近年來,珠江三角洲地區(qū)城市化、工業(yè)化的迅速發(fā)展,導(dǎo)致土壤重金屬污染持續(xù)增加,已經(jīng)對植物生長發(fā)育造成嚴重影響。大量研究表明重金屬鎘脅迫會抑制植物生長,但對其機制的研究還不夠深入,且多局限在光合、代謝、生長、抗逆性等生理水平上。而植物葉片水分關(guān)系與植物其它重要生理過程緊密相關(guān),其對生長環(huán)境變化非常敏感。因此,以植物葉片水力導(dǎo)度為切入點,研究鎘脅迫下南方常見樹種的水分關(guān)系,有利于我們深入了解植物對鎘脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)機理,同時也為鎘污染嚴重地區(qū)選擇合適的綠化樹種提供理論依據(jù)。本研究位于廣東省中國科學院華南植物園內(nèi),以五種南方常綠闊葉林與人工林代表性樹種大葉相思(Acacia auriculaeformis)、樟樹(Cinnamomum camphora)、海南蒲桃(Syzygium hainanense)、楓香(Liquidambar formosana)和米錐(Castanopsis carlesii)為試驗材料,經(jīng)過鎘添加處理(處理濃度為30g ha~(-1)),研究鎘脅迫下植物葉片水分關(guān)系的響應(yīng)機制。通過系統(tǒng)測定植物葉片水力導(dǎo)度,解剖結(jié)構(gòu)(氣孔大小、氣孔密度、上下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度和葉片厚度)及細胞質(zhì)膜水通道蛋白表達量的變化,一方面基于葉片最大水力導(dǎo)度分析每個樹種抵抗脅迫的能力,另一方面分析葉片解剖結(jié)構(gòu)和細胞質(zhì)膜水通道蛋白對其葉片最大水力導(dǎo)度的調(diào)控機制。研究發(fā)現(xiàn),與對照相比,除大葉相思外,其余四種植物葉片最大水力導(dǎo)度在鎘脅迫下均顯著下降,而大葉相思無顯著變化。然而植物葉片解剖結(jié)構(gòu)在鎘脅迫下幾乎無顯著變化,表明鎘脅迫對下植物葉片解剖結(jié)構(gòu)對最大水力導(dǎo)度并無顯著影響。隨后,我們從五個樹種中選取了大葉相思與樟樹,利用熒光定量PCR技術(shù)觀察了兩種植物在鎘脅迫下細胞質(zhì)膜水通道蛋白在mRNA水平的表達量。發(fā)現(xiàn)鎘脅迫下大葉相思葉片中的水通道蛋白基因表達量與對照相比無顯著差異,而樟樹的水通道蛋白基因表達量在鎘處理中CcPIP1-3,CcPIP2-1兩個基因表達量顯著下調(diào),與其葉片最大水力導(dǎo)度的變化結(jié)果一致。研究分析表明鎘脅迫會嚴重抑制植物的水分關(guān)系,但與植物葉片的解剖結(jié)構(gòu)沒有顯著關(guān)系,植物可能是通過調(diào)節(jié)水通道蛋白基因的表達量來保持水分平衡。在五種試驗材料中,相比鎘添加對樟樹、海南蒲桃、楓香和米錐的水分關(guān)系的負效應(yīng),只有大葉相思表現(xiàn)出很強的抵抗力,因此可篩選作為鎘污染嚴重地區(qū)的一個綠化樹種。
【學位單位】：仲愷農(nóng)業(yè)工程學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S718.4;X171.5
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 9 大葉相思細胞質(zhì)膜水通道蛋白與擬蘭芥細胞質(zhì)膜水通道蛋白的聚類分析(*代表大葉相思)Figure9 Phylogenetic analysis of AaPIPs amino acid sequence with PIPs from

圖 10 樟樹細胞質(zhì)膜水通道蛋白與擬蘭芥細胞質(zhì)膜水通道蛋白的聚類分析(▲代表樟樹)Figure9 Phylogenetic analysis of CcPIPs amino acid sequence with PIPs fromArabidopsis thaliana(▲:Cinnamomum camphora)
【參考文獻】

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本文編號：2859788