收藏本站
《中国林业科学研究院》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多年生黑麦草对重金属镉的抗性机理研究

刘俊祥  
【摘要】:本文研究了多年生黑麦草(Lolium perenne)对镉的积累特性和Cd~(2+)对多年生黑麦草的毒性效应,在此基础上,证明了谷胱甘肽和植物络合素在多年生黑麦草中对Cd~(2+)的解毒作用,并通过外源GSH的调节达到了提高多年生黑麦草对Cd~(2+)抗性的目的,得到的主要结果如下。 1.5、10、20mg/LCd~(2+)处理多年生黑麦草18天,根中的镉浓度分别为4.65、4.71、6.21mg/gDW,地上部的镉浓度分别为0.34、0.43、0.62mg/gDW,镉转运系数分别为0.07、0.09、0.10,地上部镉的富集系数分别为67.68、43.15、31.22,地上部镉的分布比例分别为27.05%、32.24%、42.52%,地上部积累镉的总量分别为0.20、0.24、0.31mg/10株。随着Cd~(2+)处理浓度的升高,多年生黑麦草对镉的转运系数、镉在地上部的分布比例和地上部镉的富集总量显著升高,多年生黑麦草对镉表现出持续富集的能力。多年生黑麦草地上部的镉富集浓度超过了镉超富集植物要求的100mg/kg的标准,但转运系数小于1,因此,多年生黑麦草仍属于镉的高积累植物,而不是超富集植物。 2.对多年生黑麦草进行0(CK)、5、10、20mg/LCd~(2+)处理,多年生黑麦草的生长速率受Cd~(2+)的显著影响,处理后18天,5、10、20mg/LCd~(2+)处理分别较对照显著下降了33.94%、45.23%、53.89%。Cd~(2+)处理下,多年生黑麦草植株的含水量、地上部生物量、地下部生物量和根冠比均较对照显著降低。多年生黑麦草根系的各项生长参数均受Cd~(2+)的显著抑制。Cd~(2+)处理下,地上部的钾、镁浓度较对照显著降低。 3.5mg/LCd~(2+)处理多年生黑麦草6天,结果表明Cd~(2+)处理未导致光合色素含量的变化,气体交换参数和叶绿素荧光参数均受到显著的影响。Pn在处理后3和6天分别较0天显著下降了24.4%和23.4%,非气孔因素对Pn的降低起到了主要作用。实际光化学效率(ΦPSII)、相对电子传递效率(rETR)和光化学淬灭系数(qP)在处理后6d较0天显著下降,叶片PSII的光化学反应能力显著降低。非光化学淬灭系数(qN)和调节性能量耗散(Y(NPQ))在处理后6d显著升高,能量热耗散的加强起到了光保护的作用。 4.5mg/LCd~(2+)处理多年生黑麦草6天,叶片中的GSH浓度逐渐升高,根系中的谷胱甘肽浓度先升高后降低,植物络合素合成速度的加快导致了谷胱甘肽的过度消耗。随着Cd~(2+)处理时间的延长,多年生黑麦草根系和叶片中的植物络合素浓度逐渐升高,根系中植物络合素的浓度要大于叶片。Cd~(2+)处理下,多年生黑麦草根系中PC3的巯基占总巯基数量的比例最大,处理后6天占总巯基的83.35%,叶片中GSH的巯基比例最大,处理后6天占总巯基数量的46.08%。多年生黑麦草根、叶中总巯基(T-SH)的浓度随着处理时间的延长显著升高,根中总巯基的浓度与镉浓度极显著正相关。 5.对5mg/LCd~(2+)处理的多年生黑麦草施加外源GSH,结果表明外源GSH的调节可提高多年生黑麦草对Cd~(2+)的抗性。外源GSH促进了Cd~(2+)胁迫下多年生黑麦草的生长,处理后24天,Cd~(2+)+0.5mMG、 Cd~(2+)+1mMG处理下的地上部、地下部生物量和根冠比均较Cd~(2+)处理显著升高。外源GSH减轻了根系的氧化胁迫,处理后12天,Cd~(2+)+0.5mMG、Cd~(2+)+1mMG处理下根中的MDA含量较Cd~(2+)处理显著降低。外源GSH减轻了Cd~(2+)对Ca~(2+)吸收的抑制作用,提高了Cd~(2+)处理下多年生黑麦草的光合能力。 6.对5mg/LCd~(2+)处理的多年生黑麦草施加外源GSH抑制剂(BSO),结果表明,Cd~(2+)+BSO处理下多年生黑麦草叶绿素b、类胡萝卜素含量较Cd~(2+)处理显著降低,植物络合素对光合色素具有保护作用;根、叶中的MDA含量显著高于Cd~(2+)处理;叶中的SOD、POD、CAT、APX、MDHAR、GR、GPX活性和根中的POD、CAT活性均低于Cd~(2+)处理;在多年生黑麦草的叶片和根系中,Cd~(2+)BSO处理下的ASA的含量较Cd~(2+)处理降低,DHA的含量较Cd~(2+)处理升高;谷胱甘肽和植物络合素对Cd~(2+)胁迫下多年生黑麦草的抗氧化系统有保护作用,进而减轻了Cd~(2+)导致的氧化胁迫。处理后24天,BSO显著降低了Cd~(2+)处理下多年生黑麦草的Pn、Gs、和Tr,地上部的Mg浓度和根系中的K浓度亦较Cd~(2+)处理显著降低。Cd~(2+)+BSO处理下的多年生黑麦草地下部生物量和根冠比均较Cd~(2+)处理降低,处理后6、12、24天,地下部生物量分别较Cd~(2+)处理下降了3.65%、3.77%和17.86%,根冠比分别较Cd~(2+)处理下降了5.00%、5.56%和22.22%。Cd~(2+)+BSO处理下,多年生黑麦草根系、叶片中的Cd浓度均较Cd~(2+)处理降低,Cd转运系数较Cd~(2+)处理升高,GSH和PCs参与了多年生黑麦草对Cd~(2+)的吸收和转运。 综上,本研究评价了多年生黑麦草对Cd的富集能力,探明了Cd~(2+)对多年生黑麦草的毒性效应,建立了外施GSH提高Cd~(2+)抗性的方法,最终揭示了GSH代谢在多年生黑麦草抗Cd~(2+)机理中的作用。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S688.4

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄增荣;隆小华;刘兆普;耿守保;叶慧君;陆艳;;KNO_3对NaCl胁迫下两菊芋品种幼苗生长及光合能力的影响[J];草业学报;2011年01期
2 莫亿伟;郭振飞;谢江辉;;温度胁迫对柱花草叶绿素荧光参数和光合速率的影响[J];草业学报;2011年01期
3 邹丽娜;周志宇;颜淑云;秦彧;;盐分胁迫对紫穗槐幼苗生理生化特性的影响[J];草业学报;2011年03期
4 陈坤明,宫海军,王锁民;植物谷胱甘肽代谢与环境胁迫[J];西北植物学报;2004年06期
5 鲁艳;李新荣;何明珠;苏延桂;曾凡江;;重金属对盐生草光合生理生长特性的影响[J];西北植物学报;2011年02期
6 徐信兰;陈少微;胡晓颖;;重金属污染对植物超微结构的影响[J];电子显微学报;2006年S1期
7 秦天才,阮捷,王腊娇;镉对植物光合作用的影响[J];环境科学与技术;2000年S1期
8 孙琴,倪吾钟,杨肖娥;超积累植物体内的小分子螯合物质及其生理作用[J];广东微量元素科学;2001年05期
9 徐勤松,施国新,杜开和;六价铬污染对水车前叶片生理生化及细胞超微结构的影响[J];广西植物;2002年01期
10 刘云国,汤春芳,曾光明,徐卫华,李程峰;镉诱导萝卜幼苗活性氧产生、脂质过氧化和抗氧化酶活性的变化(英文)[J];广西植物;2005年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邱廷省,王俊峰,罗仙平;重金属污染土壤治理技术应用现状与展望[J];四川有色金属;2003年02期
2 温华,魏世强;镉污染土壤植物萃取技术的研究进展[J];四川有色金属;2005年02期
3 徐伟红;郭卫华;徐飞;王仁卿;;三种枣树叶绿素荧光参数的日变化[J];山东农业科学;2007年02期
4 周梅;赵炎;盖树鹏;郑国生;;三种不同衰老类型牡丹叶片叶绿素荧光特性的比较[J];山东农业科学;2008年03期
5 曹克友;魏佑营;吴静;王军伟;魏秉培;邱红;;低温弱光胁迫对辣椒CMS三系幼苗光合特性与叶绿素含量的影响[J];山东农业科学;2008年06期
6 孙哲;吴宏霞;唐丽娜;戚桂军;邹仁峰;赵丰玲;;镉对三种主要农作物毒害效应的研究进展[J];山东农业科学;2009年11期
7 赵逢涛;王宗文;王景会;申贵芳;韩宗福;李汝忠;;鲁棉研21号高产稳产生理特性研究[J];山东农业科学;2010年02期
8 许丽娟;张金恒;李大鹏;姚振旋;吕永亮;田保光;姜肸;;水稻叶绿素敏感波段选择方法的研究[J];山东农业科学;2010年10期
9 康晓飞;郭先锋;许世磊;宋春花;;夏季遮光对川赤芍光合特性的影响[J];山东农业科学;2011年03期
10 赵传麟;王磊;刘瑞伟;;西葫芦光系统Ⅱ耐热性研究[J];山东农业科学;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈冲;石雪晖;罗彬彬;;设施栽培葡萄果实膨大期光合特性研究[A];园艺学文集5[C];2010年
2 陈栋;李靖;谢红江;孙淑霞;涂美艳;江国良;陈昆松;张波;;程序降温对枇杷果实贮藏生理指标的影响初探[A];第五届全国枇杷学术研讨会论文(摘要)集[C];2011年
3 陈丽平;赵方贵;李敏;杨延杰;陈宁;;几种蔬菜根浸提液对黄瓜幼苗的化感作用[A];山东园艺学会第七次会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2011年
4 刘瑞峰;贾桂霞;曹玲玲;;温室弱光条件下6个百合品种光合性能的比较研究[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
5 刘俊祥;徐旭;孙振元;钱永强;苏群达;;二月蓝(Orychophragmus violaceus)对镉、铅胁迫的响应[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
6 袁慧红;陈菁珏;吴昀;郑日如;常乐;夏宜平;;五种野生宿根花卉的耐阴性研究[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
7 秦建桥;罗育池;阮文刚;刘源锋;;粤北大宝山铅锌矿区土壤—五节芒(Miscanthus floridulus)植物体系的微生物特征研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
8 张玉;宋翠艳;刘海涛;孙伟男;;达里诺尔湖和岗更湖瓦氏雅罗抗氧化酶的研究[A];第三届全国现代生态渔业管理与技术研究[C];2011年
9 王英辉;祁士华;陈学军;;金属矿山废弃地重金属污染的植物修复治理技术[A];矿山企业节能减排与循环经济高峰论坛论文集[C];2010年
10 王瑞玲;秦文;丁捷;李莹露;;两种病原菌对贮藏期红阳猕猴桃品质的影响[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊忠;施氮对高产夏玉米源库代谢特征的调控[D];甘肃农业大学;2010年
2 杨江山;保护性耕作对旱区小麦—菘蓝轮作土壤生态及作物生理特性的影响[D];甘肃农业大学;2010年
3 李瑛;延迟荧光信息处理技术在植物光合及逆境生理检测中的应用[D];大连海事大学;2010年
4 李玉华;高山离子芥再生苗响应低温和干旱的生理机制研究[D];兰州大学;2010年
5 彭祺;镧对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗内源激素与类黄酮代谢影响[D];江南大学;2010年
6 张秀娟;亚热带常绿叶林光能和水分利用效率研究[D];北京林业大学;2011年
7 王俊峰;氮、水和温度对羊草有性生殖及克隆生长的影响[D];东北师范大学;2010年
8 王爱芳;干旱胁迫下白皮松苗木电阻抗及生理指标的比较研究[D];河北农业大学;2010年
9 傅晓萍;美洲商陆镉吸收和耐性机理研究[D];浙江大学;2011年
10 田生科;超积累东南景天(Sedum alfredii Hance)对重金属(Zn/Cd/Pb)的解毒机制[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 翟静雅;猪粪农用对土壤—小麦系统中镉迁移的影响[D];华中农业大学;2010年
2 宋俊英;芸薹属植物对砷胁迫的反应及其机理研究[D];华中农业大学;2010年
3 骆雪姣;棉花不同密度效应研究[D];华中农业大学;2010年
4 刘燕红;改良剂调控对海州香薷修复铜镉复合污染红壤的影响[D];南昌航空大学;2010年
5 罗娇赢;哈尔滨市城郊菜地土壤重金属污染的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 任立研;大环江沿岸典型污染区土壤改良技术及对芥菜品质的影响研究[D];广西师范学院;2010年
7 冯玖玲;杜氏盐藻RbcS基因家族新成员的克隆及功能研究[D];郑州大学;2010年
8 林少航;外源甲基紫精对盐胁迫下黄瓜叶片抗氧化酶与DNA甲基化的影响[D];山东农业大学;2010年
9 陈志明;不同改良剂修复重金属铬污染土壤的研究[D];山东农业大学;2010年
10 敬佩;茶皂素在土壤重金属镉、锌污染修复中的效应研究[D];山东农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 温华,魏世强;镉污染土壤植物萃取技术的研究进展[J];四川有色金属;2005年02期
2 罗友进;王子芳;高明;;复合污染下土壤质量评价的生物学指标研究进展[J];安徽农业科学;2007年19期
3 居婷;张春华;胡延玲;葛滢;;水稻对镉的吸收转运与耐性的关系研究[J];安徽农业科学;2008年09期
4 刘丹梅;姜吉禹;杨君;;菊芋的生态功能研究[J];北方园艺;2009年10期
5 莫亿伟;郭振飞;;温度胁迫对苜蓿和柱花草光合作用及N还原的影响[J];草地学报;2008年01期
6 刘延吉;张珊珊;田晓艳;任大明;;盐胁迫对NHC牧草叶片保护酶系统,MDA含量及膜透性的影响[J];草原与草坪;2008年02期
7 时连辉,牟志美,姚健;不同桑树品种在土壤水分胁迫下膜伤害和保护酶活性变化[J];蚕业科学;2005年01期
8 王慧忠,何翠屏,赵楠;镉对草坪植物生长特性及生物量的影响[J];草业科学;2003年05期
9 王慧忠,何翠屏,赵楠;铅对草坪植物生物量与叶绿素水平的影响[J];草业科学;2003年06期
10 王玉祥;张博;王涛;;盐胁迫对苜蓿叶绿素、甜菜碱含量和细胞膜透性的影响[J];草业科学;2009年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘琳;;喷施多效唑对盆栽多年生黑麦草坪草的影响[J];北方园艺;2008年04期
2 今田贵子 ,Khorshid Razmjoo ,平野纯子 ,金子诚二·石进龙一 ,董世魁;多年生黑麦草栽培品种对高温协迫的反应[J];草原与草坪;1996年04期
3 孔凤芹;;介绍两个高营养饲草品种[J];专业户;2002年10期
4 边秀举,李会彬,赵炳祥,胡林;两种缓效肥对黑麦草草坪应用效果初探[J];园艺学报;2005年05期
5 李江遐;蒋立科;;木霉菌在坪用黑麦草上的应用效果初报[J];草业科学;2006年01期
6 冯霞;孙振元;韩蕾;彭镇华;;多年生黑麦草体细胞无性系变异分析[J];核农学报;2006年01期
7 向佐湘;陈小荣;蒋文君;张志飞;;矮必施对多年生黑麦草主要生长特性的影响[J];湖南农业科学;2006年05期
8 吴丽芳;;N、P、K三种元素对无土草坪成坪的影响[J];青海草业;2009年04期
9 王跃栋;刘自学;苏爱莲;;多年生黑麦草草坪蒸散量与草坪质量关系研究[J];草原与草坪;2011年03期
10 王明生;多年生黑麦草锈病及网斑病的防治研究[J];贵州农业科学;1987年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马欣荣;孙振元;蒋昌顺;张燕;陈筑;谈心;张义正;;抗旱基因DREB转化多年生黑麦草(Lolium perenne L.)研究[A];中国细胞生物学学会2005年学术大会、青年学术研讨会论文摘要集[C];2005年
2 马欣荣;杨晓娟;陈静;邓光兵;潘志芬;余懋群;;根癌农杆菌介导的多年生黑麦草的遗传转化[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
3 毛萍;杨宏;蒋彬;乔定君;邓霄禹;胡可;马欣荣;;木糖对多年生黑麦草愈伤组织生长的影响[A];中国草学会青年工作委员会学术研讨会论文集(上册)[C];2010年
4 彭莉莉;李静;马云飞;宋运淳;李立家;;rDNA位点在黑麦草之间的可变性[A];湖北省遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2004年
5 李雪;韩烈保;曾会明;;多年生黑麦草高频再生体系的建立[A];中国草学会草坪专业委员会第六届全国会员代表大会及第九次学术研讨会论文汇编[C];2004年
6 石屹;姜鹏超;常平;元建;郭先锋;;绿肥还田对烟叶产质量及土壤性状的影响[A];中国烟草学会2006年学术年会论文集[C];2007年
7 白史且;肖飙;盘朝帮;田夫;韩烈保;;坪用多年生黑麦草在成都的引种适应性研究[A];四川草业科技十年进展[C];2004年
8 彭丽梅;孙振元;赵梁军;韩蕾;巨关升;钱永强;;多年生黑麦草愈伤组织航天搭载后再生植株生长性状的变异研究[A];中国观赏园艺研究进展(2010)[C];2010年
9 张振霞;杜雪玲;;农杆菌介导多年生黑麦草遗传转化条件的优化研究[A];2005年全国植物逆境生理与分子生物学研讨会论文摘要汇编[C];2005年
10 梁玮莎;易建平;周而勋;;高羊茅和多年生黑麦草内生真菌的分子检测[A];第二届菌物教学科研研讨会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨凌金道种苗站 刘原;多年生黑麦草的栽培[N];陕西科技报;2002年
2 ;多年生黑麦草[N];农民日报;2001年
3 黄亚彬;卡特多年生黑麦草[N];中国花卉报;2004年
4 ;卓越[N];中国畜牧报;2004年
5 ;优质高效的多年生黑麦草[N];中国畜牧水产报;2001年
6 程霞   ;时尚四号多年生黑麦草[N];中国花卉报;2004年
7 陈索杰;牧草型多年生黑麦草(Perennial ryegrass)[N];农民日报;2002年
8 陈素杰;牧草型多年生黑麦草[N];农民日报;2002年
9 百绿;顶峰Ⅱ多年生黑麦草[N];中国花卉报;2005年
10 河北省饲草饲料工作站 张焕强研究员;黑麦草[N];河北农民报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘俊祥;多年生黑麦草对重金属镉的抗性机理研究[D];中国林业科学研究院;2012年
2 包永霞;转DREBIA基因和转BADH-CMO基因多年生黑麦草矮化机理与抗逆性研究[D];北京林业大学;2012年
3 冯霞;多年生黑麦草人工诱发变异的多态性分析与鉴定[D];中国林业科学研究院;2005年
4 张颖;种带真菌对多年生黑麦草(Lolium Perenne L.)种子质量的影响[D];中国农业大学;2005年
5 谢明吉;多年生黑麦草(Lolium perenne L.)对菲的吸收和生理响应[D];厦门大学;2008年
6 李雪;多年生黑麦草基因转化与抗旱性遗传改良研究[D];北京林业大学;2008年
7 蔡能;外源bar+nas双价基因转化多年生黑麦草的研究[D];湖南农业大学;2008年
8 王慧忠;匍匐翦股颖和多年生黑麦草对镉、铅胁迫的响应及部分基因表达调控机理研究[D];四川农业大学;2006年
9 尹淑霞;空间飞行与γ射线辐射对草坪草诱变效应研究[D];北京林业大学;2005年
10 杨剑;豆粕的萌前除草活性及其对土壤微生物的生态效应[D];厦门大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶小丽;高温胁迫下多年生黑麦草生理生化特性研究[D];江西农业大学;2012年
2 翟飞飞;多年生黑麦草诱变株系的抗寒性评价[D];中国林业科学研究院;2013年
3 王宇灵;不同养护管理措施对多年生黑麦草扩展性的影响[D];甘肃农业大学;2010年
4 马秀杰;外施植物生长调节剂对多年生黑麦草低温和干旱胁迫生理响应研究[D];北京林业大学;2012年
5 宋晓芳;干旱、盐胁迫下低温处理对多年生黑麦草种子萌发的影响[D];西北农林科技大学;2013年
6 曾升坚;多年生黑麦草再生体系的建立及农杆菌介导的小鼠金属硫蛋白(MT)基因遗传转化体系的研究[D];扬州大学;2010年
7 田路;多年生黑麦草空间诱变突变体抗旱性与抗寒性评价[D];中国林业科学研究院;2012年
8 陈季琴;多年生黑麦草组培再生体系的研究[D];北京林业大学;2004年
9 杨成民;基因枪轰击法获得转P5CS基因黑麦草植株[D];内蒙古农业大学;2004年
10 杜雪玲;多年生黑麦草和结缕草再生体系及以农杆菌为介导的抗草甘瞵遗传转化体系建立的研究[D];甘肃农业大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026