汞诱导蕨类植物和印度芥菜氧化胁迫反应及其污染土壤的植物修复作用研究

发布时间：2021-05-16 23:48

　　汞污染对农业生态环境和人类健康的危害日趋严重,应用植物修复技术对包括汞在内的重金属污染进行治理是目前的研究热点。本文通过研究特定植物对水体、土壤和空气中汞的吸收与积累,以及相应条件下植物的生理生化变化,对汞污染的植物修复技术进行了初探。凤尾蕨和波士顿蕨分别是已知的砷超积累品种和砷敏感品种,鉴于超积累植物在抵抗重金属胁迫方面的某些共同特征,我们用Hg2+溶液处理两种蕨类植物的根部,研究植物对溶液中Hg2+的吸收和积累,以及由此诱导的地上部生理毒害和氧化胁迫反应。两种蕨类植物根系都能积累大量汞,但向地上部的转运效率较低。凤尾蕨地上部和根系对汞的吸收和积累量显著大于波士顿蕨。汞胁迫造成凤尾蕨地上部产生可视的萎焉、缺绿等胁迫症状,电子显微镜观察也显示出叶片维管束细胞的收缩和叶绿体的降解；而波士顿蕨则没有显示出上述明显的毒害症状。进一步的研究表明汞胁迫诱导凤尾蕨地上部H2O2和TBARS含量显著增加,而抗氧化酶SOD、CAT和GR的活性没有显著变化。波士顿蕨则不同,汞胁迫诱导了其地上部SOD、CAT和GR的活性显著增加,从而维持了H2O2和TBARS的水平保持不变。ASA-DHA的分析表明,相较... 

【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
文献综述
    1 汞循环
        1.1 全球汞污染概况和环境汞污染来源
        1.2 生物地球化学环境中汞的循环与分布
    2 汞毒害
        2.1 汞对人类和动物的影响
        2.2 汞对植物的影响
            2.2.1 汞对植物生长的影响
            2.2.2 汞诱导植物氧化胁迫的反应
            2.2.3 汞对植物光合作用的影响
    3 植物修复
        3.1 植物修复与传统方法的优缺点比较
        3.2 植物修复分类
        3.3 重金属超积累植物
        3.4 植物超积累重金属机理
            3.4.1 根际反应
            3.4.2 根系吸收和转运
            3.4.3 重金属在植物体内的分布
        3.5 汞污染植物修复概述
    4 遥感技术在植物修复中的应用
    5 本研究的目的和意义
第一章 汞诱导凤尾蕨和波士顿蕨叶片的氧化胁迫反应
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 植物材料培养与试验设计
        2.2 植物中汞含量测定
        2.3 脂质过氧化测定
        2.4 H_2O_2测定
        2.5 酶活力测
            2.5.1 SOD活性测定
            2.5.2 CAT活性测定
            2.5.3 GR活性测定
        2.6 抗氧化物测定
            2.6.1 ASA和DHA含量测定
            2.6.2 GSH含量测定
        2.7 蛋白质含量测定
        2.8 扫描电子显微镜观察(SEM)
        2.9 透射电子显微镜观察(TEM)
        2.10 H_2O_2组织染色
        2.11 统计分析
    3 结果与分析
        3.1 凤尾蕨和波士顿蕨对汞的吸收
        3.2 汞处理对凤尾蕨和波士顿蕨地上部生理性状的影响
            3.2.1 汞处理对凤尾蕨和波士顿蕨地上部生物量和相对含水量的影响
            3.2.2 汞处理对凤尾蕨和波士顿蕨叶肉细胞显微结构的影响
            3.3 汞处理对凤尾蕨和波士顿蕨地上部TBARS和H_2O_2含量的影响
            3.4 汞胁迫对凤尾蕨和波士顿蕨地上部抗氧化酶活性的影响
            3.5 汞胁迫对凤尾蕨和波士顿蕨地上部抗氧化物积累的影响
    4 讨论
第二章 汞诱导印度芥菜的氧化胁迫反应
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 植物材料培养与试验设计
        2.2 植物中汞含量测定
        2.3 脂质过氧化测定
        2.4 过氧化氢(H_2O_2)测定
        2.5 酶活力测定
            2.5.1 SOD活性测定
            2.5.2 CAT活性测定
            2.5.3 POD活性测定
        2.6 蛋白质含量测定
        2.7 光学显微镜观察(LM)
        2.8 扫描电子显微镜观察(SEM)
        2.9 透射电子显微镜观察(TEM)
        2.10 统计分析
    3 结果与分析
        3.1 印度芥菜对汞的吸收
        3.2 印度芥菜在汞胁迫下的生长反应
            3.2.1 汞处理对印度芥菜地上部生物量和RWC的影响
            3.2.2 汞处理对印度芥菜叶肉细胞显微结构的影响
        3.3 汞处理对印度芥菜地上部TBARS和H_2O_2含量的影响
        3.4 汞处理对印度芥菜地上部抗氧化酶活性的影响
    4 讨论
第三章 汞污染土壤和空气的植物修复研究
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 植物材料
        2.2 试验设计
            2.2.1 植物对栽培基质中汞的吸收与积累
            2.2.2 植物对新鲜汞污染土壤中汞的吸收与积累
            2.2.3 植物对多年汞污染土壤中汞的吸收与积累
            2.2.4 气室研究
        2.3 植物样品汞含量分析
        2.4 土壤样品中汞含量分析
        2.5 空气中汞含量测定
        2.6 统计分析
    3 结果与分析
        3.1 植物对栽培基质中汞的吸收与积累
        3.2 植物对新鲜汞污染土壤中汞的吸收与积累
        3.3 植物对多年汞污染土壤中汞的吸收与积累
        3.4 气室研究
    4 讨论
第四章 遥感技术在汞污染植物修复中的应用研究
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 植物材料培养和实验设计
        2.2 反射光谱实验装置
        2.3 反射光谱数据计算与分析
        2.4 光学显微镜观察(LM)
        2.5 透射电子显微镜观察(TEM)
        2.6 植物样品汞含量分析
    3 结果与分析
        3.1 凤尾蕨汞积累和生理性状变化
        3.2 汞处理导致的凤尾蕨叶片内部结构变化
        3.3 汞处理导致的凤尾蕨反射光谱的变化
    4 讨论
全文总结
创新点
存在问题及工作展望
参考文献
附录
攻读学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]汞对植物生理生化的影响[J]. 母波,韩善华,张英慧,邹琴.  中国微生态学杂志. 2007(06)
[2]中国煤中汞的环境地球化学研究[J]. 郑刘根,刘桂建,齐翠翠,陈怡伟,张莹.  中国科学技术大学学报. 2007(08)
[3]汞污染土壤植物修复技术研究进展[J]. 刘平,仇广乐,商立海.  生态学杂志. 2007(06)
[4]土壤中汞的存在形态及过量汞对生物的不良影响[J]. 鲁洪娟,倪吾钟,叶正钱,杨肖娥.  土壤通报. 2007(03)
[5]植物超富集砷机制研究的最新进展[J]. 段桂兰,王利红,陈玉,孟祥燕,董妍,朱永官.  环境科学学报. 2007(05)
[6]中国汞污染的现状及防治对策[J]. 党民团,刘娟.  应用化工. 2005(07)
[7]中国城市汞污染及防治对策[J]. 张磊,王起超,李志博,邵志国.  生态环境. 2004(03)
[8]重金属汞对土壤酸性磷酸酶的影响及其机理[J]. 徐冬梅,刘广深,王黎明,刘维屏.  环境科学学报. 2004(05)
[9]印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响[J]. 王激清,茹淑华,苏德纯.  环境科学学报. 2004(05)
[10]金属结合蛋白(肽)与环境重金属生物修复[J]. 徐柳,宋琴,茆灿泉.  中国生物工程杂志. 2004(04)



本文编号：3190644