绿豆突变体耐镉性的生理机理研究绿豆突变体耐镉性的生理机理研究(附件)【字数：6968】
以苏绿1号和两个绿豆突变体（Cd15、Cd17）为研究材料，对Cd处理下Cd15、Cd17和苏绿1号的根、茎相对伸长率及根、茎、叶相对干重进行了分析。结果显示，8μM镉处理3天时，Cd17根和茎的相对伸长率显著大于Cd15和苏绿1号（P≤0.05），Cd17的根、茎、叶相对于对照的干重也大于Cd15和苏绿1号。镉含量分析显示，根部是三个绿豆材料镉累积的主要部位，Cd17根、茎、叶的镉含量均低于Cd15和苏绿1号，且有较低的Cd向地上部转运能力。叶绿素含量分析显示，三个绿豆材料叶片在镉胁迫下生长缓慢，导致叶绿素浓度增加。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
绪论4
1.实验材料及实验方法4
1.1实验材料4
1.2实验方法5
1.2.1植物材料培养5
1.2.2植物根长及干重测定5
1.2.3植物金属含量测定5
1.2.4含Cd植物组织的化学染色5
1.2.5含Cd植物组织的叶绿素含量测定5
1.2.6通过非损伤微测试技术研究Cd17幼苗根部的Cd吸收速率5
1.2.7数据统计与后续分析6
2．实验结果与结果分析6
2.1不同突变体的Cd耐性比较6
2.1.1三种不同绿豆材料表型的差异6
2.1.2 Cd处理下三种不同绿豆材料生物量的变化7
2.1.3镉处理对三种不同绿豆材料根干重的影响8
2.1.4镉处理对三种不同绿豆材料茎干重的影响8
2.1.5镉处理对三种不同绿豆材料叶干重的影响9
2.2三种不同绿豆材料Cd含量分析9
2.3三种不同绿豆材料根部Cd分布9
2.4 Cd处理对三种不同绿豆材料叶绿素含量的影响10
2.5绿豆根部Cd离子吸收速率的动态分析10
3.结论11
致谢12
参考文献12
绿豆突变体耐镉性的生理机理研究
生命基地152班 张悦成
引言
土壤 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
重金属污染已成为全世界的环境问题，引起人们广泛的关注。自然情况下，通常重金属存在于矿石中，由于地壳运动和长期风化而暴露到环境中[1]。而频繁的人类活动和人口增长导致越来越多的重金属被释放到生态环境中。镉属于毒害元素，半衰期长达10–30年，具有积累性，主要在人的肾脏和肝脏中积累，尤其是肾皮质。当镉浓度积累到一定限度，会导致蛋白尿、肺气肿、贫血、肠胃病变、高血压、生殖内分泌病变以及骨痛病，甚至因肝肾综合征而导致死亡[2]。由于Cd具有可移动性和高溶解性，从而使得其易于被植物吸收[3]。一般而言，当植物叶片中的Cd含量超过510μg/g时，就会严重影响植物机体的正常生命活动。在我国境内，被Cd污染的土壤面积超过2.0×105km2 [4]，在2014年发布的《全国土地污染状况调查公报》中，明确指出11个省市的25个地区Cd含量超标的耕地土壤超过7.0% [5]，这说明，重金属Cd污染已经逐渐转变为一种相当严重的环境污染问题。
植物体内的许多生理生化过程都会受到Cd干扰，包括抑制根系的伸长生长，加速根尖细胞的衰老进程，降低植物根系细胞内硝酸还原酶的活性，减少植物根系对硝酸盐的吸收，抑制硝酸盐向地上部的运输。此外，Cd的胁迫也能够对光合系统I与光合系统II造成影响，降低植物叶片的叶绿素含量，进而使得叶片黄化且卷曲。前置研究表明[6]，其也能够通过Ca2+离子通道向保卫细胞转运，并可能通过ABA途径引发气孔关闭，进而使植物的正常蒸腾作用进程大大降低；此外，其能够减少叶片相关含水量、加剧丙酮醛毒和氧化危害[7]。
镉与必需元素（特别是锌、钙和铁）较高的化学相似性是其毒性的一个重要因素。这种化学相似性一定程度上破坏了必需元素的稳态，或导致它们在蛋白质中被取代[8]。镉胁迫可干扰植物体内一系列代谢过程，如降低酶活性，氧化还原失衡，导致细胞的氧化胁迫损伤[9,10]。虽然镉不具有氧化还原活性，不能参与Haber–Weiss和Fenton反应，但镉毒性仍可以引起氧化胁迫。ROS的产生诱导膜脂过氧化，氧化损伤被认为是植物镉毒害的主要原因之一[11]。
在生物或非生物的胁迫下，植物在生长发育过程中会产生一系列的响应机制，包括对重金属的胁迫响应机制以适应其生长发育。植物体在长期的进化过程中，已经产生了一系列较为完善的镉耐性机制，主要包括积累与排斥两种类型。其中，排斥机制的原理为植物主动外排镉离子，通过限制根系进一步吸收镉离子及向地上部转运镉离子 [12]；积累机制的原理为植物机体通过镉离子与胞质中合成的有机化合物结合，使细胞质中游离态的镉离子浓度降低，或将镉离子限制在细胞的特定部位（液泡）中，使得其隔离于其他细胞器，以减少游离镉离子对植物体的影响[2]。
绿豆（Vigna radiata L.）是一种一年生草本，属于豆科，蝶形花亚科，菜豆族，豇豆属，其株高大约为20150cm之间。叶卵圆或阔卵圆形。幼茎绿色或紫色，茎截面圆形，成熟茎褐色或灰黄。侧根细长而多，主根不发达，根上有根瘤。
在我国已有两千余年的绿豆栽培史。东北地区、淮河及黄河流域是我国绿豆的主要产区。绿豆生长周期约两个月左右，其适应性很强，具有耐旱、耐荫蔽、耐瘠薄、抗逆性强等特点，是我国重要的蔬菜、粮食、绿肥作物，也是重要的出口农产品之一。绿豆还具有清热解毒的功效。随着农业种植结构的调整，绿豆作为我国的特色农副产品，其经济价值也不断提高，已成为广大农民致富的辅助性经济作物之一。
目前，国内外研究报道较多的是在稻等主要农作物镉积累特征及相关方面研究，而与此同时，关于绿豆与镉污染的研究则主要集中在镉胁迫对绿豆种子萌发、幼苗生长、光合特性和幼苗主要营养元素含量的影响等方面，对不同品种绿豆镉积累特性及耐镉机制的报道相对较少[5] 。因此，本实验将主要以野生型苏绿1号及其两种突变体（Cd15，Cd17）为供试材料，筛选出合适的绿豆耐镉突变体，并对其耐性机理进行研究，试图对绿豆的农业生产和相关的Cd污染治理提供理论依据，同时也对公众的食品安全以及重金属污染土壤的修复具有积极的重要意义。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
绪论4
1.实验材料及实验方法4
1.1实验材料4
1.2实验方法5
1.2.1植物材料培养5
1.2.2植物根长及干重测定5
1.2.3植物金属含量测定5
1.2.4含Cd植物组织的化学染色5
1.2.5含Cd植物组织的叶绿素含量测定5
1.2.6通过非损伤微测试技术研究Cd17幼苗根部的Cd吸收速率5
1.2.7数据统计与后续分析6
2．实验结果与结果分析6
2.1不同突变体的Cd耐性比较6
2.1.1三种不同绿豆材料表型的差异6
2.1.2 Cd处理下三种不同绿豆材料生物量的变化7
2.1.3镉处理对三种不同绿豆材料根干重的影响8
2.1.4镉处理对三种不同绿豆材料茎干重的影响8
2.1.5镉处理对三种不同绿豆材料叶干重的影响9
2.2三种不同绿豆材料Cd含量分析9
2.3三种不同绿豆材料根部Cd分布9
2.4 Cd处理对三种不同绿豆材料叶绿素含量的影响10
2.5绿豆根部Cd离子吸收速率的动态分析10
3.结论11
致谢12
参考文献12
绿豆突变体耐镉性的生理机理研究
生命基地152班 张悦成
引言
土壤 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
重金属污染已成为全世界的环境问题，引起人们广泛的关注。自然情况下，通常重金属存在于矿石中，由于地壳运动和长期风化而暴露到环境中[1]。而频繁的人类活动和人口增长导致越来越多的重金属被释放到生态环境中。镉属于毒害元素，半衰期长达10–30年，具有积累性，主要在人的肾脏和肝脏中积累，尤其是肾皮质。当镉浓度积累到一定限度，会导致蛋白尿、肺气肿、贫血、肠胃病变、高血压、生殖内分泌病变以及骨痛病，甚至因肝肾综合征而导致死亡[2]。由于Cd具有可移动性和高溶解性，从而使得其易于被植物吸收[3]。一般而言，当植物叶片中的Cd含量超过510μg/g时，就会严重影响植物机体的正常生命活动。在我国境内，被Cd污染的土壤面积超过2.0×105km2 [4]，在2014年发布的《全国土地污染状况调查公报》中，明确指出11个省市的25个地区Cd含量超标的耕地土壤超过7.0% [5]，这说明，重金属Cd污染已经逐渐转变为一种相当严重的环境污染问题。
植物体内的许多生理生化过程都会受到Cd干扰，包括抑制根系的伸长生长，加速根尖细胞的衰老进程，降低植物根系细胞内硝酸还原酶的活性，减少植物根系对硝酸盐的吸收，抑制硝酸盐向地上部的运输。此外，Cd的胁迫也能够对光合系统I与光合系统II造成影响，降低植物叶片的叶绿素含量，进而使得叶片黄化且卷曲。前置研究表明[6]，其也能够通过Ca2+离子通道向保卫细胞转运，并可能通过ABA途径引发气孔关闭，进而使植物的正常蒸腾作用进程大大降低；此外，其能够减少叶片相关含水量、加剧丙酮醛毒和氧化危害[7]。
镉与必需元素（特别是锌、钙和铁）较高的化学相似性是其毒性的一个重要因素。这种化学相似性一定程度上破坏了必需元素的稳态，或导致它们在蛋白质中被取代[8]。镉胁迫可干扰植物体内一系列代谢过程，如降低酶活性，氧化还原失衡，导致细胞的氧化胁迫损伤[9,10]。虽然镉不具有氧化还原活性，不能参与Haber–Weiss和Fenton反应，但镉毒性仍可以引起氧化胁迫。ROS的产生诱导膜脂过氧化，氧化损伤被认为是植物镉毒害的主要原因之一[11]。
在生物或非生物的胁迫下，植物在生长发育过程中会产生一系列的响应机制，包括对重金属的胁迫响应机制以适应其生长发育。植物体在长期的进化过程中，已经产生了一系列较为完善的镉耐性机制，主要包括积累与排斥两种类型。其中，排斥机制的原理为植物主动外排镉离子，通过限制根系进一步吸收镉离子及向地上部转运镉离子 [12]；积累机制的原理为植物机体通过镉离子与胞质中合成的有机化合物结合，使细胞质中游离态的镉离子浓度降低，或将镉离子限制在细胞的特定部位（液泡）中，使得其隔离于其他细胞器，以减少游离镉离子对植物体的影响[2]。
绿豆（Vigna radiata L.）是一种一年生草本，属于豆科，蝶形花亚科，菜豆族，豇豆属，其株高大约为20150cm之间。叶卵圆或阔卵圆形。幼茎绿色或紫色，茎截面圆形，成熟茎褐色或灰黄。侧根细长而多，主根不发达，根上有根瘤。
在我国已有两千余年的绿豆栽培史。东北地区、淮河及黄河流域是我国绿豆的主要产区。绿豆生长周期约两个月左右，其适应性很强，具有耐旱、耐荫蔽、耐瘠薄、抗逆性强等特点，是我国重要的蔬菜、粮食、绿肥作物，也是重要的出口农产品之一。绿豆还具有清热解毒的功效。随着农业种植结构的调整，绿豆作为我国的特色农副产品，其经济价值也不断提高，已成为广大农民致富的辅助性经济作物之一。
目前，国内外研究报道较多的是在稻等主要农作物镉积累特征及相关方面研究，而与此同时，关于绿豆与镉污染的研究则主要集中在镉胁迫对绿豆种子萌发、幼苗生长、光合特性和幼苗主要营养元素含量的影响等方面，对不同品种绿豆镉积累特性及耐镉机制的报道相对较少[5] 。因此，本实验将主要以野生型苏绿1号及其两种突变体（Cd15，Cd17）为供试材料，筛选出合适的绿豆耐镉突变体，并对其耐性机理进行研究，试图对绿豆的农业生产和相关的Cd污染治理提供理论依据，同时也对公众的食品安全以及重金属污染土壤的修复具有积极的重要意义。
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