芦苇在镉、铀胁迫下的耐性及生理机制研究

发布时间：2020-03-21 18:43

【摘要】：随着工农业的迅速发展,化学污染物质源源不断地向生态系统中释放,人类的健康安全面临着“复合污染”的严重挑战。复合污染按污染物的类型可分为有机复合污染、无机复合污染和有机-无机复合污染。其中,无机复合污染研究的重点是重金属之间的复合污染。铀是一种原生放射性核素,很少发生输出性迁移,其常常累积于表层土壤,易被植物吸收并累积,对人类的生存环境和健康安全构成了严重威胁。本试验通过水培方式进行研究,采用两因素五水平(镉浓度水平为(0、1、3、5mg/L),铀浓度水平为(0、0.1、1、5、10mg/L))正交设计方案测定芦苇相关的生理生化指标和根、茎及叶对铀元素的生物富集量,以不添加镉、铀元素组为空白对照组。实验结果表明:U10+Cd5胁迫下,芦苇的株高和根长均低于对照组,对生长表现出明显的抑制作用。芦苇叶片光合色素含量随着铀浓度的升高呈现先升后降的趋势,随着镉浓度的升高呈现逐渐下降的趋势,并在U0.1处达到峰值;叶绿素b的降幅最大,对镉、铀胁迫变化最为敏感。MDA含量在镉、铀复合胁迫下随着铀浓度的升高呈现逐渐上升的趋势。脯氨酸含量和可溶性蛋白质含量在镉、铀复合胁迫下随着铀浓度的升高呈现先升后降的趋势。芦苇体内POD、GR酶活性随着铀浓度的升高呈现先升后降的趋势;芦苇体内SOD、CAT酶活性与铀浓度的升高呈正相关。芦苇对铀元素的生物累积量表现为根部高于地上部,芦苇在单一铀胁迫以及镉、铀复合胁迫下对铀元素都具有良好的富集效果,可以作为潜在的铀富集植物继续研究。U10+Cd5(20#)胁迫浓度下,芦苇根部对铀元素的富集量达到峰值,为772.48mg/kg,在单一铀胁迫下,芦苇对铀元素在U10(17#)达到最大吸附量,为768.77mg/kg,表明5mg/L Cd的加入有助于芦苇对铀的富集。镉、铀复合胁迫下,芦苇的生物富集系数(BCF)在U0.1+Cd5时达到峰值,为308.7;转移系数(TF)皆小于1,在U0.1+Cd5时达到峰值,为0.54。分析芦苇在镉、铀复合胁迫下对铀元素的转移系数可知,当铀浓度不变时,随着单一镉浓度的升高,芦苇体内富集系数表现出小幅度的上升趋势。通过SEM-EDS能谱技术,检测出本实验镉、铀复合胁迫下芦苇叶片中铀元素的相对含量达到2.18%,镉元素的相对含量达到1.04%。
【图文】：

分析图,芦苇叶,扫描电镜图,横截面

可以看到芦苇因镉、铀复合胁迫导致叶片表面出现絮状颗粒物，叶片表层因镉、铀胁迫原因显得杂乱无章，，叶片表层细胞呈现出不同程度的损坏，叶片形态严重受损，呈现出很多碎片状，而不是之前光滑的形态。5.3.2 扫描电镜 EDS 分析图(5.3-5.4)为芦苇不添加铀、镉元素的空白对照组和(10mg/L U、5mg/L Cd)胁迫下两组芦苇叶片扫描电镜能谱图，从图中可直观看出铀、镉两种元素在芦苇体内的含量分布状况。图(5.4)为(铀浓度为 10mg/L、镉浓度为 5mg/L)胁迫下芦苇叶片 EDS 图谱。数据显示，在芦苇叶片检测出镉、铀元素的存在，图中铀元素的相对含量达到 2.18%，镉元素的相对含量达到 1.04%。EDS 图谱说明芦苇在镉、铀复合胁迫下对铀、镉元素都进行了吸附，并且复合胁迫下后芦苇叶片内铀、镉元素含量与处理浓度正相关，说明芦苇对镉、铀富集能力无明显差异。

能谱图,芦苇叶,扫描电镜图,横截面

(10mg/LU、5mg/LCd)胁迫芦苇叶片横截面扫描电镜图
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X173

【参考文献】