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《四川农业大学》 2012年
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水培茶树吸收累积铅在组织细胞中的定位表征

范仕胜  
【摘要】:茶叶质量安全是当前提升茶产业水平和增强茶叶国际市场竞争力的重大研究课题。有害重金属是影响茶叶质量安全的四大危害要素之一,茶叶铅含量、来源、茶树对铅的吸收累积特性、茶树体组织与细胞中铅的分布成为研究热点问题。本文以水培茶树为平台,充分运用茶叶栽培学、植物学、植物生理学、植物解剖学等学科的理论作指导,用先进的透射电子显微镜-x射线能谱(TEM-EDS)技术,对水培茶树吸收铅在器官、组织与细胞中的累积和定位开展系统研究,取得以下主要成果: (1)本文首先用不同铅盐浓度的营养液对茶树培养35d,再用原子吸收分光光度计分别对茶树根、茎、叶各器官中的铅含量进行测定,并探讨铅在水培茶树各器官中的累积率与分布率,结果表明:铅在水培茶树各器官中的含量根茎叶;根系的铅含量在培养液中铅盐浓度为2500mg/L时达最大,是对照的4329倍,嫩茎的铅含量在培养液中铅盐浓度为2500mg/L时达最大,是对照的3153倍,叶片的铅含量在培养液中铅盐浓度为2000mg/L时达最大,是对照的1066倍;当培养液中铅盐浓度为150mg/L时,铅在水培茶树根系的中分布率达最大值93.32%,而对照(培养液中前沿浓度0mg/L)水培茶树嫩茎和叶片中的铅分布率最大,分别为54.76%,0.5%。 试验观察结果表明,水培35d,铅盐浓度低于800mg/L的水培茶树未见明显受害症状,铅盐浓度于1500mg/L以上时,茶树根、茎、叶逐渐产生不同程度的受害症状。 (2)运用植物细胞组份分离技术,对不同铅盐培养的茶树根、茎、叶各亚细胞组份进行分离,用原子吸收分光光度计测定各亚细胞组份中铅的含量,计算并探讨铅在各亚细胞组份中的分布率,结果表明;铅在水培茶树根、茎、叶的细胞壁及残渣中分布率分别为83.19%、67.72%和61.28%;可溶性成分和细胞膜中的分布率分别为10.41%、19.23%和14.21%;细胞器中的分布率分别为5.27%、11.09%和23.52%;细胞核中的分布率为1.03%、2.07%和0.99%。 (3)用铬黑T(EBT)、刚果红、TPPS4分别对不同浓度铅盐培养的水培茶树嫩茎冰冻切片染色,用光学显微镜观察组织和细胞的染色情况,结果表明,随着培养液中铅盐浓度增加,用EBT染色,光镜观察后,水培茶树嫩茎横切面细胞表皮、形成层、次生木质部等部位颜色逐渐由棕色变为淡紫色、紫红色、紫色;用TPPS4染色,光镜观察后,水培茶树横切面细胞的髓射线颜色由浅变深,其薄壁组织、形成层和次生木质部逐渐呈黄色和褐色,但染色效果较铬黑T差;刚果红染色,光镜观察后,水培茶树嫩茎横切面细胞除铅盐浓度为400mg/L整体被染成蓝紫色外,其余各铅盐浓度培养的茶树嫩茎整体被染成刚果红的红色。对比不同染色剂的染色效果,结果表明:铬黑T和TPPS4能作为染色剂对水培茶树吸收铅在组织与细胞中累积部位进行表征,刚果红则不能。 对不同铅盐浓度培养的茶树根、茎、叶进行冰冻切片,用铬黑T对切片染色后,用光镜对其染色效果进行观察,用Motic Advanced3.2软件对切片指定部位的染色面积所占的百分比进行统计,结果表明:根系切片各组织中染色面积百分比,中柱(15.78%)表皮(12.4%)皮层(3.5%);嫩茎切片各组织中染色面积百分比,木质部(23.54%)形成层(21.83%)表皮(19.76%)韧皮部(18.46%)皮层(3.96%)髓(2.62%);叶片切片各组织中最大染色面积百分比,韧皮部(25.82%)形成层(18.08%)上下表皮(16.59%)木质部(12.76%)栅栏组织(11.18%)海绵组织(5.43%)。研究认为,茶树根系的中柱和表皮、嫩茎的木质部和形成层、叶片的韧皮部和形成层是铅在茶树根、茎、叶各组织中的主要累积部位。 (4)运用TEM-EDS,扫描电子显微镜-X射线能谱(SEM-EDS)等先进技术进一步研究铅在茶树根、茎、叶细胞中的超微定位,结果表明,铅盐浓度1600mg/L培养的茶树根、茎、叶和对照叶(不加铅培养的茶树叶片)中Pb元素最高计数量分别为1873、721、714、213,此外包含少量的Ca、Si、P等元素。对照叶中K元素的计数量远远高于铅盐浓度1600mg/L培养水培茶树根、茎、叶计数量,分别为618、155、122和98。茶树根细胞中的铅均匀地分布于细胞壁上,且数量最多,质膜、细胞质和液泡膜上的铅较少;嫩茎细胞壁中的铅颗粒小、数量多,质膜、液泡膜及叶绿体上数量较少;叶片细胞中的铅主要分布在质膜和液泡膜上,细胞壁中的铅较少。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S571.1

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