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5种锦葵科植物对Cd胁迫的生理响应及镉富集特征

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摘要

1绪论

1.1选题背景与立题依据

1.2文献综述

1.2.1重金属污染现状

1.2.2镉对植物的危害

1.2.3植物修复技术简介

1.2.4植物对重金属镉的解毒机制

1.2.5植物对镉的吸收、分布和迁移

1.3研究目的、意义及技术路线

1.3.1研究目的与意义

1.3.2技术路线

2研究内容、材料与方法

2.1研究内容

2.2材料与方法

2.2.1试验材料

2.1.2试验设计

2.3分析测定

2.3.1土壤理化性质的测定

2.3.2光合生理的测定

2.3.3形态指标的测定

2.3.4叶绿素含量的测定

2.3.5丙二醛(MDA)含量的测定

2.3.6抗氧化物酶活性的测定

2.3.7 Cd含量的测定

2.4数据分析及处理

3结果与分析

3.1不同浓度Cd处理下植物的生长响应

3.2不同浓度Cd处理对植物的光合气体交换参数的影响

3.3不同浓度Cd处理对植物光合色素含量的影响

3.4不同浓度Cd处理对植物丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响

3.5不同浓度Cd处理下植物对镉的富集特征

4讨论与结论

4.1讨论

4.1.1 Cd胁迫对植物生长的影响

4.1.2 Cd胁迫对植物的光合生理的影响

4.1.3 Cd胁迫对植物抗氧化酶系统的影响

4.1.4植物对Cd的富集特征

4.2结论

参考文献

致谢

作者简历

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摘要

目前,关于锦葵科植物在Cd胁迫下的生理响应及富集特征的研究相对较少,为了从锦葵科草本花卉植物中挖掘出新的植物修复材料,揭示5种锦葵科植物对Cd胁迫的生理响应及镉富集特征,以黄花稔(Sida rhombifolia L.)、圆叶锦葵(Malva rotundifolia L.)、冬葵(Malva crispa L.)、苘麻(Abutilon theophrasti Medicush)和锦葵(Malva sinensis Cav.)为试验材料,通过土壤盆栽试验,设置不同浓度Cd(0、5、15、30、60、100mg/kg)对5种植物进行处理,研究了5种植物在Cd的不同浓度处理下的生长、光合气体交换参数、光合色素含量、丙二醛含量及抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)活性的变化及对Cd的富集特征。研究结果表明:
  1)5种植物均对Cd表现出较强的耐性,植物未出现枯萎或死亡现象。Cd对黄花稔、苘麻、锦葵生长产生抑制的临界浓度分别为100、5、15mg/kg,而100mg/kg的Cd处理尚未达到抑制圆叶锦葵和冬葵生长的临界浓度。Cd胁迫下,黄花稔的生长响应表现为低促高抑现象,其在5-60mg/kg处理下的干重生物量与对照相比没有显著性降低;圆叶锦葵的生长响应表现为促进现象,其在5-100mg/kg处理下的干重生物量显著高于对照;冬葵的生长响应表现为低浓度促进其生长,高浓度下其生长未受到抑制,其在5mg/kg处理时生物量达到最大值;苘麻、锦葵的生长响应表现为抑制现象,苘麻和锦葵在100mg/kg时的干重生物量与对照相比分别降低了61.09%和73.42%。5种植物对Cd的耐性:圆叶锦葵>冬葵>苘麻>黄花稔>锦葵;5种植物对Cd的富集能力:苘麻>冬葵>圆叶锦葵>锦葵>黄花稔;5种植物对Cd的转运能力:圆叶锦葵>冬葵>锦葵>苘麻>黄花稔;圆叶锦葵是一种Cd超富集植物,黄花稔、苘麻是Cd的富集植物,冬葵、锦葵是Cd的耐性植物。
  2)Cd胁迫下锦葵的光合作用主要受到气孔因素的影响;而黄花稔、圆叶锦葵、冬葵、苘麻的光合作用既受到气孔因素影响,又受到非气孔因素(叶面积、MDA含量、抗氧化酶活性、光合色素含量及根、茎、叶中Cd含量)的影响。Cd胁迫下黄花稔、苘麻、锦葵的光合作用受到了抑制;圆叶锦葵光合作用表现为低促高抑现象;冬葵光合作用受到了促进。冬葵、圆叶锦葵具有较强的光合耐性;苘麻、黄花稔和锦葵光合耐性较弱。Cd胁迫下冬葵、苘麻的光合色素表现为低促高抑现象。Cd胁迫抑制了黄花稔叶绿素的合成,促进了其类胡萝卜素含量的合成;Cd胁迫促进了圆叶锦葵、锦葵光合色素的合成。
  3)Cd胁迫下,SOD、POD对圆叶锦葵质膜过氧化起着主要的缓解作用;Cd抑制了黄花稔、苘麻体内抗氧化酶的活性,使得黄花稔、苘麻体内的质膜过氧化程度不断加重;冬葵的抗氧化酶SOD、CAT、POD、APX均对其质膜过氧化起着缓解作用;Cd明显抑制了锦葵POD活性,其SOD、CAT、APX对其质膜过氧化起着缓解作用。圆叶锦葵具有较强的抗氧化能力,而黄花稔和苘麻抗氧化能力较弱。
  5种植物对Cd胁迫均具有较强的耐性和富集能力,均能作为植物修复Cd污染土壤的绿色材料。本研究为新的植物修复材料的挖掘和植物对Cd胁迫的耐性生理研究提供了理论依据。

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