重金属镉胁迫对5种南方常见树种叶片水分关系的影响

发布时间：2020-10-28 07:32

　　 近年来,珠江三角洲地区城市化、工业化的迅速发展,导致土壤重金属污染持续增加,已经对植物生长发育造成严重影响。大量研究表明重金属镉胁迫会抑制植物生长,但对其机制的研究还不够深入,且多局限在光合、代谢、生长、抗逆性等生理水平上。而植物叶片水分关系与植物其它重要生理过程紧密相关,其对生长环境变化非常敏感。因此,以植物叶片水力导度为切入点,研究镉胁迫下南方常见树种的水分关系,有利于我们深入了解植物对镉胁迫的响应和适应机理,同时也为镉污染严重地区选择合适的绿化树种提供理论依据。本研究位于广东省中国科学院华南植物园内,以五种南方常绿阔叶林与人工林代表性树种大叶相思(Acacia auriculaeformis)、樟树(Cinnamomum camphora)、海南蒲桃(Syzygium hainanense)、枫香(Liquidambar formosana)和米锥(Castanopsis carlesii)为试验材料,经过镉添加处理(处理浓度为30g ha~(-1)),研究镉胁迫下植物叶片水分关系的响应机制。通过系统测定植物叶片水力导度,解剖结构(气孔大小、气孔密度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶片厚度)及细胞质膜水通道蛋白表达量的变化,一方面基于叶片最大水力导度分析每个树种抵抗胁迫的能力,另一方面分析叶片解剖结构和细胞质膜水通道蛋白对其叶片最大水力导度的调控机制。研究发现,与对照相比,除大叶相思外,其余四种植物叶片最大水力导度在镉胁迫下均显著下降,而大叶相思无显著变化。然而植物叶片解剖结构在镉胁迫下几乎无显著变化,表明镉胁迫对下植物叶片解剖结构对最大水力导度并无显著影响。随后,我们从五个树种中选取了大叶相思与樟树,利用荧光定量PCR技术观察了两种植物在镉胁迫下细胞质膜水通道蛋白在mRNA水平的表达量。发现镉胁迫下大叶相思叶片中的水通道蛋白基因表达量与对照相比无显著差异,而樟树的水通道蛋白基因表达量在镉处理中CcPIP1-3,CcPIP2-1两个基因表达量显著下调,与其叶片最大水力导度的变化结果一致。研究分析表明镉胁迫会严重抑制植物的水分关系,但与植物叶片的解剖结构没有显著关系,植物可能是通过调节水通道蛋白基因的表达量来保持水分平衡。在五种试验材料中,相比镉添加对樟树、海南蒲桃、枫香和米锥的水分关系的负效应,只有大叶相思表现出很强的抵抗力,因此可筛选作为镉污染严重地区的一个绿化树种。
【学位单位】：仲恺农业工程学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S718.4;X171.5
【部分图文】：

技术路线图

图 9 大叶相思细胞质膜水通道蛋白与拟兰芥细胞质膜水通道蛋白的聚类分析(*代表大叶相思)Figure9 Phylogenetic analysis of AaPIPs amino acid sequence with PIPs from

图 10 樟树细胞质膜水通道蛋白与拟兰芥细胞质膜水通道蛋白的聚类分析(▲代表樟树)Figure9 Phylogenetic analysis of CcPIPs amino acid sequence with PIPs fromArabidopsis thaliana(▲:Cinnamomum camphora)
【参考文献】

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本文编号：2859788