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日本楤木对土壤重金属的抗性研究

作　者: 李海茹
导　师: 李德生
学　校: 天津理工大学
专　业: 环境科学
关键词: 日本楤木重金属胁迫品质指标富集
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

曰本楤木(Aralia elata var inermis)俗称“少刺龙芽楤木”,嫩芽可以食用,营养丰富,口味独特,同时富含总皂苷、膳食纤维、黄酮类等生物活性成分,具有很高的营养价值和药用保健价值。天津市是典型的污灌区,土壤中Pb, Cd, Hg等重金属含量普遍超标,蔬菜的质量及安全受到威胁。日本楤木是木本植物,根、茎比较发达,重金属多累积在根茎中,而在其嫩叶中含量较低。土壤重金属胁迫下,植物根系活力、根际微生物受到抑制,从而影响叶片生长量等生理指标,使木本蔬菜的产量和安全性受到影响。本研究分析了铅(Pb2+)、镉(Cd2+)、汞(Hg2+)三种重金属胁迫下日本楤木营养指标、生理指标的变化及重金属在器官中的富集和迁移转化规律,为污染条件下日本楤木的进一步开发利用和提高食用安全性提供理论依据。(1)铅、镉、汞胁迫胁迫下日本楤木并未表现出明显的受毒害作用,叶片形态、颜色表现正常。芽长、冠幅、分枝数呈不显著差异,日本楤木幼苗的发芽期均表现出一定的推迟,但组间推迟时间不显著。铅、镉、汞胁迫下日本楤木鲜重含水率随着处理浓度的增加先增加后降低,叶片的相对含水量和水分自然饱和亏变化趋势相反,但与对照相比均不显著。(2)研究表明,铅、镉、汞三种重金属对日本楤木的品质(蛋白质、有机酸、可溶性糖、Vc等)产生一定影响。日本惚术的可溶性蛋白含量随着铅浓度的升高,先增加后降低,随着镉、汞浓度的升高而降低。总体上,低浓度铅、镉、汞会促进苹果酸和酒石酸的合成,高浓度时抑制。低浓度的铅、镉可促进可溶性糖的合成,高浓度铅、镉和重金属汞抑制叶片可溶性糖的产生,在汞浓度为10mg/kg时,可溶性糖的含量达到整个处理实验的最小值12.44mg/kg。铅、镉、汞这三种重金属在一定程度上都会抑制日本楤木维生素C的合成,在镉处理20mg/kg时维生素C的含量达到最低值98.60mg/kg。(3)重金属铅、镉、汞对日本惚木抗氧化系统(MDA、POD、CAT、叶绿素)的影响是：总体上,随着处理浓度的增加,这些抗性指标先升高后降低。铅胁迫下日本楤木的MDA、POD、CAT、叶绿素a及叶绿素a+b都呈先升高后降低的变化。镉处理下叶片中的MDA含量不断升高,在镉20mg/kg处理时达到最大,POD、CAT、叶绿素a呈先升高后降低的变化。汞处理可以促进叶片MDA、叶绿素a及叶绿素a+b含量的增加,而POD、CAT活性则先降低后升高。铅、镉、汞均会抑制叶绿素b的合成。这说明,铅、镉、汞这三种重金属在一定浓度下会对日本楤木的生长起到刺激作用。(4)日本惚木不同的组织和处理时间对重金属的累积效果不同。铅、镉在日本楤木组织中的迁移,总体上有从下到上逐渐减小的趋势,铅、镉在根系中含量最高,汞在茎皮中的含量最高。日本楤木叶片中铅、镉、汞的累积量随着处理浓度的增大而不断升高,叶片中铅的含量高于镉和汞。在铅(0～300mg/kg),镉(0～2mg/kg)及汞(0～0.5mg/kg)处理时,日本楤木发芽15d叶片中重金属铅、镉、汞的含量低于国家规定的食品中污染物限量标准(GB2162-2005)—叶菜类的标准中铅、镉、汞的标准限值,可以安全食用：土壤中重金属浓度过大,或重金属胁迫时间较长,则叶片中的含量超标食用时会产生定的隐患。(5)不同重金属、不同浓度处理时,对叶片矿质元素的吸收影响不同。重金属元素之间存在胁迫拮抗作用,铅、镉、汞胁迫一定程度上抑制了日本楤木叶片对Cu的吸收。而发芽15d叶片中的Fe、Mg、Zn含量随着重金属浓度的增大呈现先升高后降低的趋势。铅、镉、汞可以促进中片(30d)对Fe、Mn的吸收,对Mg的含量影响较小。发芽15d叶片中矿质元素Cu、Zn的含量均高于发芽30d叶片,而其矿质元素Fe、Mg的含量低于发芽30d叶片,可以看出Fe、Mg随着处理时间的延长而不断的累积。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章绪论  12-19
  1.1. 日本楤木价值及研究现状  12-15
    1.1.1 日本楤木生物学及生态学特性  12-13
    1.1.2 日本楤木价值分析  13-14
    1.1.3 日本楤木研究现状  14-15
  1.2. 土壤重金属污染的现状与危害  15-17
    1.2.1 我国土壤重金属污染的现状  15-16
    1.2.2 土壤重金属Pb、Cd、Hg对植物的影响  16-17
  1.3. 研究目的、意义及内容  17-19
    1.3.1 研究意义  17
    1.3.2 研究内容  17-19
第二章重金属对日本楤木生长状况的影响  19-26
  2.1. 材料与方法  19-21
    2.1.1 供试材料与试验条件  19-20
    2.1.2 试验处理  20-21
    2.1.3 仪器与方法  21
    2.1.4 数据分析  21
  2.2. 结果与分析  21-24
    2.2.1 铅、镉、汞污染下日本楤木的生长状况分析  21-23
    2.2.2 Pb、Cd、Hg胁迫对日本楤木含水率的影响  23-24
  2.3. 小结  24-26
第三章重金属对日本楤木品质状况的影响研究  26-35
  3.1. 材料与方法  26-28
    3.1.1 供试材料与试验条件  26
    3.1.2 试验处理  26
    3.1.3 仪器与试剂  26-27
    3.1.4 实验方法  27-28
    3.1.5 数据分析  28
  3.2. 结果与分析  28-34
    3.2.1 外源铅、镉、汞胁迫对日本楤木蛋白质含量的影响  28-30
    3.2.2 外源铅、镉、汞胁迫对日本楤木有机酸(苹果酸和酒石酸)含量的影响  30-31
    3.2.3 外源铅、镉、汞胁迫对日本楤木可溶性糖含量的影响  31-33
    3.2.4 外源铅、镉、汞胁迫对日本楤木维生素C含量的影响  33-34
  3.3 小结  34-35
第四章重金属对日本楤木生理生化指标的影响研究  35-43
  4.1. 材料与方法  35-37
    4.1.1 供试材料与试验条件  35
    4.1.2 试验处理  35
    4.1.3 仪器与试剂  35-37
    4.1.5 数据分析  37
  4.2 结果与分析  37-41
    4.2.1 Pb、Cd、Hg胁迫对日本楤木叶绿素的影响  37-39
    4.2.2 Pb、Cd、Hg胁迫下日本楤木MDA的变化特征  39-40
    4.2.3 Pb、Cd、Hg胁迫下日本楤木POD的变化特征  40-41
    4.2.4 Pb、Cd、Hg胁迫下日本楤木CAT的变化特征  41
  4.3. 小结  41-43
第五章重金属在日本楤木体内的迁移和累积  43-52
  5.1. 材料与方法  43-44
    5.1.1 供试材料与试验条件  43
    5.1.2 试验处理  43
    5.1.3 仪器与试剂  43
    5.1.4 实验方法  43-44
  5.2. 结果与分析  44-50
    5.2.1 日本楤木叶片不同时期Pb、Cd、Hg的累积特征  44-46
    5.2.2 日本楤木根、茎中Pb、Cd、Hg的耐性及迁移特征  46-48
    5.2.3 重金属污染对日本稳木叶片中矿质元素含量的影响  48-50
  5.3. 小结  50-52
第六章结论与展望  52-54
  6.1. 主要研究结果  52-53
  6.2. 对未来工作的展望  53-54
参考文献  54-59
附录  59-61
发表论文和科研情况说明  61-62
致谢  62

日本楤木对土壤重金属的抗性研究

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