生菜cd胁迫与叶绿素荧光动力学参数计量关系的初步探究生菜cd胁迫与叶绿素荧光动力学参数计量关系的初步探究(附件)【字数：9814】
为确定生菜受Cd胁迫的作用位点及可靠指标，本实验以意大利生菜为实验材料，以快速叶绿素荧光诱导动力学分析为探索方式，遵循单一变量原则，探究了测生菜荧光的最适叶位及Cd胁迫对生菜生长、光合作用及光合机构的影响。实验发现测生菜荧光的最适叶位为中位叶（第6叶）；在一定镉处理浓度范围内（≤20μM），生菜地上部分Cd积累量随处理浓度的升高而升高，此时参数反应中心密度（RC/CSo）与生菜地上部分Cd积累量存在线性关系；在20μM时，生菜地上部分Cd积累浓度达到阈值；Cd胁迫时，生菜捕光色素捕获光能（ABS/CSo）降低，有活性的光系统（RC/CSo）数量降低，光系统PSⅡ捕获能量（TR/CSo）减少，用于电子传递的能量（ET/CSo）降低；高浓度Cd胁迫（20μM）下，生菜光系统光化学效率显著降低，低浓度时无显著变化。本探究确定生菜Cd胁迫的主要位点在叶绿素的生物合成，RC/CSo可作为探究生菜Cd胁迫程度的可靠指标。本研究将为探究田间生菜Cd积累及外源激素处理对Cd胁迫影响提供可靠指标。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 2
引言 2
1 材料与方法 3
植物材料与生长条件 3
方法 3
预实验 3
正式实验 3
探究实验3
叶绿素荧光参数测量和JIP测试分析 3
Cd元素含量测定 4
气体交换参数与叶绿素含量测定 4
数据分析 4
结果与分析 5
检测生菜叶绿素荧光的最适叶位 5
生菜Cd胁迫的最大处理浓度5
Cd胁迫对生菜叶绿素荧光参数的影响 7
Cd胁迫对生菜单位面积量子效率及光合结构比活性的影响 7
Cd胁迫对生菜PSⅡ反应中心的影响 7
叶绿素荧光参数数值的变化与Cd积累量的关系 8
Cd胁迫对生菜光合及蒸腾作用的影响 9
外源施加EBR后RC/CSo与镉胁迫的关系 9
讨论 10
生菜地上部分Cd积累量在20μM Cd处理出现阈值的机理探究10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
RC/CSo作为指标检测生菜体内镉积累量的可行性分析10
Cd胁迫降低生菜净光合速率的机理探究 11
Cd胁迫对生菜光合结构的影响 11
总结 13
致谢 13
参考文献 13
生菜Cd胁迫与叶绿素荧光动力学参数计量关系的初步探究
引言
引言
随着工业活动的快速发展，重金属在环境中大量累积[1]。非必需重金属会对农业土壤和生态环境造成严重的污染，其毒性会引起植物形态、生理、生化和超微结构的变化，并通过经济作物的积累作用流入食物链，进而对人类健康造成威胁[2]。
在所有非必需重金属中，Cd由于其潜在毒性及在土壤植物系统中的流动性，已成为植物营养学和土壤科学研究中最受关注的重金属之一[3]。蔬菜中Cd的积累是威胁全球人类健康的重要环境问题之一，研究蔬菜对Cd胁迫的反应有重要的生态意义[3]。目前，已有诸多实验表明，Cd胁迫降低蔬菜的生物量、光合作用、产量以及质量，引起植物矿质营养的转变[3]。过量的Cd严重影响植物根的形态和生长[4]，通过产生可以破坏抗氧化酶系统的相关活性氧（ROS），引起蔬菜的氧化胁迫[5]。同时，植物对Cd胁迫的反应在不同的蔬菜、蔬菜基因型和类型之间有很大的变化[6]。
生菜（Lactuca sativa L．）作为一种富含矿物质和维生素的蔬菜，由于其具有较高的营养价值而被大众广泛食用。有研究发现，在受Cd污染的土壤中，多叶蔬菜比水果和谷物自然积累更高水平的Cd，对食品安全构成威胁[7]。因此，探究Cd胁迫下生菜叶绿素荧光参数的变化具有一定的生物学意义和经济价值。
叶绿素荧光是探测和分析植物光合作用的重要手段，是研究植物光合生理状况以及植物与逆境胁迫关系的主要方式之一[8]。根据能量流动模型（图1），植物光合机构吸收的能量，一部分以热能和荧光的形式耗散，另一部分则被反应中心所捕获，进行电子传递[8]。植物光合作用的线性电子传递是由PSI和PSⅡ协同完成的，因此无论是PS I亦或是PSⅡ受损，或是二者之间的协调性被打破，均会导致光合能力的下降[9]。在非生物胁迫中，植物体通常会产生过量的活性氧，对PSⅡ供体侧、受体侧以及反应中心造成不利影响，进而引起光合作用的光抑制[10]。通过对快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的分析可推断PSⅡ的原初光化学反应及光合机构的结构和状态等的变化[11]。通常情况下，在植物与非生物胁迫关系的探究中，与PSⅡ电子传递相关的参数可作为检测植物毒性的良好指标[12]。如PSⅡ光化学效率(Fv/ Fm)被认为是表明光抑制程度的良好指标，常常被应用于植物的非生物胁迫探究中，用以分析不同胁迫对植物光合作用的影响[13]，但具体使用哪种或哪类参数作为检测植物毒性的指标还需视植物种类及受胁迫类型而定[12]。如短时间（24h）暴露于氧化铜颗粒的浮萍，有效的PSⅡ量子产量（PSⅡ）是检测毒性的可靠指标，Fv/Fm不受影响；然而，长期暴露于重金属Cr的浮萍，Fv/Fm和Fv/Fo均表现出明显的剂量依赖性降低[12]。
油菜素内酯（brassinoteroid，简称BR）是广泛存在于植物中的一类激素，其在植物根、茎、叶、花、果实、种子等各个组织器官中均能检测到。适量的BRs不仅能够促进植物的生长发育，还在植物生物胁迫与非生物胁迫中发挥着重要的作用[14]。
关于生菜与Cd胁迫的关系已有不少研究，但具体使用哪一个或哪一类参数作为指标来检测生菜受Cd胁迫影响的程度未曾有具体说明。因此，本实验以意大利生菜为实验材料，以快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析为主要方式，遵循单一变量原则，确定检测生菜受Cd胁迫影响的检测指标，以期方便今后对田间生菜Cd积累量的检测，为今后探究外源激素对生菜Cd胁迫的影响提供可靠指标。在此基础上，本文还探究了Cd对生菜生长发育及光合机构的影响机理。
/
图1. 高度简化的能量在光合器官中的流动模型
Fig.1 A highly simplified scheme for the energy cascade from light absorption to electron transport
材料与方法
植物材料与生长条件
将江苏省农科院（中国南京）获得的生菜（Lactuca sativa L.）种子置于用蛭石填充的托盘中，在25℃的气候室中诱导发芽。 在7天后选择均匀大小的幼苗（两叶一心），移植在含有400mL Hoagland营养液（pH6.0）的塑料杯（每杯三株植物）中。将所选幼苗放置在25/20℃（白天/夜晚）的气候温度下孵育，光照强度为600μmolm2 s1，光照周期为12 h。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 2
引言 2
1 材料与方法 3
植物材料与生长条件 3
方法 3
预实验 3
正式实验 3
探究实验3
叶绿素荧光参数测量和JIP测试分析 3
Cd元素含量测定 4
气体交换参数与叶绿素含量测定 4
数据分析 4
结果与分析 5
检测生菜叶绿素荧光的最适叶位 5
生菜Cd胁迫的最大处理浓度5
Cd胁迫对生菜叶绿素荧光参数的影响 7
Cd胁迫对生菜单位面积量子效率及光合结构比活性的影响 7
Cd胁迫对生菜PSⅡ反应中心的影响 7
叶绿素荧光参数数值的变化与Cd积累量的关系 8
Cd胁迫对生菜光合及蒸腾作用的影响 9
外源施加EBR后RC/CSo与镉胁迫的关系 9
讨论 10
生菜地上部分Cd积累量在20μM Cd处理出现阈值的机理探究10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
RC/CSo作为指标检测生菜体内镉积累量的可行性分析10
Cd胁迫降低生菜净光合速率的机理探究 11
Cd胁迫对生菜光合结构的影响 11
总结 13
致谢 13
参考文献 13
生菜Cd胁迫与叶绿素荧光动力学参数计量关系的初步探究
引言
引言
随着工业活动的快速发展，重金属在环境中大量累积[1]。非必需重金属会对农业土壤和生态环境造成严重的污染，其毒性会引起植物形态、生理、生化和超微结构的变化，并通过经济作物的积累作用流入食物链，进而对人类健康造成威胁[2]。
在所有非必需重金属中，Cd由于其潜在毒性及在土壤植物系统中的流动性，已成为植物营养学和土壤科学研究中最受关注的重金属之一[3]。蔬菜中Cd的积累是威胁全球人类健康的重要环境问题之一，研究蔬菜对Cd胁迫的反应有重要的生态意义[3]。目前，已有诸多实验表明，Cd胁迫降低蔬菜的生物量、光合作用、产量以及质量，引起植物矿质营养的转变[3]。过量的Cd严重影响植物根的形态和生长[4]，通过产生可以破坏抗氧化酶系统的相关活性氧（ROS），引起蔬菜的氧化胁迫[5]。同时，植物对Cd胁迫的反应在不同的蔬菜、蔬菜基因型和类型之间有很大的变化[6]。
生菜（Lactuca sativa L．）作为一种富含矿物质和维生素的蔬菜，由于其具有较高的营养价值而被大众广泛食用。有研究发现，在受Cd污染的土壤中，多叶蔬菜比水果和谷物自然积累更高水平的Cd，对食品安全构成威胁[7]。因此，探究Cd胁迫下生菜叶绿素荧光参数的变化具有一定的生物学意义和经济价值。
叶绿素荧光是探测和分析植物光合作用的重要手段，是研究植物光合生理状况以及植物与逆境胁迫关系的主要方式之一[8]。根据能量流动模型（图1），植物光合机构吸收的能量，一部分以热能和荧光的形式耗散，另一部分则被反应中心所捕获，进行电子传递[8]。植物光合作用的线性电子传递是由PSI和PSⅡ协同完成的，因此无论是PS I亦或是PSⅡ受损，或是二者之间的协调性被打破，均会导致光合能力的下降[9]。在非生物胁迫中，植物体通常会产生过量的活性氧，对PSⅡ供体侧、受体侧以及反应中心造成不利影响，进而引起光合作用的光抑制[10]。通过对快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的分析可推断PSⅡ的原初光化学反应及光合机构的结构和状态等的变化[11]。通常情况下，在植物与非生物胁迫关系的探究中，与PSⅡ电子传递相关的参数可作为检测植物毒性的良好指标[12]。如PSⅡ光化学效率(Fv/ Fm)被认为是表明光抑制程度的良好指标，常常被应用于植物的非生物胁迫探究中，用以分析不同胁迫对植物光合作用的影响[13]，但具体使用哪种或哪类参数作为检测植物毒性的指标还需视植物种类及受胁迫类型而定[12]。如短时间（24h）暴露于氧化铜颗粒的浮萍，有效的PSⅡ量子产量（PSⅡ）是检测毒性的可靠指标，Fv/Fm不受影响；然而，长期暴露于重金属Cr的浮萍，Fv/Fm和Fv/Fo均表现出明显的剂量依赖性降低[12]。
油菜素内酯（brassinoteroid，简称BR）是广泛存在于植物中的一类激素，其在植物根、茎、叶、花、果实、种子等各个组织器官中均能检测到。适量的BRs不仅能够促进植物的生长发育，还在植物生物胁迫与非生物胁迫中发挥着重要的作用[14]。
关于生菜与Cd胁迫的关系已有不少研究，但具体使用哪一个或哪一类参数作为指标来检测生菜受Cd胁迫影响的程度未曾有具体说明。因此，本实验以意大利生菜为实验材料，以快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析为主要方式，遵循单一变量原则，确定检测生菜受Cd胁迫影响的检测指标，以期方便今后对田间生菜Cd积累量的检测，为今后探究外源激素对生菜Cd胁迫的影响提供可靠指标。在此基础上，本文还探究了Cd对生菜生长发育及光合机构的影响机理。
/
图1. 高度简化的能量在光合器官中的流动模型
Fig.1 A highly simplified scheme for the energy cascade from light absorption to electron transport
材料与方法
植物材料与生长条件
将江苏省农科院（中国南京）获得的生菜（Lactuca sativa L.）种子置于用蛭石填充的托盘中，在25℃的气候室中诱导发芽。 在7天后选择均匀大小的幼苗（两叶一心），移植在含有400mL Hoagland营养液（pH6.0）的塑料杯（每杯三株植物）中。将所选幼苗放置在25/20℃（白天/夜晚）的气候温度下孵育，光照强度为600μmolm2 s1，光照周期为12 h。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/swgc/smkx/15.html
