镧—铅交互作用下AM真菌对玉米接种效应的研究

发布时间：2017-06-16 06:03

  本文关键词：镧—铅交互作用下AM真菌对玉米接种效应的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着稀土需求量的逐年增加和稀土矿藏的大量开采,导致越来越多的稀土元素迁移到环境中,造成了严重的生态破坏和环境污染问题,其中稀土开采带来的土壤环境问题尤为严重,正逐步引起人们的广泛关注。因此,对稀土污染土壤进行治理是当前的迫切需求并具有重要的现实意义。稀土资源的开发利用常会造成稀土矿区及周边土壤表现出稀土-重金属复合污染的特征,二者在土壤中存在着十分复杂的交互作用。目前,丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌应用于重金属污染土壤的植物修复已有大量的研究,而有关AM真菌减轻稀土对植物毒害作用的相关研究还很少,当土壤中同时存在稀土和重金属污染物时,AM真菌在二者交互作用下所能发挥的作用、机制以及影响因素等都尚不明确。本论文选取包头稀土尾矿区主要污染元素轻稀土镧(La)和重金属铅(Pb),模拟不同程度的La-Pb复合污染土壤,研究La-Pb交互作用下接种AM真菌对复合污染土壤上玉米(Zea mays L.)生长及La Pb吸收的影响,并探讨AM真菌在稀土-重金属复合污染土壤植物修复中的可能机制。采用温室盆栽实验的方法,模拟不同程度的La-Pb交互污染土壤(La:0、 100、5OOmg·kg-1; Pb:0、50、400mg·kg-1)研究接种AM真菌G. versiforme对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、株高、矿质营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比及对植株地上部和根部La、Pb吸收的影响。试验结果表明,在不同程度的La-Pb交互污染土壤,接种G. versiforme均与玉米成功建立了良好的菌根共生关系,菌根侵染率在20.83%～72.22%之间；随着土壤La、 Pb胁迫浓度的增加,玉米菌根侵染率、生物量、株高、营养元素N、 P、 K、 Ca、 Mg的吸收量均显著降低,而玉米植株的C：P和N：P增加。接种AM真菌能减弱La-Pb交互作用对植物的毒害,促进植物的生长,改善玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C：P和N：P。玉米植株地上部和根部La、Pb浓度分别随着土壤Pb浓度的增加而呈现显著上升的趋势。在Pb污染土壤,随着外源添加La浓度的增加,玉米植株地上部和根部Pb浓度也随之增加。外源Pb对植物吸收La的影响是比较复杂的：在无污染土壤,添加50mg·kg-1的Pb玉米根部La浓度显著降低；在轻度La污染土壤,添加400mg·kg-1的Pb显著增加了玉米地上部和根部的La浓度；在中度La污染土壤,添加400mg·kg-1的Pb玉米地上部La浓度显著降低,根部La浓度显著升高。接种AM真菌降低了La-Pb交互作用下植株地上部和根部La、Pb浓度。研究结果表明,AM真菌能减轻La-Pb交互作用对植物的毒害,利用盆栽试验进一步研究La-Pb交互作用下接种AM真菌G. versiforme对玉米叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、可溶性蛋白、可溶性糖的含量,以及根际pH、易提取球囊霉素蛋白、总球囊霉素蛋白含量的影响,探讨AM真菌减轻稀土-重金属复合污染胁迫的生理生化机制。试验结果表明,接种G. versiforme一定程度上提高了La-Pb交互作用下玉米叶片SOD、 CAT. POD等抗氧化酶活性,分别增加了0.5%～19.6%、0.9%～45%、0.7%～22.5%；促进了玉米渗透调节物质的合成,尤其是PRO和可溶性蛋白含量显著增加,分别增加了21.3%-62.1%、10.6%～66.0%；根际土壤pH显著增加,增加了0.3%～3.4%;不同程度增加了易提取球囊霉素蛋白和总球囊霉素蛋白含量,分别增加了0.3%～10.5%、0.6%～8.2%。试验初步证明,AM真菌能减轻La-Pb交互作用对植物的毒害,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值,应对AM真菌的作用机理展开深入系统的研究,为今后AM真菌应用于矿区土壤的生态恢复提供理论依据。
【关键词】：丛枝菌根真菌 La-Pb复合污染 玉米 交互作用 植物修复
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X17;X53
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 引言13-23
• 1.1 稀土13-17
• 1.1.1 稀土矿藏开发导致的环境问题13-15
• 1.1.2 稀土矿区土壤污染特征15-16
• 1.1.3 稀土重金属在土壤—植物系统中的交互作用16-17
• 1.2 丛枝菌根真菌具有促进稀土重金属复合污染土壤植物修复的潜力17-21
• 1.3 研究目的和内容21-23
• 1.3.1 研究目的和意义21
• 1.3.2 主要研究内容21
• 1.3.3 研究技术路线21-23
• 第二章 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米生长及La、Pb吸收的影响研究23-43
• 2.1 材料与方法23-26
• 2.1.1 培养基质23-24
• 2.1.2 供试植物和菌种24
• 2.1.3 试验设计24-25
• 2.1.4 样品制备及分析测定25
• 2.1.5 数据分析25-26
• 2.2 结果与分析26-37
• 2.2.1 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米菌根侵染率的影响26
• 2.2.2 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米生长的影响26-28
• 2.2.3 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米N、P、K、Ca和Mg吸收的影响28-32
• 2.2.4 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米C：N：P生态化学计量比的影响32-34
• 2.2.5 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米地上部和根部La、Pb浓度的影响34-36
• 2.2.6 La-Pb交互污染对土壤中有效态La和Pb浓度的影响36-37
• 2.3 讨论37-40
• 2.4 小结40-43
• 第三章 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米生理生化指标的影响43-53
• 3.1 材料与方法43-44
• 3.1.1 培养基质43
• 3.1.2 供试植物和菌种43
• 3.1.3 试验设计43
• 3.1.4 样品制备及分析测定43-44
• 3.1.5 数据分析44
• 3.2 结果与分析44-49
• 3.2.1 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米叶片抗氧化酶活性和MDA含量的影响44-46
• 3.2.2 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米渗透调节物质的影响46-48
• 3.2.3 La-Pb交互作用下接种AM真菌对玉米根际pH和球囊霉素蛋白含量的影响48-49
• 3.3 讨论49-51
• 3.4 小结51-53
• 第四章 结论与展望53-55
• 4.1 研究特色与创新点53
• 4.2 主要结论53-54
• 4.3 存在问题与展望54-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士研究生期间个人成果62

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