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水杨酸和钙对镉胁迫下玉米毒害修复的生理生态基础研究

作　者: 赵新月
导　师: 石辉
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 水杨酸钙镉胁迫硝态氮抗氧化酶分根
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

采用溶液培养方法，研究了不同浓度外源水杨酸（SA）和钙（Ca）对镉（Cd）胁迫下玉米幼苗的生长、光合色素的变化、叶硝态氮的积累及根系抗氧化系统酶活性的影响。镉胁迫抑制了玉米的生长发育和叶绿素合成，使硝态氮在叶中累积，同时影响了根系的抗氧化系统。应用50-250μmol·L^-1浓度范围外源SA，玉米的株高分别增加了9.4%、26.0%和13.5%；生物量分别增加13.5%、27.0%和13.5%；叶绿素含量与胁迫情况下相比可提高81.3%、115.2%和45.9%，50μmol·L^-1SA可降低叶中硝态氮的含量30%，维持了氮素代谢过程的良好进行。外源50-250μmol·L^-1SA可将玉米根系过氧化物酶（POD）活性减小至0.026min·mg，POD和超氧化歧化酶（SOD）的活性与无Cd胁迫下的酶活性无显著差异，降低了Cd胁迫对质膜氧化系统的伤害。但外源SA对Cd胁迫的修复缓解作用受浓度的影响较大，低浓度的SA具有良好的修复效果，高浓度的SA反而影响了光合色素的合成以及酶的活性，抑制了玉米的生长。经过浓度为100-200mg·L^-1外源Ca处理，玉米的株高分别增加了5.3cm和10.5cm，生物量分别增加了0.07kg和0.17kg；浓度为100-400mg·L^-1Ca使叶绿素分别升高了23.8%，113.9%，63.5%(Cd为10μmol·L^-1)和55.1%，194.0%，168.1%(Cd为40μmol·L^-1)；在100mg·L^-1Ca处理下，使玉米硝态氮含量降至最低，有效地缓解了由Cd引起的硝酸盐转化受阻的情况。综合考虑光合色素、氮素代谢和氧化胁迫，具有良好修复作用的外源SA浓度为50^-100μmol·L^-1，Ca浓度为100-200mg·L^-1。在分析了外源SA和Ca缓解玉米镉毒机理和实验结果的基础上，研究了对受Cd胁迫的玉米采用不同的分根培养方式的缓解作用。实验结果表明，处理后20d，T1处理下的株高和生物量却显著低于对照，分别为对照的74.6%和51.5%。对于单侧根受Cd胁迫另一侧（无Cd）加入缓解物质SA的T3处理，其株高和生物量为60.3cm和0.15kg，分别为对照的0.73倍（株高）和0.45倍（生物量）；而对于单侧根同时加入Cd和SA，另一侧为全营养液的处理T2与对照的株高和生物量无显著差异。说明虽然有Cd侧根系吸收的Cd对玉米造成了毒害作用，但无Cd侧根并没有因具有优势条件为这种毒害症状带来有效的缓解作用。表明在无Cd侧根部加入外源SA对玉米因Cd引起的生长抑制无有效的缓解作用，只有同侧加入Cd和SA才能表现出显著的缓解作用。在研究分析不同分根情况下玉米的叶绿素含量和SOD、POD活性的结果均得到相同的结论。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-24
  1.1 重金属污染现状  10-13
    1.1.1 土壤重金属污染的来源  10-12
    1.1.2 我国土壤重金属污染现状  12-13
  1.2 重金属 Cd 对植物的影响  13-16
    1.2.1 影响植物生长和细胞分裂  14
    1.2.2 影响植物细胞结构  14-15
    1.2.3 影响植物的光合作用  15
    1.2.4 影响植物的 MDA 含量和酶的活性  15-16
  1.3 关于水杨酸对植物抗逆性的研究  16-21
    1.3.1 水杨酸诱导植物抗逆性的研究现状  16-20
    1.3.2 水杨酸诱导植物抗逆机理  20-21
  1.4 关于钙对植物抗逆性的研究  21-23
    1.4.1 钙诱导植物抗逆性研究现状  21-22
    1.4.2 钙诱导植物抗逆机理  22-23
  1.5 本论文研究的主要内容与意义  23-24
2 外源水杨酸对镉胁迫下玉米叶硝态氮累积和根系抗氧化系统的影响  24-39
  2.1 材料与方法  24-25
    2.1.1 实验材料  24
    2.1.2 实验处理  24
    2.1.3 水培实验过程  24-25
    2.1.4 测定方法  25
  2.2 结果与分析  25-36
    2.2.1 水杨酸对 Cd 胁迫下的玉米生物学特性影响  25-27
    2.2.2 水杨酸对 Cd 胁迫玉米光合色素的影响  27-29
    2.2.3 水杨酸对 Cd 胁迫玉米叶片硝态氮、亚硝态氮的影响  29-31
    2.2.4 水杨酸对 Cd 胁迫玉米根系超氧化歧化酶(SOD)的影响  31-33
    2.2.5 水杨酸对 Cd 胁迫玉米根系过氧化物酶(POD)的影响  33-36
  2.3 讨论  36-37
  2.4 小结  37-39
3 钙对镉胁迫下玉米叶硝态氮累积和根系抗氧化系统的影响  39-51
  3.1 材料与方法  39
    3.1.1 实验材料  39
    3.1.2 实验处理  39
    3.1.3 水培实验过程  39
    3.1.4 测定方法  39
  3.2 结果与分析  39-48
    3.2.1 钙对 Cd 胁迫下的玉米生物学特性影响  39-40
    3.2.2 钙对 Cd 胁迫玉米光合色素的影响  40-42
    3.2.3 钙对 Cd 胁迫玉米叶片硝态氮和亚硝态氮的影响  42-44
    3.2.4 钙对 Cd 胁迫玉米根系超氧化歧化酶(SOD)的影响  44-46
    3.2.5 钙对 Cd 胁迫玉米根系过氧化物酶(POD)的影响  46-48
  3.3 讨论  48-50
  3.4 小结  50-51
4 分根培养对镉胁迫下玉米生理特性的影响  51-62
  4.1 材料与方法  51-52
    4.1.1 实验材料  51
    4.1.2 实验处理  51-52
    4.1.3 测定方法  52
  4.2 结果与分析  52-59
    4.2.1 不同的分根培养方式对玉米生物学特性的影响  52-54
    4.2.2 不同的分根培养方式对玉米光合色素的影响  54-55
    4.2.3 不同的分根培养方式对玉米根系超氧化歧化酶(SOD)的影响  55-57
    4.2.4 不同的分根培养方式对玉米根系过氧化物酶(POD)的影响  57-59
  4.3 讨论  59-61
  4.4 小结  61-62
5 结论与建议  62-64
  5.1 主要研究结论  62-63
  5.2 存在问题与展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-72
在攻读硕士学位期间发表论文情况  72

水杨酸和钙对镉胁迫下玉米毒害修复的生理生态基础研究

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