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多环芳烃污染对植物酶活性的影响研究

作　者: 卢晓丹
导　师: 高彦征
学　校: 南京农业大学
专　业: 环境工程
关键词: 多环芳烃(PAHs) 多酚氧化酶(PPO) 过氧化物酶(POD) 亚细胞分配体外诱导
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前,有机污染问题严重,防治和修复多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染、保障农产品安全、实现土壤资源的可持续利用,已成为环境领域的一个研究热点。其中,酶在生物修复和植物代谢PAHs中有重要作用,研究PAHs对植物酶的影响,将为探索植物代谢PAHs机理奠定基础,为针对性地拟订经济高效的土壤有机污染防治和修复的实用技术提供基础依据。本文以萘、苊、菲和芘为PAHs代表物,以黑麦草(Lolium multiflorum Lam)、高羊茅(Festuca elata Keng)、三叶草(Trifolium repens L.)为供试植物,盆栽实验与实验室模拟相结合,研究了PAHs对植物不同部位多酚氧化酶(phenol oxidase, PPO)和过氧化物酶(peroxidase, POD)的影响；探讨了PAHs对植物酶亚细胞分布的影响；分析了PAHs对植物酶的体外诱导效应。取得的主要创新性成果如下：(1)研究了PAHs污染下黑麦草体内POD和PPO的响应。结果表明,菲处理浓度为0～1.8 mg·L-1,144h后,黑麦草根和茎叶中POD、PPO活性均随菲处理浓度的增加先升高后降低；表明低菲污染可激发供试植物酶活性,高污染则对酶活有抑制作用。萘、菲或芘处理后,植物不同部位酶的表达存在差异,黑麦草根中POD活性整体上高于茎叶,而茎叶中PPO活性则高于根。黑麦草根或茎叶中POD、PPO对供试三种PAHs的敏感性响应顺序为萘<菲<芘,与污染物自身毒性强弱顺序一致。(2)研究了PAHs污染下高羊茅体内PPO的亚细胞分布规律。结果表明,PAHs胁迫下,高羊茅茎叶和根部多酚氧化酶活力主要集中在细胞可溶部分,其PPO活力占总活力的78.5%～86.6%；细胞壁亦有一定分布,占总酶活的11.5%～20.3%；细胞器中分布最少,为0.7%～2.6%。高羊茅茎叶细胞壁、细胞器、细胞液PPO以及茎叶总PPO对三种PAHs的敏感性顺序一致,均为萘<菲<芘,这与污染物自身毒性强弱顺序一致；同时,当菲浓度增大时,PPO趋向细胞壁分布。(3)采用实验室模拟试验方法,研究了苊和芘对三叶草茎叶PPO的体外诱导效应。结果表明,苊处理浓度为0～39.68mg·L-1,三叶草茎叶PPO活力随污染浓度增大而持续升高,表现为诱导效应；芘浓度为0～0.16mg·L-1,PPO活力随其浓度增大先升高后降低,表现为先诱导后抑制；三叶草茎叶PPO对苊、芘的体外污染的敏感性响应顺序为苊<<芘,与其自身毒性顺序一致。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章文献综述  12-22
  1 植物酶及其环境意义  12-13
    1.1 植物酶在植物抗逆方面的作用  12-13
    1.2 植物酶的环境污染预警作用  13
    1.3 植物酶对污染物的解毒作用  13
  2 植物酶对有机污染的响应  13-14
    2.1 细胞色素P450酶对有机污染的响应  13-14
    2.2 谷胱甘肽-S-转移酶(GST)对有机污染的响应  14
    2.3 多酚氧化酶(PPO)对有机污染的响应  14
    2.4 过氧化物酶(POD)对有机污染的响应  14
  3 植物酶对有机污染物的代谢作用  14-16
    3.1 细胞色素P450酶对有机污染物的代谢作用  15
    3.2 谷胱甘肽-S-转移酶(GST)对有机污染物的代谢作用  15-16
    3.3 多酚氧化酶(PPO)对有机污染物的代谢作用  16
    3.4 过氧化物酶(POD)对有机污染物的代谢作用  16
  4 问题与展望  16-17
  5 研究目标及技术路线  17-19
  参考文献  19-22
第二章多环芳烃对植物体内过氧化物酶和多酚氧化酶活性的影响  22-34
  1 材料与方法  23-24
    1.1 试剂与仪器  23
    1.2 实验方法  23
    1.3 主要分析指标及方法  23-24
    1.4 数据处理  24
  2 结果与讨论  24-29
    2.1 多环芳烃对植株生物量的影响  24-25
    2.2 多环芳烃对黑麦草POD的影响  25-27
    2.3 多环芳烃对黑麦草PPO的影响  27-29
    2.4 酶对不同分子量PAHs污染的敏感性比较  29
  3 结论  29-31
  参考文献  31-34
第三章多环芳烃污染对植物亚细胞多酚氧化酶活性的影响  34-44
  1 材料与方法  34-36
    1.1 试剂与仪器  34
    1.2 实验方法  34-35
    1.3 样品分析方法  35-36
  2 结果与讨论  36-40
    2.1 高羊茅根和茎叶的PAHs含量及富集系数  36-37
    2.2 菲胁迫下高羊茅亚细胞PPO的活性  37-40
    2.3 高羊茅亚细胞PPO对不同PAHs污染的敏感性比较  40
  3 结论  40-42
  参考文献  42-44
第四章植物多酚氧化酶对多环芳烃污染的体外诱导响应  44-50
  1 材料与方法  44-45
    1.1 试剂与仪器  44
    1.2 实验方法  44-45
    1.3 样品分析方法  45
  2 结果与讨论  45-48
    2.1 苊和芘对三叶草PPO的影响  45-46
    2.2 苊和芘对三叶草PPO的体外诱导率和抑制率  46-47
    2.3 PPO对苊和芘污染的敏感性比较  47-48
  3 结论  48-49
  参考文献  49-50
第五章总结与展望  50-52
  1 小结  50
  2 创新点  50-51
  3 展望  51-52
攻读学位期间发表的学术论文  52-54
致谢  54

多环芳烃污染对植物酶活性的影响研究

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