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水生观赏植物抗水体重金属污染机理及其快繁技术研究

许彩霞  
【摘要】:水生观赏植物是营造水体景观和湿地景观不可缺少的要素,而且还能吸收、积累水体中的重金属元素,净化水质。因此,利用水生观赏植物构建人工污水处理系统,不仅达到去污的目的,同时也营造了优美的水体景观。 本文在对南京、上海、杭州三个地区的实地应用调查基础上,以菖蒲、美人蕉、花叶芦竹、黄菖蒲等观赏价值较高的8 种水生观赏植物为实验材料,研究其对水体重金属污染的抗逆性。针对抗性较强的种(菖蒲、美人蕉)和抗性较弱的种(花叶芦竹)着重系统研究了重金属防御的关键性因子——保护酶系统、重金属的重要副产物——活性氧的影响和它们之间的关系、植株对重金属的富集能力,探讨了水生观赏植物在重金属污染中的防御机理。并运用层次分析法从抗逆性、观赏价值等方面对这8 种水生观赏植物作了进一步的综合评价,推选出三种优良的水生观赏植物新品种进行了组织培养技术研究。研究的结果表明: 1.八种水生观赏植物当中,菖蒲、水葱、美人蕉对重金属汞、镉有很强的抗性,花叶芦竹对汞离子污染的抗性最弱。两种重金属离子中,汞离子对植物的毒害作用大于镉离子。 2.三种植物(菖蒲、美人蕉、花叶芦竹)在重金属污染中有着共同的防御途径:低浓度污染中,重金属离子诱导出活性氧启动植株体内的防御反应,保护酶系统能起到有效的抵抗作用。较高浓度的污染中,重金属离子和未被保护酶系统清除的活性氧共同作用导致植物细胞膜受损,植株生长停止、甚至死亡。 3.在重金属污染中,三种植物有相同的防御机制:植物通过根系对重金属离子的束缚,阻碍重金属在植株体内的运输,从而避免重金属对植株叶片等其他器官的伤害;重金属在植株根部的大量富集被认为是植株抵抗重金属毒害的特殊机制。 4.八种水生观赏植物的综合评价结果表明,美人蕉、菖蒲、黄菖蒲不仅具有较强的抗逆性,且综合评价优于其他水生观赏植物。在此基础上,推选出3 种新优的水生观赏植物:花叶菖蒲、金叶黄菖蒲、花叶美人蕉,不仅叶色艳丽,其抗寒性、耐污性等方面与原种不差上下,具有很大的应用潜力。 5.针对上述新优水生观赏植物繁殖速度慢,市场需求量大的矛盾,进行了新优水生观赏植物组织培养技术的研究。主要结果如下: (1)花叶菖蒲在不定芽诱导时,外植体的取材时期对芽的分化率和增殖效果影响较大,以春季取材为最佳。MS 培养基附加6-BA5mg/l 与NAA0.5mg/l 有利于不定芽的分化增殖,平均每芽增殖6.0 倍左右。为了获得健壮的生根苗,在接种生根前,先在空白MS培养基上培养一代,后进行生根诱导。NAA 对花叶菖蒲试管苗的生根效果较IBA 好,以0.5mg/l浓度时,生根率最高、生根效果最理想。 (2)金叶黄菖蒲无论是芽诱导还是花梗诱导,均以MS 培养基附加低浓度的6-BA(1mg/l)与IBA0.1mg/l 为最佳,平均每芽增殖2.85 倍。NAA 被证明抑制不定芽的分化增殖,但在试管苗的生根实验中有利于试管苗的生根诱导。在实验中发现,试管苗的玻


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