【毕业论文】Cd2+对蚕豆根生长发育的影响.doc

【标题】Cd2+对蚕豆根生长发育的影响 【作者】高鹏 【关键词】Cd2+?蚕豆?根尖?生长?发育 【指导老师】张燕 【专业】生物科学 【正文】1??综述1.1??研究意义1.1.1??重金属毒害现状在世界范围内,随着化工、电镀、印染工业的发展,工矿三废排放和农用化学品的过量使用,重金属的污染越来越严重，重金属由于具有残留时间长、隐蔽性强、迁移性小、毒性大、化学行为和生态效应复杂等特点，并且可能经作物吸收后进入食物链，通过某些迁移方式进入水体、大气，威胁人类的健康与其他动物的繁衍生息，从而受到普遍关注。Cd化合物是一类主要的重金属污染物，Cd是一种剧毒的重金属，其毒性仅次于Hg，位列第二，有很强的遗传毒性，主要存在于工业或生活废水中。1.1.2重金属的毒害原理随着重金属污染的日益严重，通常植物在受到重金属污染时都会出现生长迟缓、植株矮小、根系伸长受抑制直至停止、叶片褪绿、出现褐斑等症状。重金属能影响植物根系对土壤中营养元素的吸收，其主要原因是影响了土壤微生物的活性，影响了酶活性。王焕校等［１］，研究发现，盆栽水稻分蘖期土壤酶（蛋白酶、蔗糖酶、!I葡萄糖苷酶、淀粉酶等）活性与添加铅浓度呈显著负相关。由于土壤微生物、酶活性的降低，影响土壤中某些元素的释放和有效态的数量。镉能明显影响玉米对N、P、K的吸收。沈阳农业大学张宁、唐咏的研究表明，Cd能明显降低水生植物凤眼莲的根系活力，影响植株生长［２］。此外，重金属与某些元素之间有拮抗作用，也可能会影响植物对某些元素的吸收，如例如：Zn，Ni，Co,?等元素能严重妨碍植物对磷的吸收；砷影响植物对钾的吸收；铅使磷难以溶解，所以铅在根表面或培养基会影响磷的吸收。重金属能影响植物细胞膜透性，Cd污染可增加凤眼莲膜脂过氧化，并使其细胞膜透性增加，且伤害程度与Cd浓度呈正相关，而且膜脂过氧化的发生要早于膜透性的改变。植物细胞膜组分中含有大量的不饱和脂肪酸，在重金属污染条件下，植物可产生过量的自由基，这些自由基能损伤细胞膜中的不饱和脂肪酸和蛋白质，使细胞膜结构松散，细胞内的一些物质外流，细胞失水干燥，从而导致细胞功能的减弱甚至丧失，并使重金属更易进入细胞内，引起更严重的毒害作用。目前，细胞膜透性被广泛地用作评定植物对重金属反应的方法之一［３］。地球95％以上的有机物质来自绿色植物光合作用，植物光合作用不仅为地球提供有机物质，还可施放大量O2，净化空气，是整个地球可持续发展的重要保证。但随着重金属污染的日益严重，植物光合作用受到严重抑制，主要形态特征表现为叶片黄化。Cd对光合作用影响的机理，国内外关注较多。对光合作用的影响是植物受害的主要原因，研究主要集中于光合系统伤害机制。小白菜在低浓度Cd胁迫下，其净光合速率Pn受影响程度不大，但高浓度则引起光合速率降低，并明显降低光合电子传递量子效率、电子传递速等［４］。但也有研究表明，低浓度镉使植物净光合速率、最大光化学效率以及实际光化学效率等均有所上升，而在高浓度下则有所下降，这与植物生长结论一致，表现出“低促高抑”［５］。 Cd胁迫植物光合作用能力变化的原因，有研究者指出是由于Cd可通过抑制叶绿素的生物合成及光系统Ⅱ中的光合电子传递而影响叶绿体的正常功能，也有人认为Cd对植物光合电子传递影响不大［６］。许多研究说明重金属Cd2+可使高等植物的叶绿体含量明显降低，原因是重金属离子直接干扰了叶绿素的生物合成。张宁、唐咏就Cd2+对凤眼莲光合作用的影响进行了研究，结果表明，较低浓度Cd2+?时，凤眼莲叶绿素含量有所增加，而较高浓度Cd2+?时，叶绿素含量降低，且对叶绿素a的影响要大于叶绿素b。此结果也说明凤眼莲对重金属有一定的抗性。重金属污染可影响到植物的物质代谢。重金属污染可影响植物体中氨基酸含量的变化，如Cd2+?在蚕豆种子中存在微量时，可刺激必需氨基酸含量的增加，但超过一定含量后，必需氨基酸含量低于对照，表现为显著负相关。不同氨基酸的敏感程度不同，其中变化最剧烈的为脯氨酸。低浓度Cd2+?时，脯氨酸含量增加，直至高出对照102.5％.，Cd2+大量积累时又迅速减少。脯氨酸含量的这种变化可能具有某种生理意义，通常把脯氨酸看作是植物体内的氨基酸库，当植物受到环境胁迫时，体内氨基酸含量发生很大变化，因此，可把脯氨酸含量变化作为植物体内氨基酸代谢是否发生障碍的指标。重金属毒害的分子机理，郁建栓从生物活性点位、重金属毒害的分子机理等方面对重金属毒害机理进行了解释说明［７］：生物活性点位是指生物大分子中具有生物活性的基因和物质，生物所必需的微量金属就结合在这些生物活性点位上．但当重金属结合在生物大分子活性位点或非活性位点时，在一定情况下就会对植物造成伤害，引起生物的各种病变。以研究最为广泛的含锌酶一牛胰羧肽酶A为例，在该