小鳞苔草（Carex gentiles Franch.）铅锌富集特性及生理机制初步研究

摘要

以汉源县普陀山铅锌矿区环境中生长的优势草本植物为筛选对象，通过不同植株的野外调查测定，发现莎草科苔草属中的小鳞苔草(Carex gentiles Franch.)是一种铅(Pb)富集植物；本研究对这种植物的富集特性和生理机制进行了初步研究。现将研究结果报道如下： 1、在矿区自然条件下，小鳞苔草地上部分锌最大积累量91.85mg/kg，铅最大积累量1013.23mg/kg；铅、锌转运系数分别为1.961和0.996。相关分析表明，植株根部和地上部分Pb含量与土壤Pb有效态含量均呈显著正相关，其相关系数分别为r==0.765<'*>和r==0.717<'*>；植株根部zn含量与土壤总Zn含量和有效态含量均呈显著正相关，相关系数分别为r=0.753<'*>和r==0.817<'*>。这说明小鳞苔草对铅有较大富集和转运能力，具有铅富集植物的特征。 2、铅、锌胁迫处理发现，小鳞苔草根部和地上部分对铅含量最高分别可达1395.96mg/kg和1834.17mg/kg，对锌含量最高分别可达483.93mg/kg和416.23mg/kg；植株对铅富集系数最高可达3.1，对锌则富集系数最高可达4.76；植株对铅的转运系数最高可达9.9，而对锌的转运系数最高可达1.99。偏相关分析发现，不同铅浓度处理与小鳞苔草根部和地上部的铅积累量均呈极显著正相关，相关系数分别为r=0.814<'**>和r=0.844”；而锌的相关系数不显著。这说明在小鳞苔草的铅积累量过程中锌起到的是促进植株对铅的超积累作用。由此认为，小鳞苔草是一种新的铅超富集植物。 3、通过铅、锌胁迫处理，研究了小鳞苔草生理方面的变化。结果表明，小鳞苔草受铅锌胁迫后，叶绿素含量受铅锌影响明显。偏相关分析显示，铅与叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量均呈极显著负相关，即相关系数分别为r=-0.7398<'**>、r==-0.7416<'**>、r==-0.7465<'**>；而锌重金属与叶绿素a、叶绿素总含量呈显著负相关(r=-0.5042<'*>、r=-0.4592<'*>)。植株可溶性糖和可溶性蛋白质含量变化研究显示，铅与根部和叶片中的可溶性糖和可溶性蛋白质含量均呈负相关，而锌与根部和叶片中可溶性糖含量均呈正相关，与根部和叶片中可溶性蛋白质含量均呈负相关。这表明铅对小鳞苔草碳、氮代谢存在一定的抑制作用。 4、铅、锌胁迫下的植株保护酶研究发现，丙二醛(MDA)的含量随铅、锌浓度的增加而呈上升趋势，且叶片MDA含量大于根部MDA的含量；偏相关分析显示，铅与叶片MDA含量呈极显著正相关(r=0.7096<'**>)；锌与根部、叶片MDA含量则相关不显著。根部和叶片中三种保护酶活性(SOD、POD、CAT)，随铅、锌处理浓度的增加，POD、CAT活性持续上升短下降快，而SOD活性持续上升过程相对较长。从植株不同部位比较，三种酶在叶片中的活性大于根部，这与植株对铅、锌的转运系数表现一致。偏相关分析表明，铅与根部、叶片中的SOD、POD活性呈正相关，而与CAT活性呈负相关；锌与根部SOD活性呈极显著正相关(r==0．764．6<'**>)，而与叶片SOD和根部POD活性相关不显著。同工酶谱带研究表明，不同铅、锌浓度处理对植株叶片POD同工酶谱带数的表达无明显差异，均出现P-1、P-2酶带；但酶谱带的活性则随铅、锌浓度的不同表达有明显的差异性。尤其是随铅浓度增加，酶带P-2的活性呈现先弱后强再弱的过程；而酶带P-1在不同铅浓度处理条件下，其活性相对比酶带P-2恒定；而锌浓度处理对酶带P-2的活性表达则与铅浓度处理的表达刚好相反。对于CAT同工酶的表达则无明显差异，均只出现一条酶带C-1，且在铅浓度800mg/L(P4)、锌为250mg/L(Z3)浓度下，酶带活性最弱。说明同工酶表达与酶活性变化是一致的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章研究背景及其目的意义

1.1超富集植物及其机理研究

1.1.1超富集植物的特征

1.1.2植物科属内的分布特点

1.1.3超富集植物的筛选方法

1.1.4重金属胁迫对植物体的影响机理研究进展

1.1.5超富集植物富集机制的研究进展

1.1.6问题与展望

1.2本研究目的、意义与主要内容

1.2.1研究目的、意义

1.2.2研究内容

1.2.3技术路线

1.2.4研究特色与创新

第2章铅锌矿区超富集植物的初步筛选

2.1材料与方法

2.1.1研究地点

2.1.2野外调查与采样

2.1.3植物与土壤分析

2.1.4实验数据处理与分析

2.2结果与分析

2.2.1铅锌矿区土壤重金属含量

2.2.2矿区植物铅锌含量与富集特征

2.2.3植物群落与相应土壤之间铅锌含量的相关分析

2.2.4小鳞苔草与相应土壤之间铅锌含量的相关分析

2.3 讨论

第3章小鳞苔草对铅、锌的富集特征研究

3.1材料与方法

3.1.1实验材料

3.1.2室内砂培实验

3.1.3测定项目与方法

3.1.4实验数据处理与分析

3.2结果与分析

3.2.1铅锌处理对小鳞苔草铅富集特征的影响

3.2.2铅锌处理对小鳞苔草锌富集特征的影响

3.2.3铅锌不同浓度与小鳞苔草对铅、锌富集特征值间的相关分析

3.3 讨论

第4章铅锌胁迫对小鳞苔草生理机制的影响研究

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2室内砂培实验

4.1.3测定项目与方法

4.1.4实验数据处理与分析

4.2结果与分析

4.2.1铅锌胁迫对小鳞苔草生长的影响

4.2.2铅锌胁迫对小鳞苔草叶绿素含量的影响

4.2.3铅锌胁迫对小鳞苔草SOD活性的影响

4.2.4铅锌胁迫对小鳞苔草POD活性的影响

4.2.5铅锌胁迫对小鳞苔草CAT活性的影响

4.2.6铅锌胁迫对小鳞苔草MDA含量的影响

4.2.7铅、锌单一处理对POD、CAT同工酶表达的影响

4.2.8铅锌胁迫对小鳞苔草可溶性糖含量的影响

4.2.9铅锌胁迫对小鳞苔草可溶性蛋白质含量的影响

4.3讨论

第5章研究结果与讨论

5.1铅锌矿区超富集植物的筛选

5.2小鳞苔草铅、锌富集特征

5.3铅锌胁迫下小鳞苔草的生理变化机制

5.4铅锌胁迫下小鳞苔草保护酶活性调节机制

参考文献

致谢

作者在读硕士期间发表文章