一种重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究制造技术

一种重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究，本发明专利技术涉及重金属技术研究技术领域；实验材料的准备；试验方法；数据处理；结果分析；研究结论；镉胁迫下的七里香未出现死亡及受毒害现象，表现出较强的生命力，体内的抗氧化酶被诱导以消除产生的活性氧对细胞膜的破坏，保护植物细胞不受胁迫；各项叶绿素荧光参数也反映出七里香并未受到镉的较大胁迫，能正常进行光合作用；在对七里香体内的镉含量进行测定时，根茎叶内均有一定的的镉积累量，但未到达镉超富集植物的标准，不属于镉超富集植物，以上说明七里香在镉的胁迫下，能正常生长，其体内抗氧化酶能正常清除活性氧，光合作用未受到影响，对土壤中镉具有一定的抽提富集能力且具有较强的耐受性。

Effects of Cadmium Stress on the Characteristics of Qilixiang

A study on the effects of cadmium stress on the characteristics of Qilixiang is described. The present invention relates to the technical field of heavy metal technology research; preparation of experimental materials; test methods; data processing; result analysis; research conclusion; Qilixiang under cadmium stress does not appear death and poisoning, showing strong vitality, and antioxidant enzymes in vivo are induced to eliminate the effect of reactive oxygen species. The destruction of cell membrane protects plant cells from stress; the chlorophyll fluorescence parameters also reflect that Qilixiang is not under the greater stress of cadmium and can normally carry out photosynthesis; when the cadmium content in Qilixiang is measured, there is a certain amount of cadmium accumulation in roots, stems and leaves, but it does not reach the standard of cadmium super-enrichment plants, and it does not belong to cadmium super-enrichment plants, which indicates that Qilixiang is not a cadmium super-enrich Under the stress of cadmium, fragrance can grow normally, and its antioxidant enzymes can scavenge reactive oxygen species normally. Photosynthesis is not affected. Fragrance has a certain capacity of extracting and enriching cadmium from soil and has a strong tolerance.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究
本专利技术涉及重金属技术研究
，具体涉及一种重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究。
技术介绍
工业科技在推动人类文明进程的同时，也给人类带来了大量的环境污染，其中以重金属污染最为突出，而镉污染又是重金属污染中最为严重的。在2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》中，我国土地的镉污染超标率达7.0％，高于大部分的无机污染物，其污染面积覆盖了我国大部分土地，且这个面积正逐年上升。镉是植物生长过程中的非必需元素，具有毒性强、在土壤中不易被降解以及易被植物吸收并积累在体内的特点，可通过食物链对动植物和人类造成严重的危害。近年来，人们利用镉能被植物吸收并积累在体内的特点，对土壤污染进行修复，并在寻找对镉具有耐性和超富集作用植物的过程中取得了一定的进展。据报道，对镉具有超富集作用或耐性的植物，大部分集中在菊科、禾本科、十字花科、莎草科以及景天科中，如龙葵、印度芥菜、宝山堇菜、商路等，然而，这些超富集植物一般具有种植资源少、生长缓慢以及修复期长的特点，不利于大面积运用和推广。因此，寻找种植资源广、生长速度快、修复效率高的超富集植物是植物修复土壤的关键之一。在我国，醉鱼草属的植物约有30种以上(包括变种)，主要分布于西南、西北和中南等地区，而以西南地区分布最广，就云南都多达27种，大多生长在干旱、贫瘠的地带，具有种植资源分布广、幼苗生长速度快、耐干旱、对环境适应强的特点。研究表明，互叶醉鱼草不仅对干旱表现出较强的适应性，还对镉具有很强的耐受性，并有较高的生物富集能力。七里香属于醉鱼草属中的一类灌木或小乔木。七里香是亚洲的广布种，主要分布在海拔在200-3000m河边或林边等易扰生境，且能在贫瘠的环境中生长。七里香具有窄而长的总状花序，着生于枝端和叶腋；花冠管管状，花冠白色，芳香(芳樟醇含量达85％)；雄蕊着生在花冠管中部；花期1-10月；果期3-12月，且七里香生长速度快，是典型的耐修剪植物。因此，研究七里香在镉的胁迫下，其生长生理、荧光特性以及对镉的富集情况，以判断七里香是否能用于土壤污染的修复，能够为重金属镉造成的环境污染的修复提供一定的贡献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究，其得到Cd胁迫下七里香能够调节自身的防御机制，减少生理代谢的损伤，对Cd有较好的耐性，能在Cd污染的土壤里正常生长，且具有一定的修复能力，有较好的开发和运用前景。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：它的研究方法如下：1、实验材料的准备1.1、植物材料为一年生的七里香实生苗；1.2、供试土壤为未栽培过作物的红壤；1.3、所用试剂为硝酸镉(Cd(NO3)2·4H2O)、分析纯；2、试验方法2.1、土壤盆栽实验：取适量土壤，经过自然风干、锤碎后，与Cd2+溶液混合均匀并分别装入袋中，每份10kg，设置Cd2+浓度梯度为0(CK)、25、50、100、200、400mg/kg，以不加Cd作为对照，每个处理5个重复，栽培袋底部用塑料袋套住，平衡14天，平衡期过后，选取株高相近、茎粗相近、叶片大小和数量相近的七里香苗并移栽到实验盆中，种植三个月后，进行相关指标的测定，土壤平衡与种植期间，要保证土壤的含水量在60％左右；2.2、生理指标的测定：超氧化歧化酶的活力测定采用氮蓝四唑比色法、过氧化氢酶活力的测定采用紫外吸收法进行测定、过氧化物酶活力的测定采用愈创木酚法进行测定、丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法测定；2.3、叶绿素荧光参数的测定：采用Li-6400便携式光合仪进行光合参数的测定；在晴天的晚上21:00-22:00，测定时采用叶室大小为3×2cm2，所用光源、温度、湿度、二氧化碳浓度均为自然状态下，测定参数为初始荧光、最大荧光、恒态荧光、荧光上升到能化类囊体最大荧光，并计算PSⅡ最大光化学效率、非光化学荧光淬灭系数、PSⅡ实际光化学效率，计算公式如下：PSⅡ最大光化学效率：Fv/Fm＝(Fm-Fo)/Fm非光化学荧光淬灭系数：NPQ＝(Fm-Fm')/Fm'PSⅡ实际光化学效率：ΦPSII＝(Fm'-Fs)/Fm'，其中F0为初始荧光、Fm为最大荧光、Fs为恒态荧光、Fm’为荧光上升到能化类囊体最大荧光、Fv/Fm为PSⅡ最大光化学效率、NPQ为非光化学荧光淬灭系数、ΦPSII为PSⅡ实际光化学效率；2.4、重金属镉含量的测定：种植三个月后，分别称取0.2g烘干后的根、茎、叶样品后，粉碎，100目过筛，加入8ml消解液，消解液的浓度为HNO3∶H2O2＝6∶2，置于微波消解仪中进行消解；待材料完全消解并冷却至室温，加入稀HNO3定容后，采用火焰原子吸收光谱法测定植物材料中Cd含量，重复测定3次，并计算出TF，即，转运系数以及与BCF，即，富集系数：转运系数＝地上部分平均镉含量/根部平均镉含量根生物富集系数＝根部平均镉含量/土壤中镉的含量地上部分生物富集系数＝地上部分平均镉含量/土壤中镉的含量；3、数据处理采用Origin8.5和Past2.08进行数据处理；4、结果分析4.1、不同浓度Cd处理对七里香抗氧化酶的活力及丙二醛含量的影响：在Cd的胁迫下，七里香体内的SOD活力在100mg/kg土壤Cd胁迫下时出现最高值为425.15±2.41U/g，其余Cd胁迫下均无显著性差异，且显著低于对照组；POD的活力值在25mg/kg土壤Cd胁迫时出现最大值为137.24±1.37U/(g·min)，同比对照组增加了38.96％，土壤Cd水平为400mg/kg时出现最小值为43.91±1.61U/(g·min)，同比对照组降低55.54％；CAT的活力土壤Cd为100mg/kg时出现最大值0.87±0.03U/(g·min)，同比对照组增加了19.18％，其余Cd胁迫下均无显著性差异；SOD、POD、CAT在400mg/kg土壤Cd胁迫下，活力均低于对照组，同比对照组分别下降了16.75％、55.54％、5.48％。七里香在Cd胁迫处理中，其体内各抗氧化酶的活力能正常调节其活性氧代谢平衡，保护植物不受伤害，对Cd具有较强的耐受性。MDA的含量随土壤Cd浓度的增加逐渐降低，且整体水平低于对照组；MDA含量在Cd处理浓度为100mg/kg时出现最小值0.33±0.005μmol/g，同比对照组降低了32.65％；在Cd处理浓度为400mg/kg时，其含量为0.42±0.005μmol/,仍比对照组低18.37％。七里香叶片内的膜脂过氧化程度较低，叶片内的膜脂未受到伤害，七里香对Cd具有较强的耐受性；4.2、不同浓度的镉处理对七里香荧光特性的影响：在土壤Cd浓度为25mg/kg时，七里香出现最大Fv/Fm值，0.87±0.02，比对照组高1.16％；最小值出现在Cd浓度为400mg/kg时，比对照组低4.65％。七里香的Fv/Fm值介于0.82-0.87之间，符合一般植物的正常范围。这说明，七里香在Cd胁迫下其光合器官内的PSII未受到损伤。七里香的NPQ值随土壤Cd浓度的升高而逐渐上升，最大值出现在Cd处理浓度为400mg/kg时，0.45±0.07，比对照组高80.00％，最小值则出现在对照组中,0.25±本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究，其特征在于：它的研究方法如下：(1)、实验材料的准备(1.1)、植物材料为一年生的七里香实生苗；(1.2)、供试土壤为未栽培过作物的红壤；(1.3)、所用试剂为硝酸镉、分析纯；(2)、试验方法(2.1)、土壤盆栽实验：取适量土壤，经过自然风干、锤碎后，与Cd2+溶液混合均匀并分别装入袋中，每份10kg，设置Cd2+浓度梯度为0(CK)、25、50、100、200、400mg/kg，以不加Cd作为对照，每个处理5个重复，栽培袋底部用塑料袋套住，平衡14天，平衡期过后，选取株高相近、茎粗相近、叶片大小和数量相近的七里香苗并移栽到实验盆中，种植三个月后，进行相关指标的测定，土壤平衡与种植期间，要保证土壤的含水量在60％左右；(2.2)、生理指标的测定：超氧化歧化酶的活力测定采用氮蓝四唑比色法、过氧化氢酶活力的测定采用紫外吸收法进行测定、过氧化物酶活力的测定采用愈创木酚法进行测定、丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法测定；(2.3)、叶绿素荧光参数的测定：采用Li‑6400便携式光合仪进行光合参数的测定；在晴天的晚上21:00‑22:00，测定时采用叶室大小为3×2cm2，所用光源、温度、湿度、二氧化碳浓度均为自然状态下，测定参数为初始荧光、最大荧光、恒态荧光、荧光上升到能化类囊体最大荧光，并计算PSⅡ最大光化学效率、非光化学荧光淬灭系数、PSⅡ实际光化学效率，计算公式如下：PSⅡ最大光化学效率：Fv/Fm＝(Fm‑Fo)/Fm非光化学荧光淬灭系数：NPQ＝(Fm‑Fm')/Fm'PSⅡ实际光化学效率：ΦPSII＝(Fm'‑Fs)/Fm'，其中F0为初始荧光、Fm为最大荧光、Fs为恒态荧光、Fm’为荧光上升到能化类囊体最大荧光、Fv/Fm为PSⅡ最大光化学效率、NPQ为非光化学荧光淬灭系数、ΦPSII为PSⅡ实际光化学效率；(2.4)、重金属镉含量的测定：种植三个月后，分别称取0.2g烘干后的根、茎、叶样品后，粉碎，100目过筛，加入8ml消解液，消解液的浓度为HNO3∶H2O2＝6∶2，置于微波消解仪中进行消解；待材料完全消解并冷却至室温，加入稀HNO3定容后，采用火焰原子吸收光谱法测定植物材料中Cd含量，重复测定3次，并计算出TF，即，转运系数以及与BCF，即，富集系数：转运系数＝地上部分平均镉含量/根部平均镉含量根生物富集系数＝根部平均镉含量/土壤中镉的含量地上部分生物富集系数＝地上部分平均镉含量/土壤中镉的含量；(3)、数据处理采用Origin 8.5和Past 2.08进行数据处理；(4)、结果分析(4.1)、不同浓度Cd处理对七里香抗氧化酶的活力及丙二醛含量的影响：在Cd的胁迫下，七里香体内的SOD活力在100mg/kg土壤Cd胁迫下时出现最高值为425.15±2.41U/g，其余Cd胁迫下均无显著性差异，且显著低于对照组；POD的活力值在25mg/kg土壤Cd胁迫时出现最大值为137.24±1.37U/(g·min)，同比对照组增加了38.96％，土壤Cd水平为400mg/kg时出现最小值为43.91±1.61U/(g·min)，同比对照组降低55.54％；CAT的活力土壤Cd为100mg/kg时出现最大值0.87±0.03U/(g·min)，同比对照组增加了19.18％，其余Cd胁迫下均无显著性差异；SOD、POD、CAT在400mg/kg土壤Cd胁迫下，活力均低于对照组，同比对照组分别下降了16.75％、55.54％、5.48％，七里香在Cd胁迫处理中，其体内各抗氧化酶的活力能正常调节其活性氧代谢平衡，保护植物不受伤害，对Cd具有较强的耐受性；MDA的含量随土壤Cd浓度的增加逐渐降低，且整体水平低于对照组；MDA含量在Cd处理浓度为100mg/kg时出现最小值0.33±0.005μmol/g，同比对照组降低了32.65％；在Cd处理浓度为400mg/kg时，其含量为0.42±0.005μmol/,仍比对照组低18.37％，七里香叶片内的膜脂过氧化程度较低，叶片内的膜脂未受到伤害，七里香对Cd具有较强的耐受性；(4.2)、不同浓度的镉处理对七里香荧光特性的影响：在土壤Cd浓度为25mg/kg时，七里香出现最大Fv/Fm值，0.87±0.02，比对照组高1.16％；最小值出现在Cd浓度为400mg/kg时，比对照组低4.65％；七里香的Fv/Fm值介于0.82‑0.87之间，符合一般植物的正常范围，这说明，七里香在Cd胁迫下其光合器官内的PSII未受到损伤；七里香的NPQ值随土壤Cd浓度的升高而逐渐上升，最大值出现在Cd处理浓度为400mg/kg时，0.45±0.07，比对照组高80.00％，最小值则出现在对照组中,0.25±0.02，七里香光合机构中的光保护能力，会随土壤Cd浓...

【技术特征摘要】
1.一种重金属镉胁迫对七里香特性影响的研究，其特征在于：它的研究方法如下：(1)、实验材料的准备(1.1)、植物材料为一年生的七里香实生苗；(1.2)、供试土壤为未栽培过作物的红壤；(1.3)、所用试剂为硝酸镉、分析纯；(2)、试验方法(2.1)、土壤盆栽实验：取适量土壤，经过自然风干、锤碎后，与Cd2+溶液混合均匀并分别装入袋中，每份10kg，设置Cd2+浓度梯度为0(CK)、25、50、100、200、400mg/kg，以不加Cd作为对照，每个处理5个重复，栽培袋底部用塑料袋套住，平衡14天，平衡期过后，选取株高相近、茎粗相近、叶片大小和数量相近的七里香苗并移栽到实验盆中，种植三个月后，进行相关指标的测定，土壤平衡与种植期间，要保证土壤的含水量在60％左右；(2.2)、生理指标的测定：超氧化歧化酶的活力测定采用氮蓝四唑比色法、过氧化氢酶活力的测定采用紫外吸收法进行测定、过氧化物酶活力的测定采用愈创木酚法进行测定、丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法测定；(2.3)、叶绿素荧光参数的测定：采用Li-6400便携式光合仪进行光合参数的测定；在晴天的晚上21:00-22:00，测定时采用叶室大小为3×2cm2，所用光源、温度、湿度、二氧化碳浓度均为自然状态下，测定参数为初始荧光、最大荧光、恒态荧光、荧光上升到能化类囊体最大荧光，并计算PSⅡ最大光化学效率、非光化学荧光淬灭系数、PSⅡ实际光化学效率，计算公式如下：PSⅡ最大光化学效率：Fv/Fm＝(Fm-Fo)/Fm非光化学荧光淬灭系数：NPQ＝(Fm-Fm')/Fm'PSⅡ实际光化学效率：ΦPSII＝(Fm'-Fs)/Fm'，其中F0为初始荧光、Fm为最大荧光、Fs为恒态荧光、Fm’为荧光上升到能化类囊体最大荧光、Fv/Fm为PSⅡ最大光化学效率、NPQ为非光化学荧光淬灭系数、ΦPSII为PSⅡ实际光化学效率；(2.4)、重金属镉含量的测定：种植三个月后，分别称取0.2g烘干后的根、茎、叶样品后，粉碎，100目过筛，加入8ml消解液，消解液的浓度为HNO3∶H2O2＝6∶2，置于微波消解仪中进行消解；待材料完全消解并冷却至室温，加入稀HNO3定容后，采用火焰原子吸收光谱法测定植物材料中Cd含量，重复测定3次，并计算出TF，即，转运系数以及与BCF，即，富集系数：转运系数＝地上部分平均镉含量/根部平均镉含量根生物富集系数＝根部平均镉含量/土壤中镉的含量地上部分生物富集系数＝地上部分平均镉含量/土壤中镉的含量；(3)、数据处理采用Origin8.5和Past2.08进行数据处理；(4)、结果分析(4.1)、不同浓度Cd处理对七里香抗氧化酶的活力及丙二醛含量的影响：在Cd的胁迫下，七里香体内的SOD活力在100mg/kg土壤Cd胁迫下时出现最高值为425.15±2.41U/g，其余Cd胁迫下均无显著性差异，且显著低于对照组；POD的活力值在25mg/kg土壤Cd胁迫时出现最大值为137.24±1.37U/(g·min)，同比对照组增加了38.96％，土壤Cd水平为400mg/kg时出现最小值为43.91±1.61U/(g·min)，同比对照组降低55.54％；CAT的活力土壤Cd为100mg/kg时出现最大值0.87±0.03U/(g·min)，同比对照组增加了19.18％，其余Cd胁迫下均无显著性差异；SOD、POD、CAT在400mg/kg土壤Cd胁迫下，活力均低于对照组，同比对照组分别下降了16.75％、55.54％、5.48％，七里香在Cd胁迫处理中，其体内各抗氧化酶的活力能正常调节其活性氧代谢平衡，保护植物不受伤害，对Cd具有较强的耐受性；MDA的含量随土壤Cd浓度的增加逐渐降低，且整体水平低于对照组；MDA含量在Cd处理浓度为100mg/kg时出现最小值0.33±0.005μmol/g，同比对照组降低了32.65％；在Cd处理浓度为400mg/kg时，其含量为0.42±0.005μmol/,仍比对照组低18.37％，七里香叶片内的膜脂过氧化程度较低，叶片内的膜脂未受到伤害，七里香对Cd具有较强的耐受性；(4.2)、不同浓度的镉处理对七里香荧光特性的影响：在土壤Cd浓度为25mg/kg时，七里香出现最大Fv/Fm值，0.87±0.02，比对照组高1.16％；最小值出现在Cd浓度为400mg/kg时，比对照组低4.65％；七里香的Fv/Fm值介于0.82-0.87之间，符合一般植物的正常范围，这说明，七里香在Cd胁迫下其光合器官内的PSII未受到损伤；七里香的NPQ值随土壤Cd浓度的升高而逐渐上升，最大值出现在Cd处理浓度为400mg/kg时，0.45±0.07，比对照组高80.00％，最小值则出现在对照组中,0.25±0.02，七里香光合机构中的光保护能力，会随土壤Cd浓度的升高而增强，且光合器官未受到损伤，植物可正常进行光合作用；七里香的ΦPSII值在25mg/kg的Cd胁迫下出现最大值，比对照组高1.0％，其余胁迫下均无显著性差异，七里香在Cd胁迫下，其体内的光保护能力增强，光合器官没有受到光胁迫，各光合过程未受到影响，光合作用可以正常进行，对碳的固定和同化能力也未受到影响；(4.3)、重金属Cd在七里香体内的分布及富集特征：随重金属Cd浓度的升高，七...

【专利技术属性】
技术研发人员：公维昌，刘艳红，陈亚青，
申请(专利权)人：红河学院，
类型：发明
国别省市：云南,53