黄花月见草根系分泌物对芝麻铜毒害作用的研究
黄花月见草根系分泌物对芝麻铜毒害作用的研究[20200614165844]
摘要：黄花月见草（Oenothera glazioviana Mich）是铜排斥型的耐性植物，芝麻（Sesamum indicum）是铜敏感性植物，在水培条件下，研究黄花月见草根系分泌物对芝麻铜毒害作用的影响。研究结果表明，黄花月见草根系分泌物中含有柠檬酸等有机酸，在铜胁迫作用下有机酸分泌量增加，15μM Cu2+处理下，外源柠檬酸浓度为10mg/L时对芝麻的铜毒害有明显的缓解作用，黄花月见草和芝麻在水培条件下进行间作，对缓解芝麻铜毒害有一定作用，其中间作比例为1:1时效果最好，但不如直接加入外源柠檬酸作用明显。研究结果为今后探讨铜排斥型耐性植物对缓解铜敏感性植物的铜毒害作用机制提供了一定依据。
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关键字:黄花月见草；芝麻；铜毒害；根系分泌物
目录
目录
摘要 3
关键词 3
Key words 3
引言 3
1 材料与方法 4
1．1 实验材料 4
1．2 实验方法 4
1．2．1 培养黄花月见草和芝麻幼苗 4
1．2．2 铜在植物体内的积累特性 4
1．2．3 对黄花月见草和芝麻幼苗进行铜胁迫处理 4
1．2．4 对黄花月见草和芝麻幼苗进行外源柠檬酸处理 5
1．2．5 对黄花月见草和芝麻幼苗进行间作 5
1．3 测定方法 5
1．3．1 生长指标的测定 5
1．3．2 生理指标的测定 5
2 结果与分析 6
2．1 不同浓度Cu处理对黄花月见草和芝麻生物量的影响 6
2．2 不同浓度Cu处理下黄花月见草和芝麻对Cu的积累 6
2．3 铜处理对黄花月见草和芝麻叶片叶绿素含量的影响 7
2．4 铜处理对黄花月见草和芝麻根尖质膜完整性的影响 8
2．5 铜处理对黄花月见草和芝麻体内有机酸含量的影响 8
2．6 外源柠檬酸对芝麻铜毒害作用的影响 9
2．6．1 不同浓度外源柠檬酸对铜胁迫下芝麻幼苗生长的影响 9
2．6．2 外源柠檬酸对铜胁迫下芝麻幼苗铜含量的影响 9
2．7 间作黄花月见草对芝麻铜毒害作用的影响 10
2．7．1 间作黄花月见草对铜胁迫下芝麻幼苗生长的影响 10
2．7．2 间作黄花月见草对铜胁迫下芝麻幼苗铜含量的影响 10
3 讨论 10
3．1 创新点 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
10
3．2 本研究的不足与展望 11
致谢 11
参考文献： 11
黄花月见草根系分泌物对芝麻铜毒害作用的研究
引言
引言
随着金属矿藏的开采和冶炼、电镀、燃气排放、化学产品、农药及化肥的广泛使用以及城市污泥、污水的农用,重金属对环境的污染越来越严重(Alkorta等,2004)。其中，铜毒是限制土壤上作物生长的最主要限制因子之一。铜既是植物生长发育必需的微量营养元素,又是环境污染的重金属元素(高拯民,1983)。植物受铜毒害的最初受害部位为根(赵振纪,1993)。过量的铜积累于根部导致对根的伤害,从而影响了整个植株的生长 (Alva et al,1995)。植物的耐铜机制包括外部排斥和内部耐受,其中有机酸的分泌是植物重要的外部排斥机理之一。
铜诱导根尖有机酸的分泌被认为是植物最重要的一种耐铜机制(Kochian等,2005)。研究表明,Cu2+与小分子有机物形成鳌合物后,其生物毒性大大降低,当两者达到一定的摩尔比后,甚至完全无毒化。具有鳌合铝的物质最有可能的是有机酸如柠檬酸、苹果酸、草酸等。黄花月见草（Oenothera glazioviana Mich）是铜排斥型的耐性植物，其根尖能够有效地分泌柠檬酸等有机酸，可通过形成可溶性络合物而增加重金属元素在根际土壤的移动性，从而减少其对黄花月见草根部的破坏，增强其对铜的耐受性。而芝麻（Sesamum indicum）是铜敏感植物，铜毒对芝麻生长具有很强的抑制效应，可以破坏芝麻根部的根尖质膜（Olga Shtyka et al,2012）。
在我们之前的研究中，结果表明，加入外源有机酸对植物对重金属的耐受性会产生一定的影响，并且，加入的有机酸浓度不同，试验植物也会表现出不同的耐性和吸收重金属的能力(Brooks RR,1998)。在本课题中，我们将提取黄花月见草的根系分泌物作为外源有机酸（经实验得，其有效成分主要为柠檬酸），采用营养液培养的方法，研究外源柠檬酸对一种铜敏感植物——芝麻吸收Cu能力的影响，从而进一步探索敏感型植物对重金属的耐受机制。
1 材料与方法
1．1 实验材料
铜耐性植物黄花月见草（Oenothera glazioviana Mich）和铜敏感性植物芝麻（Sesamum indicum）（油料作物；杨湄和黄凤洪等，2009）及实验所需的各种试剂。
1．2 实验方法
1．2．1 培养黄花月见草和芝麻幼苗
两种植物种子，播种在蛭石基质上发芽，待幼苗两片子叶全部打开后，选取长势和大小一致的幼苗，用海绵将其固定在孔的泡沫板上，然后放置在盛有2.5 L 营养液周转箱中培养。将幼苗移栽到营养液中后，开始使用的营养液为1/8 Hoagland营养液培养，然后逐步换为1/4、1/2以及完全的Hoagland营养液，为避免沉淀，用HCl或KOH溶液将营养液pH调至5.45，植物生长在可控的温室中。
Hoagland营养液配方：
母液浓度 每升
Ca(NO3)2 1mol/L 5mL
KNO3 1mol/L 5mL
MgSO4 1mol/L 2mL
KH2PO4 1mol/L 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
mL
Fe-EDTA 1mL
微量元素 1mL
注：Fe-EDTA——乙二胺四乙酸铁盐溶液（Na2EDTA:7.54g/L;FeSO47H2O:5.57g/L）
微量元素（每升）——H3BO3：2.86g；MnCl24H2O：1.81g；ZnSO47H2O：0.22g；
CuSO45H2O：0.08g；Na2MoO4 ：0.02g.
1．2．2 铜在植物体内的积累特性
待两种幼苗生长至4叶1心期（不包括子叶）开始如下处理：Cu处理浓度设置：Control、10 μM、25 μM、50 μM、100 μM、300 μM。每个处理3个重复，处理7天后，取样将植物根浸入25mM EDTA-Na溶液中交换15min，以解吸根系表面吸附的金属离子，再用去离子水将植物洗净吸干，将植株分成地上部、地下部两部分，120oC于烘箱中30min杀青，之后80oC烘干至恒重并称重测定铜含量（见测定方法）。根据地上部和根系铜含量计算铜转运系数。
转运系数（TF translocation factors）= 地上部铜含量/根系铜含量 （Yoon等，2006）
1．2．3 对黄花月见草和芝麻幼苗进行铜胁迫处理
用15μmol/L（根据1．2．2实验数据得）铜进行处理一周。铜施入形式为CuSO45H2O。为避免沉淀，用HCl或KOH溶液将Hoagland营养液的pH调至5.45左右。各处理设3个重复，每个重复12棵苗，每孔2棵苗。幼苗培养期间,每2d更换一次营养液，直至处理组和对照组相比，根部明显变黄时，进行外源有机酸或者间作处理。
1．2．4 对黄花月见草和芝麻幼苗进行外源柠檬酸处理
待铜预处理的幼苗和对照相比根部明显变黄时(大约一周时间)，分别选取长势相同的芝麻和黄花月见草120棵，其中60棵进行外源柠檬酸处理。生长条件（温度、光照、湿度等）相同。
摘要：黄花月见草（Oenothera glazioviana Mich）是铜排斥型的耐性植物，芝麻（Sesamum indicum）是铜敏感性植物，在水培条件下，研究黄花月见草根系分泌物对芝麻铜毒害作用的影响。研究结果表明，黄花月见草根系分泌物中含有柠檬酸等有机酸，在铜胁迫作用下有机酸分泌量增加，15μM Cu2+处理下，外源柠檬酸浓度为10mg/L时对芝麻的铜毒害有明显的缓解作用，黄花月见草和芝麻在水培条件下进行间作，对缓解芝麻铜毒害有一定作用，其中间作比例为1:1时效果最好，但不如直接加入外源柠檬酸作用明显。研究结果为今后探讨铜排斥型耐性植物对缓解铜敏感性植物的铜毒害作用机制提供了一定依据。
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关键字:黄花月见草；芝麻；铜毒害；根系分泌物
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摘要 3
关键词 3
Key words 3
引言 3
1 材料与方法 4
1．1 实验材料 4
1．2 实验方法 4
1．2．1 培养黄花月见草和芝麻幼苗 4
1．2．2 铜在植物体内的积累特性 4
1．2．3 对黄花月见草和芝麻幼苗进行铜胁迫处理 4
1．2．4 对黄花月见草和芝麻幼苗进行外源柠檬酸处理 5
1．2．5 对黄花月见草和芝麻幼苗进行间作 5
1．3 测定方法 5
1．3．1 生长指标的测定 5
1．3．2 生理指标的测定 5
2 结果与分析 6
2．1 不同浓度Cu处理对黄花月见草和芝麻生物量的影响 6
2．2 不同浓度Cu处理下黄花月见草和芝麻对Cu的积累 6
2．3 铜处理对黄花月见草和芝麻叶片叶绿素含量的影响 7
2．4 铜处理对黄花月见草和芝麻根尖质膜完整性的影响 8
2．5 铜处理对黄花月见草和芝麻体内有机酸含量的影响 8
2．6 外源柠檬酸对芝麻铜毒害作用的影响 9
2．6．1 不同浓度外源柠檬酸对铜胁迫下芝麻幼苗生长的影响 9
2．6．2 外源柠檬酸对铜胁迫下芝麻幼苗铜含量的影响 9
2．7 间作黄花月见草对芝麻铜毒害作用的影响 10
2．7．1 间作黄花月见草对铜胁迫下芝麻幼苗生长的影响 10
2．7．2 间作黄花月见草对铜胁迫下芝麻幼苗铜含量的影响 10
3 讨论 10
3．1 创新点 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
10
3．2 本研究的不足与展望 11
致谢 11
参考文献： 11
黄花月见草根系分泌物对芝麻铜毒害作用的研究
引言
引言
随着金属矿藏的开采和冶炼、电镀、燃气排放、化学产品、农药及化肥的广泛使用以及城市污泥、污水的农用,重金属对环境的污染越来越严重(Alkorta等,2004)。其中，铜毒是限制土壤上作物生长的最主要限制因子之一。铜既是植物生长发育必需的微量营养元素,又是环境污染的重金属元素(高拯民,1983)。植物受铜毒害的最初受害部位为根(赵振纪,1993)。过量的铜积累于根部导致对根的伤害,从而影响了整个植株的生长 (Alva et al,1995)。植物的耐铜机制包括外部排斥和内部耐受,其中有机酸的分泌是植物重要的外部排斥机理之一。
铜诱导根尖有机酸的分泌被认为是植物最重要的一种耐铜机制(Kochian等,2005)。研究表明,Cu2+与小分子有机物形成鳌合物后,其生物毒性大大降低,当两者达到一定的摩尔比后,甚至完全无毒化。具有鳌合铝的物质最有可能的是有机酸如柠檬酸、苹果酸、草酸等。黄花月见草（Oenothera glazioviana Mich）是铜排斥型的耐性植物，其根尖能够有效地分泌柠檬酸等有机酸，可通过形成可溶性络合物而增加重金属元素在根际土壤的移动性，从而减少其对黄花月见草根部的破坏，增强其对铜的耐受性。而芝麻（Sesamum indicum）是铜敏感植物，铜毒对芝麻生长具有很强的抑制效应，可以破坏芝麻根部的根尖质膜（Olga Shtyka et al,2012）。
在我们之前的研究中，结果表明，加入外源有机酸对植物对重金属的耐受性会产生一定的影响，并且，加入的有机酸浓度不同，试验植物也会表现出不同的耐性和吸收重金属的能力(Brooks RR,1998)。在本课题中，我们将提取黄花月见草的根系分泌物作为外源有机酸（经实验得，其有效成分主要为柠檬酸），采用营养液培养的方法，研究外源柠檬酸对一种铜敏感植物——芝麻吸收Cu能力的影响，从而进一步探索敏感型植物对重金属的耐受机制。
1 材料与方法
1．1 实验材料
铜耐性植物黄花月见草（Oenothera glazioviana Mich）和铜敏感性植物芝麻（Sesamum indicum）（油料作物；杨湄和黄凤洪等，2009）及实验所需的各种试剂。
1．2 实验方法
1．2．1 培养黄花月见草和芝麻幼苗
两种植物种子，播种在蛭石基质上发芽，待幼苗两片子叶全部打开后，选取长势和大小一致的幼苗，用海绵将其固定在孔的泡沫板上，然后放置在盛有2.5 L 营养液周转箱中培养。将幼苗移栽到营养液中后，开始使用的营养液为1/8 Hoagland营养液培养，然后逐步换为1/4、1/2以及完全的Hoagland营养液，为避免沉淀，用HCl或KOH溶液将营养液pH调至5.45，植物生长在可控的温室中。
Hoagland营养液配方：
母液浓度 每升
Ca(NO3)2 1mol/L 5mL
KNO3 1mol/L 5mL
MgSO4 1mol/L 2mL
KH2PO4 1mol/L 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
mL
Fe-EDTA 1mL
微量元素 1mL
注：Fe-EDTA——乙二胺四乙酸铁盐溶液（Na2EDTA:7.54g/L;FeSO47H2O:5.57g/L）
微量元素（每升）——H3BO3：2.86g；MnCl24H2O：1.81g；ZnSO47H2O：0.22g；
CuSO45H2O：0.08g；Na2MoO4 ：0.02g.
1．2．2 铜在植物体内的积累特性
待两种幼苗生长至4叶1心期（不包括子叶）开始如下处理：Cu处理浓度设置：Control、10 μM、25 μM、50 μM、100 μM、300 μM。每个处理3个重复，处理7天后，取样将植物根浸入25mM EDTA-Na溶液中交换15min，以解吸根系表面吸附的金属离子，再用去离子水将植物洗净吸干，将植株分成地上部、地下部两部分，120oC于烘箱中30min杀青，之后80oC烘干至恒重并称重测定铜含量（见测定方法）。根据地上部和根系铜含量计算铜转运系数。
转运系数（TF translocation factors）= 地上部铜含量/根系铜含量 （Yoon等，2006）
1．2．3 对黄花月见草和芝麻幼苗进行铜胁迫处理
用15μmol/L（根据1．2．2实验数据得）铜进行处理一周。铜施入形式为CuSO45H2O。为避免沉淀，用HCl或KOH溶液将Hoagland营养液的pH调至5.45左右。各处理设3个重复，每个重复12棵苗，每孔2棵苗。幼苗培养期间,每2d更换一次营养液，直至处理组和对照组相比，根部明显变黄时，进行外源有机酸或者间作处理。
1．2．4 对黄花月见草和芝麻幼苗进行外源柠檬酸处理
待铜预处理的幼苗和对照相比根部明显变黄时(大约一周时间)，分别选取长势相同的芝麻和黄花月见草120棵，其中60棵进行外源柠檬酸处理。生长条件（温度、光照、湿度等）相同。
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