不同品种菜心吸收累积砷的生理学差异研究

发布时间：2020-04-28 18:52

【摘要】：农田土壤中砷(As)污染日趋严重,影响到人们对农作物的食用安全,菜心作为我国珠三角地区广泛食用的蔬菜,在土壤污染广泛的情况下,筛选As低累积品种菜心是确保农产品质量安全的重要策略。本文以菜心(Brassica parachinensis L.)为研究对象,筛选获取对As高、低累积各2个品种菜心,通过比较高、低累积品种菜心之间As的耐性指数、As形态转化、抗氧化能力、叶肉细胞超微结构等生理学差异,揭示不同品种菜心高、低累积As形成的生理学机制。(1)As高、低累积品种菜心的筛选通过盆栽实验,研究12种菜心在未添加As、低As(添加30 mg kg~(-1))和高As(添加60 mg kg~(-1))污染土壤中As的累积特征。在低污染处理下,所有品种菜心地上部As含量(干重)范围为:0.13~2.26 mg kg~(-1)(最大差异为18.2倍);在高污染处理下,其范围为:0.90~4.84 mg kg~(-1)(最大差异为6.8倍)。菜心地上部As含量与耐性指数之间呈显著性负相关(P0.01)。结果显示不同品种菜心地上部As含量存在显著差异,As低累积品种菜心为HY49和JX,As高累积品种菜心为GD和NX45。(2)高、低累积品种菜心As的生理学差异采用水培实验,研究4种品种菜心在不同As污染水平下的生物量、As形态、抗氧化物酶活性、叶肉细胞超微结构等生理特征。结果表明,在As胁迫下,4种菜心As含量地下部分地上部分,As高累积品种菜心氧自由基比低累积品种菜心大,叶绿素、根活力、抗氧化酶和GSH在As低累积品种菜心中活性大于As高累积品种菜心,这表明低累积品种菜心能更好的通过提高氧化物酶和非酶氧化物活性来减少As胁迫下氧脂质过氧化对其的毒害。同时进入菜心体内的As被大量还原成As(III)并积累在菜心根系,这是导致As对菜心毒害作用加剧的原因之一。观察叶肉细胞超微结构发现,与对照相比,低污染处理下,4种菜心叶肉细胞超微结构变化不大。但是,在高污染处理下,4种菜心叶肉细胞超微结构变化明显,高累积品种菜心叶肉细胞毒害更明显,叶绿体不完整或解体,嗜锇颗粒大量累积、淀粉粒大量减少等,而低累积品种菜心尽管叶绿体肿胀明显,但基质内囊体依然保持连续性。这说明低累积品种菜心比高累积品种菜心对As具有更高的耐受性。
【图文】：

示意图,As形态,植物体,示意图

暨南大学硕士学位论文态、化学形态以及与 As 结合的大基团如蛋白质等；第二，探究 As 从外部到植物体内，砷的各个形态之间的转化情况，即代谢机理的研究；第三，讨论并解释 As 与各种受 As 影响的生物之间的作用机理[54]。As 在植物体内的形态转化过程如图 1-1 所示。As 被吸收后，在植物体内形态的转化以及 As 可能在植物的代谢和解毒过程中发生的迁移和转化过程。目前关于 As 在植物体内的迁移、转化研究主要是针对 As 的甲基化和砷酸盐的还原。As 被植物吸收后，随着植物体内新陈代谢而发生一系列的甲基化和还原等作用，进而转化成一系列含砷化合物，最后通过与多肽类、硫醇（比如植物螯合素，，PCs）的络合作用以及液泡区间隔离作用而减少毒害作用，从而降低 As 对植物的毒害。

透射电镜,菜品,As浓度,叶肉细胞

图 3-5 菜品种叶肉细胞在不同 As 浓度下的透射电镜。基粒类囊体（GT），淀粉粒（SG），质体（P基质类（ST），细胞壁（CW），叶绿体（Chl）和线粒体（MC）Fig. 3-5 Transmission electron microscopy of mesophyll cell of four Chinese flowering cabbages in diffeAs treatment, respectively. Grana thylakoid (GT), starch grain (SG), plastoglobule (PG), stroma thylakoidcell wall (CW), chloroplast (Chl) and mitochondria (MC).3.2.9 高、低累积品种菜心非酶类抗胁迫指示物差异从图 3-6（a-b）中可得到，在 1 ~ 15 mg L-1As 浓度处理下，4 种菜心叶片和根部 M含量均显著高于对照组（P ＜ 0.05），并随着 As 浓度的增加而增多，4 个菜心品种总 M含量均逐渐增加。当 As 处理浓度为 0 mg L-1时，根 MDA 含量差异不显著（P ＜ 0.0但当 As 处理浓度为 1、5、15 mg L-1时，与其余三个品种菜心相比，菜心 HY49 叶内 M
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X503.231

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