錳污染是全球酸性土壤上主要的植物生長限制因子,它不但降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質,而且可通過食物鏈危害人類健康。植物修復技術是治理錳污染土壤最重要的方法之一,優(yōu)選適合的修復植物則是應用該技術的關鍵。蒼耳(Xanthium strumarium)具有生物量大、生長速度快和生態(tài)適應性廣等優(yōu)點,并且錳耐性強,是錳污染土壤修復的理想候選材料。雖然植物錳耐性方面的研究已有報道,但植物整個生活史對錳脅迫的響應以及錳脅迫下錳累積與解毒的生理與分子機制仍不完全清楚。本論文以礦山生態(tài)型蒼耳(ME)和非礦山生態(tài)型蒼耳(NME)為材料,結合室內(nèi)盆栽和水培實驗,采用顯微觀察、超薄切片技術、常規(guī)理化分析手段以及高通量測序和熒光定量PCR等相結合的方法,開展了錳脅迫下蒼耳的物候特征與生物量分配策略、葉片和根系顯微及超微結構特征、生理響應特點、錳在各器官和亞細胞水平的積累分布規(guī)律及賦存形態(tài)、葉片在轉錄水平上對錳脅迫的響應等方面的研究。主要研究結果為:(1)錳脅迫下蒼耳物候和生物量分配策略在2種生態(tài)型之間和不同生長發(fā)育時期存在顯著差異。與NME相比,錳脅迫下ME的抽薹、開花和結實時間分別提前了1.50～3.50d、2.50...

【文章頁數(shù)】：251 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 錳污染現(xiàn)狀及危害
        1.1.1 錳污染現(xiàn)狀
        1.1.2 錳污染的危害
    1.2 生態(tài)型的定義與分類
    1.3 錳對植物的影響
        1.3.1 錳對植物生長的影響
        1.3.2 錳對植物形態(tài)結構的影響
        1.3.3 錳對植物光合作用的影響
        1.3.4 錳對植物抗逆生理特性的影響
    1.4 植物體內(nèi)錳的累積、分布和賦存形態(tài)
        1.4.1 錳在植物體內(nèi)的累積
        1.4.2 錳在植物體內(nèi)的分布特征
        1.4.3 錳在植物體內(nèi)的賦存形態(tài)
    1.5 植物對錳的分子響應機制
    1.6 研究目的與研究內(nèi)容
        1.6.1 問題提出
        1.6.2 研究目的與意義
        1.6.3 研究內(nèi)容
    1.7 研究技術路線
2 錳脅迫對蒼耳物候和生物量分配的影響
    2.1 材料與方法
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 植物培養(yǎng)與實驗處理
        2.1.3 種子萌發(fā)和生長指標的測定
        2.1.4 物候期的觀測
        2.1.5 生物量的測定
        2.1.6 數(shù)據(jù)處理
    2.2 結果與分析
        2.2.1 錳脅迫對蒼耳種子萌發(fā)的影響
        2.2.2 錳脅迫對蒼耳物候的影響
        2.2.3 錳脅迫對蒼耳生物量及其分配的影響
    2.3 討論
        2.3.1 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳的種子萌發(fā)特性
        2.3.2 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳的物候特征
        2.3.3 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳的生物量分配策略
    2.4 小結
3 錳脅迫對蒼耳葉片和根系形態(tài)結構的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 植物培養(yǎng)與實驗處理
        3.1.2 顯微結構觀察
        3.1.3 表皮氣孔觀察
        3.1.4 超微結構觀察
        3.1.5 測量與數(shù)據(jù)處理
    3.2 結果與分析
        3.2.1 錳脅迫對蒼耳葉片形態(tài)與結構的影響
        3.2.2 錳脅迫對蒼耳根系形態(tài)與結構的影響
    3.3 討論
        3.3.1 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳葉片的形態(tài)結構變化
        3.3.2 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳根系的形態(tài)結構變化
    3.4 小結
4 蒼耳對錳脅迫的光合及生理生化響應
    4.1 材料與方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 植物培養(yǎng)與實驗處理
        4.1.3 光合生理指標的測定
        4.1.4 抗逆生理指標的測定
        4.1.5 數(shù)據(jù)處理
    4.2 結果與分析
        4.2.1 錳脅迫對蒼耳光合生理特性的影響
        4.2.2 錳脅迫對蒼耳抗逆生理特性的影響
    4.3 討論
        4.3.1 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳的光合生理特性
        4.3.2 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳的抗逆生理特性
    4.4 小結
5 錳在蒼耳器官和亞細胞水平的積累分配規(guī)律及賦存形態(tài)
    5.1 材料與方法
        5.1.1 實驗材料
        5.1.2 植物培養(yǎng)與實驗處理
        5.1.3 植物收獲與分析
        5.1.4 錳的亞細胞組分測定
        5.1.5 錳的化學形態(tài)測定
        5.1.6 質量保證與質量控制
        5.1.7 數(shù)據(jù)處理
    5.2 結果與分析
        5.2.1 錳脅迫下蒼耳各器官錳的積累分配規(guī)律
        5.2.2 錳在蒼耳中的亞細胞分布
        5.2.3 錳在蒼耳中的化學形態(tài)
    5.3 討論
        5.3.1 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳對錳的累積和轉運特征
        5.3.2 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳中錳的亞細胞分布特征
        5.3.3 錳脅迫下2種生態(tài)型蒼耳中錳的化學形態(tài)特征
    5.4 小結
6 蒼耳葉片響應錳脅迫的轉錄組學研究
    6.1 實驗材料
        6.1.1 植物培養(yǎng)與實驗處理
        6.1.2 主要儀器設備與試劑
    6.2 實驗方法
        6.2.1 RNA提取與質量檢測
        6.2.2 cDNA文庫構建與RNA-Seq測序
        6.2.3 數(shù)據(jù)組裝與生物信息學分析
        6.2.4 部分差異表達基因的qRT-PCR驗證
    6.3 結果與分析
        6.3.1 轉錄組測序及數(shù)據(jù)組裝
        6.3.2 Unigenes功能注釋與分析
        6.3.3 差異表達基因功能注釋與富集分析
        6.3.4 蒼耳可能參與錳脅迫防御和解毒機制的候選基因及其表達
        6.3.5 部分差異表達基因qRT-PCR驗證
    6.4 討論
        6.4.1 蒼耳轉錄組測序與序列組裝
        6.4.2 2種生態(tài)型蒼耳在錳脅迫下的轉錄水平差異
        6.4.3 差異表達基因的功能注釋
        6.4.4 錳脅迫防御和解毒相關基因及功能預測
    6.5 小結
7 主要研究結論、創(chuàng)新點與展望
    7.1 主要研究結論
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
參考文獻
附錄
攻讀博士學位期間的學術成果
致謝



本文編號：3870096