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《山西农业大学》 2017年
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三个甜高粱品种对镉、铅胁迫的响应及富集效应

陈梦妮  
【摘要】:我国有大面积的重金属污染土地,因其对生物的毒害作用不适宜种植进入食物链的作物,如果用来开发种植能源作物,既解决了能源危机,又对环境有一定的修复作用。甜高粱是目前最为理想的能源作物,其耐受性如何?具有怎样的富集能力?都是有待解决的问题。本试验以3种甜高粱为试验材料,通过发芽毒理试验和盆栽毒理试验,研究不同浓度Cd、Pb对3种甜高粱萌发、生长发育、生理特性以及植株体内富集量的影响,并采用赋值法综合评价3种甜高粱的耐镉性、耐铅性。试验主要结果如下:(1)3种甜高粱的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长及胚芽长随重金属Cd、Pb浓度增大而减小,而其中Cd浓度0.30 mmol·L-1时,晋甜杂1号发芽势和发芽率显著高于对照,表现出促进作用。不同品种的不同指标在不同浓度的Cd、Pb胁迫下下降幅度不同,难以评判其抗性,因而采用赋值综合评价萌发期的抗性,晋甜杂2号对Cd、Pb的抗性最强。同时在盆栽试验中观察了 3种甜高粱出苗情况,晋甜杂2号依然表现较强的耐逆性。(2)观察了 3种甜高粱从出苗到成株期植株生长发育的变化,Cd、Pb胁迫对株高、叶面积及干物质积累均有抑制作用,且随浓度增大抑制作用越明显。3种甜高粱在Cd、Pb胁迫下生长发育存在差异,且品种不同对Cd、Pb的抗性强弱不同。Cd、Pb胁迫早期净同化率随重金属浓度增加而减少,高浓度Cd、Pb胁迫后期高于对照。同时结合上述关于Cd、Pb胁迫下植株株高、叶面积指数、干物质积累等指标综合分析,可以发现植株在生长前期对Cd、Pb胁迫较为敏感,抗性较弱,且3种甜高粱在胁迫下生长到成株期与对照差异缩小,部分品种部分指标处理间差异不显著。(3)在生理特性方面,在幼苗期和拔节期随Cd、Pb浓度增加,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量呈下降趋势,而相对电导率、MDA、脯氨酸含量及POD活性呈上升趋势。其中,由于叶绿素a和叶绿素b分解速率不同,Cd、Pb胁迫使叶绿素a/b值随浓度增大而增加。幼苗期Cd浓度为7 mg·kg~(-1)胁迫下,晋甜杂1号和晋甜杂2号POD活性低于对照组,分别下降了 10.29%、24.09%。同时采用赋值法综合评价了幼苗期和拔节期生理方面的抗性差异,耐镉性强弱依次为晋甜杂3号晋甜杂2号晋甜杂1号。耐铅性最强是晋甜杂3号,幼苗期晋甜杂2号强于晋甜杂1号,拔节期晋甜杂1号强于晋甜杂2号。(4)Cd、Pb胁迫下成株期3种甜高粱单株及各器官Cd、Pb含量差异较大。晋甜杂1号在Cd浓度为3 mg·kg~(-1)胁迫下单株Cd含量最高,含量为1.45 mg·kg~(-1),其中茎秆含量为1.16mg·kg~(-1)。晋甜杂1号在Pb浓度为500mg·kg~(-1)胁迫下Pb含量最高,含量为104.27 mg·kg~(-1),其中根部含量为330.91 mg·kg~(-1)。富集能力还受生物量的影响,由于根系难以收集,仅考虑地上部分。3个品种的地上部分积累量中晋甜杂1号对Cd的积累量较大,晋甜杂3号对Pb积累量较大。综上所述,晋甜杂3号在生长对重金属最敏感的早期(幼苗期和拔节期)抗性较强,且重金属Pb积累量较大,为Pb污染土壤修复的首选品种,针对该品种出苗抗性差可以适当增大播种量;而晋甜杂1号由于其对重金属Cd的积累量较大,为Cd污染土壤修复的首选品种,但该品种生长前期抗性较差。
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X173;S566.5

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