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作者：陈镔湖南农业大学

学位级别：硕士

重金属镉(cd)污染土壤的修复目前主要聚焦于超富集植物的筛选、提高cd富集效率及解毒机理等方面的研究,有关植物-土壤生态系统中养分交换及植物体内养分分配规律与植物富集cd能力关系的研究极少。本文以耐cd植物狗牙根为研究对象,选取9... 详细信息

重金属镉(cd)污染土壤的修复目前主要聚焦于超富集植物的筛选、提高cd富集效率及解毒机理等方面的研究,有关植物-土壤生态系统中养分交换及植物体内养分分配规律与植物富集cd能力关系的研究极少。本文以耐cd植物狗牙根为研究对象,选取9组在养分和cd含量有差异的土壤进行盆栽试验、不同cd胁迫程度的水培实验和在相同cd浓度中添加KNO与(NH)PO去改变培养液中养分元素有效性含量的水培实验,系统的研究养分元素对狗牙根富集cd能力的影响。研究结果为通过改善土壤养分元素有效性提高植株富集cd能力提供一定的理论基础。(1)在土壤养分异质性的盆栽试验中,第五组(36.11 mg kg)与第八组(35.72 mg kg)土壤的cd含量无显著差异,但第五组的株高、NH-N、有效磷、富集系数(BCF)、转运系数(TCF)均显著高于第八组。通过RDA分析结果表明BCF和土壤速效钾、有效磷、NH-N含量呈正相关,与土壤NO-N含量呈负相关,TCF和有效磷、NH-N含量呈正相关。(2)在不同cd浓度胁迫的水培试验中,随着cd胁迫浓度的升高,植株根、茎、叶中的N、P、K和cd含量增加(除茎的N含量和叶的K含量)。植株根、茎、叶中的N、P、K积累量均有减少的趋势,cd积累量则无显著差异。经过Pearson相关分析表明,植株茎的N、P、K含量与植株茎的cd含量显著正相关。植株根、茎、叶的N、P、K含量与植株叶的cd含量均显著正相关。(3)在相同cd浓度胁迫下,添加KNO与(NH)PO可以显著的提高狗牙根对cd的BCF。同时也显著的提高了植物的生物量和分配到根和茎的N、P、K积累量,但处理组的培养液中pH和有效态cd无显著差异。可初步推测植物是通过提高生物量和分配给根和茎较高的N、P、K资源的方式提高对cd的富集能力。综上所述,增加土壤养分有效性含量可以提高狗牙根富集cd的能力。

关键词：养分有效性养分再分配重金属cd 狗牙根 cd富集能力

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甜高粱苗期镉耐性和富集能力综合评价

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草地学报 2023年第10期31卷 3040-3049页

作者：黄娟周瑜张亚勤李泽碧王秋月奚江吴修林重庆市农业科学院特色作物研究所重庆402160

为筛选和鉴定出镉(Cadmium,cd)富集能力强的甜高粱(Sorghum bicolor L.)品种,以期为利用甜高粱修复cd污染土壤提供优异材料。本研究以26个甜高粱品种为材料,采用沙培盆栽试验,设置cd胁迫(5 mg·kg^(-1)cd^(2+))和对照(0 mg·kg^(-1))2... 详细信息

为筛选和鉴定出镉(Cadmium,cd)富集能力强的甜高粱(Sorghum bicolor L.)品种,以期为利用甜高粱修复cd污染土壤提供优异材料。本研究以26个甜高粱品种为材料,采用沙培盆栽试验,设置cd胁迫(5 mg·kg^(-1)cd^(2+))和对照(0 mg·kg^(-1))2个处理,测定苗期甜高粱生长特性和生理指标以及根部、茎叶的cd含量,以各单项指标的耐性指数作为衡量耐cd性的依据,运用主成分分析、隶属函数法和系统聚类综合评价cd耐性和富集能力。结果表明:根长、株高、根鲜重、根干重、茎叶鲜重、茎叶干重、叶绿素含量、POD活性、SOD活性、MDA含量在品种和cd处理间均存在极显著差异(Pcd性综合评价值(D值);通过对D值进行聚类分析,筛选出3份耐cd性强的品种;进一步采用欧氏距离法对D值、富集系数和转移系数进行聚类分析,将26个甜高粱品种划分成4类,其中‘辽甜6号’和‘F10’属于cd耐性强且富集转移性强的品种,适用于修复土壤cd污染。

关键词：甜高粱 cd耐性 cd富集能力综合评价

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外源有机酸对镉胁迫下秋华柳镉积累特征的影响及其机理研究

外源有机酸对镉胁迫下秋华柳镉积累特征的影响及其机理研究

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作者：陈红纯西南大学

学位级别：硕士

日益严重的土壤重金属污染问题亟待解决,植物修复具有经济美观、环境友好的优点。然而,一些金属的低生物利用度和工程植物有限的转移系数成为植物修复的主要限制因素,这在很大程度上限制了重金属污染土壤植物修复技术的应用与发展。近... 详细信息

日益严重的土壤重金属污染问题亟待解决,植物修复具有经济美观、环境友好的优点。然而,一些金属的低生物利用度和工程植物有限的转移系数成为植物修复的主要限制因素,这在很大程度上限制了重金属污染土壤植物修复技术的应用与发展。近年来有研究者提出,“螯合—诱导”植物修复技术的应用将有助于克服这个障碍。天然低分子量有机酸如柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸等作为植物重要代谢物,具有高降解性、低毒性的特点,更符合环境友好型的要求。但随目标金属和工程物种种类的不同,不同有机酸对植物修复的作用效果也存在较大差异,有必要针对目标金属和工程植物的特性及其作用机理加强研究。秋华柳(Salix variegata Franch.)是杨柳科柳属多年生灌木,具有较强的镉(cd,cadmium)耐受和cd积累能力,在cd污染土壤植物修复工程中具有较大的应用潜力。为进一步提高秋华柳对cd的吸收和积累能力,本研究采用水培的方式,探究柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸5种外源有机酸的添加对秋华柳cd富集能力的影响,并对其中作用效果显著的柠檬酸、酒石酸和苹果酸从生长能力、耐性机制和基因表达三个方面对其作用机理进行研究,得到以下主要研究结果:(1)柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸的加入对秋华柳cd积累总量的提升有显著效果cd环境中加入柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸后,秋华柳植株中cd积累量得到显著提升,分别是未加入有机酸cd处理组的210%、190%、190%和178%。其中,柠檬酸加入后通过对秋华柳根生物量和根中cd含量的提升,使根中cd积累量显著增加;酒石酸、琥珀酸和苹果酸的应用使秋华柳各器官中cd积累量都得到显著增加,有利于秋华柳对cd污染土壤修复效率的提高。苹果酸主要通过提升秋华柳各器官生物量使其cd积累总量得到增加,酒石酸和琥珀酸的加入使秋华柳各器官生物量和cd含量均有所提升,酒石酸对秋华柳cd吸收能力的促进作用大于琥珀酸。草酸的加入对cd胁迫下秋华柳生物量和cd吸收能力的提高没有显著影响。(2)柠檬酸、苹果酸和酒石酸处理均使cd胁迫下秋华柳光合作用得到加强,显著促进了植物的生长能力,其中,酒石酸和苹果酸的作用效果更为显著。cd胁迫通过对秋华柳光合色素含量、光合结构完整性等非气孔因素的影响显著降低了秋华柳光合作用能力,使植物生长受到抑制,生物量显著降低。苹果酸通过提高cd胁迫下秋华柳叶绿素含量和缓解光合结构的损伤,促进了植物的生长,显著提升了秋华柳各器官生物量的积累。酒石酸在提升秋华柳光合色素含量方面没有显著效果,但在缓解cd胁迫对植物超微结构损伤方面具有突出作用。柠檬酸的加入使秋华柳光合色素含量显著增加,叶肉细胞中叶绿体数量增多,叶肉细胞和叶绿体体积变大。柠檬酸处理也使cd对秋华柳光合结构的损伤得到缓解,但其作用效果低于酒石酸和苹果酸处理组。结果表明,酒石酸和苹果酸的应用更有利于提高cd胁迫下秋华柳的生长能力。(3)柠檬酸、酒石酸和苹果酸的加入明显增强了秋华柳对氧化应激的抗性,柠檬酸和苹果酸作用下秋华柳根中植物螯合肽含量显著增加cd胁迫下,植株根和叶中抗氧化酶活性显著增强,但其脂质过氧化作用仍明显增加。cd胁迫下,秋华柳根和叶中MDA含量与对照组相比,分别提高了103%和69%。三种有机酸的加入均能明显增强秋华柳对氧化应激的抗性,降低cd胁迫诱导的脂质过氧化作用,柠檬酸、酒石酸和苹果酸加入后,各处理组秋华柳根中MDA含量均显著降低,分别是cd处理组的70%、49%和32%;叶中MDA含量仅在苹果酸处理组显著下降,为cd处理组的71%。三种有机酸的加入也显著增加了秋华柳根中GSH的含量,进一步提高了植物抗氧化能力与合成植物螯合肽的潜力。秋华柳根中植物螯合肽含量在柠檬酸和苹果酸作用下显著增加,有利于植物cd耐性的提高。(4)柠檬酸、酒石酸和苹果酸的加入对促进秋华柳植株尤其是根中与cd积累及耐受相关基因的表达均有显著效果,从而使秋华柳的cd积累与耐受能力得到提高。cd胁迫下,秋华柳根中P型金属ATP酶蛋白HMA1和植物螯合肽合成酶家族蛋白PCS1的表达量被显著上调,分别是对照组的1.95倍和30.45倍;而叶中金属耐受性蛋白MTP4和P型金属ATP酶蛋白HMA5表达量显著增加,分别是对照组的1.64倍和2.48倍。柠檬酸、酒石酸和苹果酸的加入对cd胁迫下秋华柳根和叶组织中候选基因的表达量产生了不同程度的影响。cd胁迫下,在秋华柳根中,柠檬酸和酒石酸通过对NRAMP5和MTP4的诱导表达促进了秋华柳根系对cd的吸收,通过对PCS1的诱导增加了秋华柳根中cd固存能力。在秋华柳叶中,柠檬酸的加入对提高秋华柳叶中多个候选基因的表达量均有显著效果;苹果酸的加入使叶中NRAMP5和PCS1表达量显著增加。同时,三种有机酸通过对HMA1、HMA3和HMA5的诱导,使秋华柳cd耐性得到提高。在cd胁迫下,候选基因主要在秋华柳根中表达,三种有机酸的加入对促进秋华柳植株中与C

关键词： cd污染植物修复有机酸秋华柳 cd富集能力

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