植物生长类物质辅助EDDS对苎麻体内镉和铅的积累及其耐性机制的影响

发布时间：2018-06-23 04:02

本文选题：EDDS + 苎麻　；参考：《湖南大学》2015年硕士论文

【摘要】：镉(Cd)和铅(Pb)是生物毒性很强的重金属,它们在土壤中不能被分解,通过食物链在高营养级生物体内富集,与土壤中的其他物质结合生成毒性更大的污染物。这些土壤重金属污染一旦形成,就极难恢复。与传统的物理和化学修复方法相比,植物提取是一种环境友好的原位修复技术,因为这种修复技术能够保持土壤的肥力和结构。然而,重金属固定在土壤中造成植物修复的效率很低。螯合诱导植物修复技术主要利用螯合剂来增加土壤中重金属的溶解度,促进重金属自根系向地上部分转运,从而提高植物的修复效率。苎麻是一种根系发达、长势旺盛、生物量大且对重金属Cd和Pb有很强的耐性的植物。在我国,苎麻一般每年收获2-3季,且是一种非食用性农作物,可以切断重金属随食物链进入人体的渠道,消除对人体的危害。本研究以苎麻为研究对象,以重金属镉和铅为目标污染物,选择EDDS为土壤添加物,引入植物生长类物质(吲哚-3-乙酸IAA,激动素KN和亚精胺Spd)作为外源物质,研究IAA、KN和Spd辅助EDDS对苎麻修复重金属Cd和Pb污染土壤的吸收、转运以及作用机制。第一阶段通过分析Cd和Pb胁迫下苎麻生理指标的变化(包括苎麻株高和根长、根系活力、叶片叶绿素含量、SOD和POD活性)判断叶面喷洒外源IAA、KN和Spd的最适宜浓度。主要研究结果如下:与空白对照组相比,Cd/Pb处理组苎麻的株高和根长分别降低到空白对照组的54.1%和42.4%;苎麻的根系活力大约减少了50%;苎麻叶片SOD的活性降低25.9%。然而,当苎麻叶片喷洒10μM IAA、100μM KN或100μM Spd时,苎麻长势良好。苎麻的株高和根长、根系活力、叶绿素含量、SOD和POD活性分别达到IAA、KN和Spd各自处理浓度的峰值。以上结果表明,10μM IAA、100μM KN和100μM Spd分别为三种外源物质的最佳喷洒浓度。第二阶段通过分析Cd和Pb胁迫下苎麻生理指标的变化(包括苎麻干重、叶绿素含量和脯氨酸含量)、植物体内重金属的分布和土壤酶活性(包括脲酶和过氧化氢酶)的变化判断土壤中施加EDDS的最适宜浓度。主要研究结果如下:与空白对照组相比,Cd/Pb胁迫下苎麻地上部分干重由3.62 g/pot下降到1.47 g/pot,根部干重由1.86 g/pot下降到1.02 g/pot;苎麻叶片中的脯氨酸含量急剧上升,大约是空白组的2.3倍。当土壤中EDDS浓度为5 mmol/kg时,苎麻对Cd和Pb的转运系数最高,分别为0.294和0.263。此时苎麻根茎叶中的Cd含量分别为675.50、324.50和72.88 mg/kg DW;Pb的含量分别为992.50、465.00和57.00 mg/kg DW。此时,苎麻的地上部分和根部的干重、叶绿素含量、脯氨酸含量、土壤脲酶和过氧化氢酶的活性都在Cd/Pb处理组数值的上下浮动。以上结果表明,土壤中施加5 mmol/kg EDDS增强的苎麻的转运系数,提高了植物修复的效率,对苎麻生理指标和土壤酶活性影响相对较小,是苎麻修复Cd和Pb污染土壤所需施加的最适宜浓度。第三阶段通过分析最适浓度的外源物质作用下Cd和Pb胁迫下苎麻体内重金属的积累分布、MDA含量的变化、抗氧化酶活性的变化(SOD、POD和APX)、和非酶抗氧化物含量(GSH)的变化判断植物生长类物质辅助EDDS对苎麻体内重金属的积累及其耐性机制的影响。同时判断出最佳的苎麻修复组合,为实现植物修复技术的实用化以及我国大面积重金属污染土壤的高效修复提供理论参考和数据支持。主要研究结果如下:在所有处理组中T7处理组苎麻对重金属的转运系数最高(Cd为0.322,Pb为0.344)。Cd和Pb主要分布在根部的非原质体中,说明非选择性的非原质体运输是Cd和Pb迁移的主要途径。EDDS提高了Cd和Pb在苎麻根部共质体中的含量。与Cd/Pb处理组相比,IAA、KN和Spd协助EDDS并没有显著增加MDA的含量即没有引起很高的氧化胁迫。IAA、KN和Spd协助EDDS增强了抗氧化酶的活性和非酶抗氧化物的含量。与T2处理组相比,IAA、KN和Spd协助EDDS使苎麻叶片MDA含量降低,使受抑制的SOD合成酶和GSH合成酶的活性升高。说明IAA、KN和Spd协助EDDS使苎麻受到的胁迫作用低于只施加EDDS。以上结果表明IAA、KN和Spd协助EDDS可以应用于Cd和Pb污染土壤的苎麻修复,其中KN协助EDDS对Cd和Pb的苎麻修复效果最好。
[Abstract]:Cd ( Cd ) and lead ( Pb ) are highly toxic heavy metals . They can not be decomposed in the soil , and the most suitable concentrations of exogenous IAA , KN and Spd in soil are studied . The content of Cd and Pb in ramie leaves increased from 3.62 g / pot to 1.47g / pot . The results showed that the content of Cd and Pb in ramie leaves decreased from 3.62 g / pot to 1 . 02 g / pot respectively . The results showed that the most suitable concentration of Cd and Pb in ramie leaves increased from 1 . 86 g / pot to 1 . 02 g / pot . The results showed that IAA , KN and Spd assisted EDDS to increase the activity of antioxidant enzymes and the content of non - enzymatic anti - oxidant . The results showed that IAA , KN and Spd assisted EDDS to increase the activity of antioxidant enzymes and the content of non - enzymatic antioxidants . The results showed that IAA , KN and Spd assisted EDDS in the treatment of ramie in Cd and Pb contaminated soil .
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X173

【参考文献】