丛枝菌根真菌-芦苇共生体系对锌镉胁迫的响应及转运机制研究

论文摘要

随着我国工农业的不断发展,我国土壤重金属污染问题日益恶化。镉是目前我国分布面积最广、影响最为严重的一种重金属污染形式,对土壤造成了严重的危害。同时镉和锌具有相似的结构和环境特征,两者经常同源伴生,使得镉污染问题变得更为复杂,如何安全经济有效的处理锌镉复合污染,已经成为保障土壤安全的迫切需求。为应对日益复杂的重金属污染问题,本研究构建丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungus）-芦苇共生系统,采用半水培盆栽实验对比分析锌镉污染下接种AMF对芦苇生长生理指标和体内重金属转运的影响以及相应耐受机制。本研究首先构建了稳定的AMF-芦苇共生关系,并在不同重金属胁迫下研究了AMF对芦苇生长生理、物质同化吸收的影响。研究表明,重金属胁迫会抑制芦苇的生长发育,而AM处理明显改善了重金属胁迫下芦苇的生物量,菌根依赖性为14.69%396.83%,且AMF均促进了芦苇根系生物量的分配。芦苇光响应拟合曲线均符合指数增长规律,而AMF显著提高了Pnmax,锌、镉和复合胁迫下最大增幅分别为368.29%、40.64%和166.40%。接种AMF均增加了芦苇的磷吸收量,这是AMF协助芦苇抵御重金属胁迫的策略之一。除此之外,AMF通过增加体内抗氧化酶活性来缓解重金属产生的氧化应激,而这种缓解机制与施加的重金属胁迫的种类和浓度有关。为了分析AMF对芦苇体内锌镉的作用机制,考察了不同重金属胁迫下芦苇体内的锌镉吸收转运情况。研究表明,共生体系应对不同重金属的吸收与转运策略并不相同。低浓度锌胁迫下AMF促进锌向地上部转运(TF增幅=48.532%59.739%),高浓度胁迫富集于根系(TF降幅=-41.332%-11.024%);而镉胁迫下AMF均将镉固定于根系(TF降幅=-32.946%-11.113%);低浓度复合胁迫下AMF增大了根系和叶片中锌的浓度,高浓度胁迫下降低了根系和叶片中锌的浓度,促进了锌在茎中的积累,但均降低了TFZn(TF降幅=-38.952%-2.382%);而无论胁迫高低,复合处理下AMF均降低了芦苇根系和叶片中镉的浓度。锌镉浓度在各营养器官中的分布均遵循:根>茎>叶,AMF并未改变芦苇对重金属吸收转运的整体规律。锌胁迫下,AMF通过生物稀释的作用增加芦苇总锌吸收量;镉胁迫下AMF通过生物富集作用增加了芦苇总镉吸收量。而复合胁迫下锌镉浓度均呈现低促高抑的现象,即低浓度胁迫下AMF增大芦苇体内锌镉浓度,高浓度胁迫下减低芦苇锌镉浓度。而就吸收量而言,AMF均增大了芦苇的总锌镉吸收量。可见,芦苇-菌根共生体系的构建不仅可缓解锌镉胁迫对芦苇生长发育的毒害作用,还可通过调节锌镉的转运来改善芦苇对锌镉的耐受吸收,为锌镉污染区的修复策略提供了新的理论支撑和技术支撑,并改善了传统植物修复技术的缺陷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•     1.1.1 课题研究背景
•     1.1.2 研究的目的和意义
•   1.2 重金属污染的研究进展
•     1.2.1 重金属污染研究现状
•     1.2.2 AMF-植物复合系统在重金属污染修复中的研究
•     1.2.3 目前存在的问题
•   1.3 课题来源及本文的主要研究内内容
•     1.3.1 课题来源
•     1.3.2 研究目的和意义
•     1.3.3 课题主要研究内容
• 第2章 材料与方法
•   2.1 实验材料与试剂仪器
•     2.1.1 实验材料
•     2.1.2 实验仪器与试剂
•   2.2 研究方法与手段
•     2.2.1 丛枝菌根真菌的扩繁方法
•     2.2.2 AMF-芦苇共生体系的构建
•     2.2.3 AMF侵染率的测定
•     2.2.4 芦苇生长指标的测定
•     2.2.5 芦苇光合作用相关参数的测定
•     2.2.6 芦苇体内元素分析
•     2.2.7 芦苇叶片抗氧化能力分析
•   2.3 数据分析
•     2.3.1 光响应曲线拟合分析
•     2.3.2 转运系数分析
•     2.3.3 显著性分析
• 第3章 共生系统对锌镉胁迫的生长及生理响应
•   3.1 引言
•   3.2 AMF-芦苇共生系统对锌胁迫的生长生理响应
•     3.2.1 锌胁迫对菌根侵染率的影响
•     3.2.2 共生系统的生长响应
•     3.2.3 AMF对芦苇空间构型的影响
•   3.3 AMF-芦苇共生系统对镉胁迫的生长生理响应
•     3.3.1 镉胁迫对菌根侵染率的影响
•     3.3.2 AMF-芦苇共生系统对镉胁迫的生长响应
•     3.3.3 AMF对芦苇空间构型的影响
•   3.4 AMF-芦苇共生系统对复合胁迫的生长生理响应
•     3.4.1 复合胁迫对菌根侵染率的影响
•     3.4.2 AMF-芦苇共生系统对复合胁迫的生长响应
•     3.4.3 AMF对芦苇空间构型的影响
•   3.5 复合胁迫和单一胁迫下共生体系生长响应的差异性分析
•   3.6 本章小结
• 第4章 共生系统的物质吸收与同化过程响应分析
•   4.1 引言
•   4.2 锌胁迫下共生系统的物质吸收与同化过程响应分析
•     4.2.1 共生系统的光合生理响应
•     4.2.2 AMF-芦苇共生系统对锌胁迫下磷吸收与分布的响应
•     4.2.3 AMF对芦苇叶片抗氧化酶活性的影响
•   4.3 锌胁迫下共生系统的物质吸收与同化过程响应分析
•     4.3.1 AMF-芦苇共生系统对镉胁迫的光合生理响应
•     4.3.2 AMF-芦苇共生系统对镉胁迫下磷吸收与分布的响应
•     4.3.3 AMF对芦苇叶片抗氧化酶活性的影响
•   4.4 复合胁迫下共生系统的物质吸收与同化过程响应分析
•     4.4.1 AMF-芦苇共生系统对复合胁迫的光合生理响应
•     4.4.2 AMF-芦苇共生系统对复合胁迫下磷吸收与分布的响应
•     4.4.3 AMF对芦苇叶片抗氧化酶活性的影响
•   4.5 本章小结
• 第5章 重金属体内分布和转运分析
•   5.1 引言
•   5.2 锌胁迫下AMF对锌元素在芦苇体内的分布和转运分析
•     5.2.1 AMF对芦苇各营养器官中锌浓度的影响
•     5.2.2 AMF对芦苇各营养器官中锌浓度百分和浓度的影响
•     5.2.3 AMF对芦苇锌吸收量和转运系数的影响
•   5.3 镉胁迫下AMF对镉元素在芦苇体内分布和转运分析
•     5.3.1 AMF对芦苇各营养器官中镉浓度的影响
•     5.3.2 AMF对芦苇各营养器官中镉浓度百分比及浓度的影响
•     5.3.3 AMF对芦苇镉吸收量和转运系数的影响
•   5.4 复合胁迫下AMF对锌镉元素在芦苇体内吸收和转运分析
•     5.4.1 AMF对芦苇各营养器官中锌镉浓度的影响
•     5.4.2 AMF对芦苇各营养器官中锌镉浓度百分及浓度的影响
•     5.4.3 AMF对芦苇锌镉吸收量和转运系数的影响
•   5.5 不同胁迫下AMF对芦苇锌镉吸收影响的差异性分析
•   5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和其他成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 油勇强

导师: 王立

关键词: 根内根孢囊霉,同源污染,芦苇,生物稀释,根系固定,重金属富集

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 哈尔滨工业大学

基金: 国家自然科学基金(31570505):菌根际微界面效应及其对宿主植物重金属转运过程的趋向调控机理

分类号: X17;X53

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004809

总页数: 91

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