+、可溶性糖(SS)和脯氨酸(PRO)含量,降低了K+、Mg2+、Cl-、K+/Na+、Ca2+/Na+、游离氨基酸(FAAS)、有机酸(OA)含量。5和10gmo1.L-1Cd2+胁迫下,浒苔和缘管浒苔保持一定的渗透调节能力(OAA),且前者OAA低于后者。两浒苔OAA的维持部分原因是在低浓度Cd2+胁迫下体内具有较高的Na+,K+,Ca2+,FAAS和PRO含量等。浒苔和缘管浒苔对Cd富集随着外源Cd2+浓度的增加而增加,且浒苔对Cd富集含量比缘管浒苔高。浒苔和缘管浒苔N和P含量随着外源Cd2+浓度的增加呈现先上升后下降的趋势.且高Cd2+胁迫下,缘管浒苔吸收N和P含量比浒苔高。相关性分析显示,其RGR与Chl、Car、Chl a/Chl b、Yield、rETRmax、α、OAA、Cl-、K+/Na+、FAAS、OA和SP呈极显著正相关(P0.01),与Cd2+、Ca2+和SS呈极显著负相关(P0.01)。上述表明,条浒苔、浒苔和缘管浒苔对Cd2+胁迫均较敏感,而维持较高的Car含量、Chla/Chlb、Fv/Fm、Yield、rETRmax、a、OAA,N和P含量,无机离子和有机溶质含量等是缘管浒苔耐镉性高于浒苔的原因。 (3)镉与氮交互作用显著影响了浒苔和缘管浒苔生长、光合色素、OAA、Cd富集量、Cd在亚细胞中的分布和Cd的化学形态。在非镉(0Cd)处理中,浒苔的FW和RGR随着N浓度的增加有所下降,而缘管浒苔呈现上升趋势,两石莼饱和渗透势均呈下降趋势;在20gmo1·L-1Cd(LCd)和80μmo1·L-1Cd(HCd)处理下,两石莼的FW和RGR均随着N浓度的增加而增加,LCd水平上,浒苔饱和渗透势随着N营养盐的增加而下降,而缘管浒苔饱和渗透势相反,HCd水平上,两石莼饱和渗透势随着N营养盐的增加均下降。在相同的Cd2+水平上,两石莼色素含量、叶绿素荧光参数、K+、Mg2+、Cl-、NO3-、SP、FAAS、OA、Cd富集量、亚细胞中Cd分布和Cd化学形态含量、N和P含量均随着N浓度的增加呈上升趋势,且缘管浒苔上升幅度比浒苔大,Na+、Ca2+、SS和PRO随着N浓度的增加呈下降趋势。相同N水平上,随着Cd2+浓度的增加,浒苔的OAA逐渐下降,而缘管浒苔在LCd处理下OAA上升,在HCd处理下则呈下降趋势。两石莼生长、色素含量、叶绿素荧光参数、K+、Mg2+、C1-、SP、FAAS、OA、P含量均随着外源Cd2+浓度的上升而逐渐下降,且浒苔各指标的下降趋势比缘管浒苔大,Na+、Ca2+、Cl-、NO3-、SS、PRO、Cd富集量、亚细胞中Cd分布和Cd化学形态含量随着Cd2+浓度的上升而增加。Cd在两石莼亚细胞中分配为：细胞壁细胞核可溶组分叶绿体线粒体,其提取态主要以解毒的NaCl和HAC提取态存在。上述结果表明,缺N条件下,浒苔比缘管浒苔生长较好,N营养盐的加富能够缓解Cd2+胁迫对浒苔和缘管浒苔的毒害作用,且对缘管浒苔的缓解效果比浒苔要好。
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X55;X173

【参考文献】