丛枝菌根真菌—水稻共生体系对低镉污染胁迫的响应研究

发布时间：2017-07-28 16:08

  本文关键词：丛枝菌根真菌—水稻共生体系对低镉污染胁迫的响应研究

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【摘要】：在我国基本农田大面积发生的镉污染事件已经成为水稻安全生产的重要隐患。为探讨生物固定技术在低镉污染土壤中的原位利用和水稻安全生产中的应用,本研究采用盆栽试验的方法对比分析了低镉污染条件下接种丛枝菌根真菌(AMF)与否对水稻生长指标和生理指标以及根际微生物群落和水稻各个器官镉含量的影响。进而分析在低镉污染条件下丛枝菌根真菌-水稻共生体系中丛枝菌根真菌所起到的作用。对低镉污染土壤施加AMF菌剂后,水稻根系的平均侵染率达到27.31±4.25%,AMF与水稻形成了良好的稳定的共生关系。宿主水稻菌根依赖性指数达到120.43%,AMF侵染可促进植物地下器官的扩张,增加根系的吸收与吸附能力,AMF侵染下水稻的株高、根长、根冠比等营养生长指标均高于非侵染植物水稻,尤其是根冠比提高达22.37%,水稻根系所占的比例增大,更倾向于向地下器官的扩张,增强植物对元素的吸附吸收功能。接种菌剂,可以显著增加水稻营养器官生物量,GM组生物量比CK组平均增加幅度为29.76%,GM组较CK组籽实产量平均提高12.61%。随着光照强度的升高,水稻植株的净光合速率先快速后缓慢增长最终趋于平稳。随着土壤镉含量的增加,水稻植株的净光合速率均不同程度下降,表明低镉污染胁迫对水稻叶片的净光合速率造成了明显的抑制作用。水稻根系的丙二醛含量随镉含量增大而升高,表明低镉胁迫对水稻的细胞内环境造成了破坏。同时,施加菌剂可以减少水稻植株根系丙二醛的含量并增加SOD及POD含量,即AMF菌剂的添加一定程度上缓解了水稻植株细胞的膜脂过氧化作用。应用高通量测序技术解析低镉污染条件下AMF-水稻共生体系根际微生物的群落结构,发现施加AMF菌剂处理组(GM)较空白对照组(CK)的真菌微生物多样性明显偏高,表明在低镉污染土壤中施加菌剂可以明显提高水稻根际土壤的真菌微生物群落丰度和多样性。施加菌剂5组的水稻根系镉含量不同程度高于未施加菌剂处理组,茎叶镉含量均低于未施加菌剂处理组,这表明AMF菌剂的添加,一方面使土壤中的重金属镉在水稻根系的固定能力增强了,另一方面也使土壤中的重金属镉向茎叶部分的转运减弱了。菌剂的施加使达到国家食品安全标准的水稻籽实镉含量的土壤安全生产阈值从0.20 mg·kg-1提高到0.32 mg·kg-1,这对于保障低镉污染土壤的原位利用和水稻安全生产有着十分重要的意义。
【关键词】：水稻 丛枝菌根真菌 重金属 生长 生理 转运 原位修复
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X56;X172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-13
• 1.1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.2 研究的目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-19
• 1.2.1 重金属镉对植物的毒害作用13
• 1.2.2 重金属污染的修复技术13-14
• 1.2.3 菌根技术在金属转运及水稻低镉污染修复中的应用14-15
• 1.2.4 水稻对镉的响应过程及AMF对镉转运过程中的影响15
• 1.2.5 重金属胁迫下植物的响应过程及机制15-16
• 1.2.6 低镉污染条件下的原位修复方法16-18
• 1.2.7 国内外文献综述的简析18-19
• 1.3 课题来源及本文的主要研究内容19-21
• 1.3.1 课题来源19
• 1.3.2 课题主要研究内容19-20
• 1.3.3 技术路线图20-21
• 第2章 材料与方法21-26
• 2.1 实验材料与试剂仪器21-22
• 2.1.1 实验材料21
• 2.1.2 实验仪器与试剂21-22
• 2.2 实验设计22-23
• 2.3 测定项目及方法23-25
• 2.3.1 AMF侵染率的测定23
• 2.3.2 水稻生长指标的测定23-24
• 2.3.3 水稻生理指标的测定24-25
• 2.3.4 土壤微生物群落结构分析25
• 2.3.5 水稻镉含量的测定25
• 2.3.6 水稻镉元素富集系数、转运系数及吸收系数的计算25
• 2.4 数据分析25-26
• 第3章 低镉浓度下AMF对水稻生长的影响26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 AMF对水稻营养生长的影响26-29
• 3.2.1 AMF对水稻株高的影响26-27
• 3.2.2 AMF对水稻根长的影响27-28
• 3.2.3 AMF对水稻根冠比的影响28-29
• 3.3 AMF对水稻繁殖分配的影响29-32
• 3.3.1 AMF对水稻生物量的影响29-30
• 3.3.2 AMF对水稻籽实产量的影响30-31
• 3.3.3 AMF对水稻繁殖分配的影响31-32
• 3.4 AMF对水稻单株穗数、单穗总粒数及千粒重的影响32-34
• 3.4.1 AMF对水稻单株穗数的影响32
• 3.4.2 AMF对单穗总粒数的影响32-33
• 3.4.3 AMF对水稻千粒重的影响33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 低镉浓度下AMF对水稻生理指标及根际微生物群落的影响35-51
• 4.1 引言35
• 4.2 AMF对水稻光合生理的影响35-38
• 4.2.1 AMF对水稻净光合速率的影响35-37
• 4.2.2 AMF对水稻水分利用效率的影响37-38
• 4.3 AMF对水稻抗逆生理的影响38-42
• 4.3.1 AMF对水稻丙二醛含量的影响39-40
• 4.3.2 AMF对水稻超氧化物歧化酶含量的影响40-41
• 4.3.3 AMF对水稻过氧化物酶含量的影响41-42
• 4.4 AMF对水稻根际微生物群落的影响42-49
• 4.4.1 AMF对水稻根际微生物群落多样性的影响42-45
• 4.4.2 AMF对水稻根际微生物群落结构和功能的影响45-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第5章 AMF对水稻镉富集及转运过程的影响51-58
• 5.1 引言51
• 5.2 AMF对水稻根系及茎叶镉含量的影响51-53
• 5.2.1 AMF对水稻根系镉含量的影响51-52
• 5.2.2 AMF对水稻茎叶镉含量的影响52-53
• 5.3 AMF对水稻籽实镉含量的影响及相关性分析53-55
• 5.3.1 AMF对水稻籽实镉含量的影响54
• 5.3.2 籽实镉含量与各因素的相关性分析54-55
• 5.4 AMF对镉元素转运过程的影响55-56
• 5.5 本章小结56-58
• 结论58-60
• 参考文献60-67
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果67-69
• 致谢69

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本文编号：584862