Pb、Cd污染胁迫对四种苔藓植物生长发育的影响

摘要

苔藓植物作为非常敏感的污染指示植物，已被广泛用于重金属污染的监测。本文采用室内模拟培养、生理生化测定、单细胞孢子培养、显微观察等实验手段，研究了铅(Pb2+)、镉(Cd2+)单一及其复合污染对弯叶灰藓、大羽藓、葫芦藓、细叶小羽藓这四种苔藓植物的毒害作用。研究结果表明：　　(1)不同浓度的Pb、Cd污染对弯叶灰藓和大羽藓的外部形态造成不同程度的伤害，培养浓度、培养时间与伤害程度呈正相关。随着培养浓度和培养时间的增加，两种藓类植物表现出逐渐严重的伤害症状：植株失绿，甚至逐渐死亡。相比较而言，大羽藓比弯叶灰藓的伤害症状要明显。　　(2)在Pb2+、Cd2+两种离子的作用下，弯叶灰藓和大羽藓体内与逆境密切相关的物质和保护酶发生一系列的变化，且表现出明显的剂量/效应关系和时间/效应关系。随着处理浓度的加大、处理时间的延长，可溶性蛋白含量、脯氨酸含量均出现先升后降的趋势，MDA含量则持续升高；低浓度和短时间胁迫下，藓类植物启动了细胞的防御反应，藓体内SOD和POD等保护酶活性发生了应急性的提高，起到了一定的保护作用。但随着毒害的加重，超过了细胞防御系统的保护限度，保护酶活性降低，更多的MDA等膜质过氧化产物产生。与外部形态的伤害相对应，大羽藓体内生理指标的变化较弯叶灰藓的明显。在处理浓度和处理时间相同的条件下，Cd2+比Pb2+的毒性大。Pb2+和Cd2+复合污染比单一污染的毒性大，二者对上述生理指标的影响呈现明显的协同作用。　　(3)葫芦藓孢子萌发与原丝体发育类型属于葫芦藓型；细叶小羽藓则属于典型的真藓型。在适宜的培养条件下，葫芦藓孢子2～3天即可萌发，萌发率达90﹪以上；原丝体系统的早期发育有四种不同情况；15天左右，芽原基开始分裂，芽体形成；约43天配子枝出现。接种2～3天，细叶小羽藓的孢子开始萌发，萌发率85﹪以上；培养10天左右，绿丝体系统和轴丝体系统开始分化，未见假根；约30天后出现芽原基，芽体陆续形成；接种后60天，芽体发育成配子枝。经Pb2+处理后，两种藓类植物孢子萌发率降低；原丝体生长缓慢；原丝体长度较短；组成原丝体的细胞数目较少，细胞形状和大小均发生了变化；原丝体系统分化不明显，出现异常分枝或突起；芽的分裂受到影响；叶绿体形状、体积、分布均出现异常。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1文献综述

1.1重金属污染对植物毒害作用研究进展

1.1.1重金属污染对植物伤害及植物体对重金属胁迫的响应

1.1.2植物对重金属的耐性机理研究

1.1.3重金属复合污染研究

1.1.4重金属污染指示植物研究

1.2苔藓植物作为重金属污染指示植物研究进展

1.2.1苔藓适合于作为污染指示植物的生物学特性

1.2.2苔藓植物对环境污染的指示作用研究

1.2.3影响苔藓植物对重金属污染反应的因素

1.2.4苔藓监测重金属污染的机理

1.2.5国内外苔藓植物培养研究

1.3本论文主要研究目的与内容

2材料与方法

2.1材料

2.1.1材料的采集与培养

2.2方法

2.2.1实验设计和处理方法

2.2.2可溶性蛋白含量的测定

2.2.3超氧化物歧化酶(SOD)的测定

2.2.4过氧化物酶(POD)的测定

2.2.5丙二醛(MDA)的测定

2.2.6游离脯氨酸含量的测定

2.2.7孢子萌发与原丝体发育

2.2.8 Pb2+处理后的原丝体发育观察

3结果与分析

3.1 Pb、Cd单一污染和复合污染对弯叶灰藓的影响

3.1.1不同处理条件下Pb、Cd对弯叶灰藓外部形态的伤害

3.1.2 Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓可溶性蛋白含量的影响

3.1.3 Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓SOD活性的影响

3.1.4 Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓POD活性的影响

3.1.5 Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓MDA含量的影响

3.1.6 Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓脯氨酸含量的影响

3.2 Pb、Cd单一污染和复合污染对大羽藓的影响

3.2.1不同处理条件下Pb、Cd对大羽藓外部形态的伤害

3.2.2Pb、Cd单一及复合污染对大羽藓可溶性蛋白含量的影响

3.2.3Pb、Cd单一及复合污染对大羽藓超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

3.2.4Pb、Cd单一及复合污染对大羽藓过氧化物酶（POD）活性的影响

3.2.5Pb、Cd单一及复合污染对大羽藓丙二醛（MDA）含量的影响

3.2.6Pb、Cd单一及复合污染对大羽藓脯氨酸含量的影响

3.3葫芦藓孢子萌发与原丝体发育研究

3.3.1孢子形态及其萌发

3.3.2原丝体发育

3.3.3芽体的分化

3.3.4Pb处理对葫芦藓原丝体发育的影响

3.4细叶小羽藓孢子萌发与原丝体发育研究

3.4.1孢子形态及其萌发

3.4.2原丝体发育

3.4.3芽体的分化

3.4.4Pb处理对细叶小羽藓原丝体发育的影响

4讨论与结论

4.1 Pb、Cd污染对两种苔藓植物可溶性蛋白含量的影响

4.2 Pb、Cd污染对两种苔藓植物超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

4.3 Pb、Cd污染对两种苔藓植物过氧化物酶(POD)活性的影响

4.4 Pb、Cd污染对两种苔藓植物丙二醛(MDA)含量的影响

4.5 Pb、Cd污染对两种苔藓植物脯氨酸含量的影响

4.6两种苔藓植物孢子萌发和原丝体发育实验体系的建立

4.7 Pb处理对两种苔藓植物原丝体发育的影响

5小结

5.1主要研究结论

5.2本研究的特色

图版

图版说明

参考文献