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镉、铬及铅在日本无刺楤木中积累、分配及其对叶片抗氧化系统的影响

作　者: 贾雄
导　师: 宗良纲；王国良
学　校: 南京农业大学
专　业: 环境科学
关键词: 日本无刺楤木镉铬铅抗氧化酶分布富集系数
分类号: S792
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

采用生物盆栽试验的方法研究了不同添加量下三种金属在日本无刺楤木不同器官积累、分布及叶片含量不同生长期变化特点,日本无刺楤木叶片在镉、铬和铅处理下不同生长期抗氧化响应及其与三种重金属含量的关系。主要结果如下：三种重金属处理后的次年展叶中期在楤木体内镉的积累能力高于铬而远高于铅,叶片镉、铬、铅的富集系数(BCF)为1.0,0.1及0.002左右。在惚木体内镉的积累根部最高,镉、铬分布是根>叶>茎,铅是根>茎>叶,随着重金属处理添加量上升,根系中铬、铅富集系数上升几倍至二十几倍,而叶、茎中BCF下降。三种重金属从根系向茎、叶迁移能力为Cd≈Cr>Pb,随着处理量升高,铬、铅的迁移系数快速下降,镉的叶迁移系数则是先上升后下降,茎迁移系数变化不大。不同生长时期中楤木叶片的含量不同,铬、铅较早地在生长中期出现含量峰值,之后含量下降,以铅处理第二年含量下降90%左右,最为明显；镉含量随着处理时间的延长持续上升,并与时间长度成较好地比例关系。叶片镉、铅含量季节变化的趋势没有因处理量而改变,铬积累表现为50mg·kg-1Cr处理第二年展叶中期的含量最大,与对照更相似,而100mg·kg-1、200mg·kg-1Cr处理在第一年生长中期含量最大。重金属处理一年后,镉对楤木叶食用的安全性的影响为三种重金属最大,实验处理中都超过蔬菜安全标准,少数超标几十倍,在铬处理中叶片铬含量大多超过标准限值几倍,铅的危险性最小,仅在生长中期和Pb3处理中分别出现超标。在新叶中镉的含量随着叶片伸长先下降后上升,最低量出现在15cm长叶片中,BCF在0.4以上。5mg·kg-1Cd处理不同长度惚木叶片积累能力大于对照,其它处理积累能力小于对照并随着处理量上升而下降。铬的含量随着叶片伸长先略上升,再下降,铬最低含量出现在15cm叶片,20cm叶片中达到最大,BCF在0.15以下,随着处理量的上升而下降。铅在叶片的富集能力较镉、铬的弱,BCF为0.002左右,叶片生长时,铅含量的变化趋势和镉、铬的有所不同,最低含量也出现在15cm叶片中,但除Pb3处理外20cm叶片的铅含量并非最高,而5cm叶片中铅含量最高。在10cm之前叶片处理间铅的BCF差异较大,10cm之后差异缩小,但1000mg·kg-1Pb处理的BCF大大增加。展叶末期镉处理中楤木过氧化物酶(POD)活性、叶绿素含量出现先上升后下降的变化,过氧化氢酶(CAT)活性随镉处理量增加变化较大,丙二醛(MDA)含量变化不大,呈先下降后上升的变化。叶片镉积累较少,总体上,镉对楤木生长起刺激作用。铬处理下POD活性出现较大增强,CAT活性迅速减弱,此时的MDA、叶绿素含量有所上升,但响应并不明显。展叶末期叶片的铅含量最低,铅使叶绿素含量有一定的增长,CAT活性在最高量处理下稍有增强,POD活性也没有明显的增强,结合处理中MDA的含量没有显著高于对照,可以认为此时铅尚未对惚木叶片造成伤害。生长中期随着镉处理量增加,POD活性急剧减弱,达各生长期最低,CAT活性先增强后减弱并高于对照,叶绿素含量较快下降,最低为对照70%左右,MDA含量则一直上升可达对照的130%左右,此时是楤木吸收镉和受到镉损害的关键时期。此时铬处理中叶片的铬含量达到各生长期的最大,铬处理下CAT活性变化较大,随着添加量的增加先增强后减弱,差异都显著,POD有较大的减弱,个别处理与对照差异显著。MDA含量却有显著下降,叶绿素含量都有一定上升,而与对照差异不显著,说明其未受到铬严重伤害,更可能是楤木已经适应了铬胁迫。此时叶片中铅含量最高,CAT活性随铅添加量增加而剧烈降低,POD活性也随铅添加量增加有明显的降低,表现一定的负相关性；但是MDA、叶绿素含量都没有较对照发生明显的改变,可能铅诱发的活性氧含量较少,在抗氧化系统的调节能力之内,对楤木叶片没有造成重大的损害。落叶初期叶片镉含量达到最大；随着镉处理添加量的提高,POD活性持续降低,为对照的70%以下,CAT活性先升后降,总体活性小于生长中期,叶绿素含量持续下降。相比生长中期,落叶初期MDA含量在低添加量镉时降低,高添加量镉处理继续上升。铬总体上抑制POD活性,但200mg·kg-1Cr处理却使其提高25%左右；铬处理减弱CAT活性,但与对照差异不显著。MDA有一定的下降,但是与对照的差异不显著,几个铬处理显著提高了叶绿素的含量。此时可能铬一定程度上促进楤木生长。落叶初期,叶片铅含量较生长中期有所回落,随铅处理量的增加,CAT的活性出现先减弱后增强的趋势,与生长中期不同；POD活性出现了波动,仅在铅最高添加量下显著低于对照,MDA含量出现先下降后上升,并未显著高于对照；叶绿素含量甚至在处理中高于对照,可能铅对楤木叶片的损伤不严重。

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目录 4-6图表目录 6-7摘要 7-9ABSTRACT 9-11第一章绪论 11-13第二章文献综述 13-27 2.1 重金属对植物的危害 13-16 2.1.1 重金属对植物体内活性氧的诱导 13-14 2.1.2 重金属对植物细胞膜的影响 14 2.1.3 重金属对植物光合作用的影响 14-16 2.2 重金属对植物抗氧化系统的影响 16-21 2.2.1 重金属对植物抗氧化酶系统的影响 16-19 2.2.2 重金属对植物非酶抗氧化物质的影响 19-20 2.2.3 其它的植物重金属抗性机制 20-21 2.3 植物对重金属的耐性与重金属积累的关系 21-23 2.4 有关森林蔬菜蔬菜的研究 23-27 2.4.1 森林蔬菜的开发价值 23-24 2.4.2 我国木本森林蔬菜的种类 24-25 2.4.3 木本森林蔬菜的研究开发现状 25-27第三章研究材料和方法 27-31 3.1 供试材料与处理设计 27 3.2 主要指标及测定方法 27-29 3.2.1 叶绿素的测定 27-28 3.2.2 丙二醛含量的测定 28 3.2.3 过氧化物酶活性的测定 28 3.2.4 过氧化氢酶活性的测定 28-29 3.2.5 植物组织中重金属含量的测定 29 3.2.6 其它指标的测定 29 3.3 数据处理 29-31第四章日本无刺楤木中镉、铬及铅的积累与分配 31-41 4.1 楤木中镉、铬及铅的积累与分配 31-34 4.2 楤木叶片中镉、铬及铅的积累动态 34-35 4.3 楤木叶片中重金属含量随生长的变化 35-38 4.4 讨论 38-40 4.5 本章小结 40-41第五章镉、铬及铅对日本无刺楤木叶片抗氧化系统的影响 41-53 5.1 镉、铬及铅对过氧化物酶活性的影响 41-44 5.2 镉、铬及铅对过氧化氢酶活性的影响 44-46 5.3 镉、铬及铅对楤木叶绿素含量的影响 46-48 5.4 镉、铬及铅对楤木叶片丙二醛含量的影响 48-51 5.5 楤木叶片重金属含量与抗氧化响应动态关系 51-52 5.6 本章小结 52-53第六章全文结论与研究展望 53-55 6.1 全文结论 53-54 6.2 创新与不足之处 54 6.3 研究展望 54-55参考文献 55-63作者简介 63-65致谢 65

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