农学论文哪里有?本研究首次探究外源硅对茎瘤芥镉胁迫的缓解作用及生理生化机制,为生产上茎瘤芥控制重金属镉污染问题提供理论参考依据。
第一章 绪论
1.3 植物对镉的吸收、转运、积累和耐性机制研究
1.3.1 植物对镉的吸收、转运和积累
镉在植物体内主要是经过吸收、转运和积累这三个过程,首先是根部吸收其次是木质部装载调控转运至地上部,最后是植物叶片中的镉通过韧皮部再转运。由于镉为非必需元素,在镉进入植物根部需要依靠Ca、Fe、Mn、Zn等与化学结构相似的必需元素的转运蛋白或通道进入植物细胞。锌铁转运蛋白(Zinc iron transporter, ZIP)、天然抗性巨噬细胞蛋白(Natural resistant macrophage protein, Nramp)等蛋白家族均在植物吸收、转运方面具有重要的作用。研究表明,水稻中OsNRAMP5蛋白是负责外部Mn、Fe和镉转运至水稻根部细胞的重要转运蛋白,同时参与Mn向地上部的转运和分配[17]。Zheng等[18]发现在镉胁迫下,AtIRT1(Iron transporter, IRT)和OsZIP1基因表达上调,证明AtIRT1和OsZIP1分别参与拟南芥和水稻根系的吸收和转运。镉在不同种类之间或者在同一种类的不同位置上存在着差异。总体来看,大部分植物根的吸附能力很强,是植物吸收镉的主要器官,而茎、叶等器官的镉含量相对来说比根要低。魏益华等[19]对烟草(Nicotiana tabacum L.)的研究结果显示镉积累分布特征为:根>茎>叶。
第三章 茎瘤芥幼苗对镉胁迫的响应及镉积累分布特征
3.1 材料与方法
3.1.1 试验材料
供试材料为茎瘤芥主栽品种“永安小叶”。
3.1.2 试验设计
试验地点在长江师范学院涪陵榨菜产业技术研究院。实验采用水培的方法,选择发芽一致的种子播种于工字口育苗海绵中,待幼苗长出两片子叶后选取长势一致生长良好的幼苗定植于水培槽中,先用1/2霍格兰营养液培养3 d,再用完全霍格兰营养液培养4 d后分别用不同浓度镉溶液(0、5、10、25、50、100 µmol/L的CdCl2·2.5H2O)进行胁迫处理。每3 d更换一次溶液。每处理定植8株,重复3次。镉胁迫第8 d采样,进行相关指标测定,采样时先用自来水将植株冲洗干净,根部用20 mmol/L EDTA-Na2浸泡20 min以去除表面吸附的镉,再用去离子水冲洗3遍并擦干水分。采样部位为第1片和第2片完全展开功能叶及所有根系。
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第五章 不同浓度外源硅对茎瘤芥幼苗镉毒害的缓解效应
5.1 材料与方法
5.1.1 试验材料
供试材料为茎瘤芥主栽品种“永安小叶”。
5.1.2 试验设计
试验地点在长江师范学院涪陵榨菜产业技术研究院。种子处理、幼苗预培养同3.1.2。幼苗预培养9 d后选择整齐一致的苗子分别用0、0.1、0.25、0.5、1和2 mmol/L的硅酸钠(Na2SiO3)全营养液进行预处理,预处理3 d后在进行25 μmol/L 镉胁迫处理,镉处理9 d后进行采样。
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5.2 结果与分析
5.2.1 不同浓度硅对镉胁迫下茎瘤芥幼苗生长的影响
由表5.1可知,与对照相比,单独镉胁迫处理显著降低了茎瘤芥幼苗的株高、根长、地上鲜质量、地下鲜质量、地上干质量、地下干质量,降低幅度为17.3%~49.6%。镉胁迫下,随着硅浓度的升高,茎瘤芥幼苗的生长指标呈先上升后下降的趋势。在硅浓度为0.1、0.25、0.5 mmol/L时可不同程度地提高茎瘤芥幼苗的各项生长指标,其中硅处理浓度为0.25 mmol/L时,茎瘤芥的各项生长指标提高幅度最大,增幅与单独镉处理相比为18.6~37.9%,与单独镉胁迫相比差异均显著。当硅浓度为1和2 mmol/L时,与单独镉胁迫相比,茎瘤芥幼苗的根长与单独镉胁迫下没有差异,但株高、地上鲜质量、地下鲜质量、地上干质量和地下干质量均显著减低。由此可见,镉胁迫下,0.1~0.5 mmol/L的外源硅处理可促进茎瘤芥的生长,其中当外源硅浓度为0.25 mmol/L时对茎瘤芥的促进效果最显著,而高浓度的外源硅则将抑制茎瘤芥的生长。
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第七章 结论与创新点
7.1 结论
1. 茎瘤芥种子可耐受25 μmol/L及以下浓度的镉胁迫,在此浓度范围内种子仍能正常萌发和生长,而随着镉浓度继续增加,耐受能力逐渐下降。
2. 低浓度镉胁迫(<25 μmol/L)处理对茎瘤芥幼苗生长无显著影响,除根长以外,25 µmol/L及以上浓度的镉处理显著抑制茎瘤芥幼苗的各生长指标。当镉浓度大于25 µmol/L时,植株的抗氧化能力也下降。茎瘤芥幼苗地下部分的镉含量显著高于地上部分。镉在植株中亚细胞的分布特征均为细胞壁>细胞液>细胞器。由此说明,地下部分的滞留作用和细胞壁的固持是茎瘤芥应对镉胁迫的重要机制。
3. 根据隶属函数分析,可将22份茎瘤芥种质资源的耐镉性由强到弱依次排序为:ZL选>SJZ-8>SJSZZ>126-红>焦5>SJYS>SJFF-14>A168>SJBSY>CSB334>SJCYZ>SJPZ>SJXHY>永安小叶>SJBZ>SJLJZC>SJZT-1>SJCDBY>CSB282>CSB209>SJYZ-4>SJPY。进一步以茎瘤芥各种质耐镉性的平均隶属函数值和镉胁迫下地上部的镉富集系数为变量,通过聚类分析,可将22份材料聚为6类:高耐镉性低镉富集性、低耐镉性低镉富集性、高耐镉性高镉富集性、中耐镉性低镉富集性、中耐镉性中镉富集性和中耐镉性高镉富集性,其中中耐镉性中镉富集性的种质最多,共计8份。
参考文献(略)