Cd2+、Pb2+胁迫对三种国产桫椤生长生殖及根际土壤微生态的影响

论文摘要

桫椤科是侏罗纪孑遗的唯一树状蕨类,曾因生境破碎而不断濒危,随着保护力度的增加目前其群落有所恢复,但近年研究发现,许多桫椤群落均出现了衰退、幼苗数量减少等问题,亦有学者认为这种现象的出现可能与人类活动有关。Cd2+、Pb2+是广泛分布的重金属污染物,其污染情况随着矿业的发展和化石燃料的使用日益加剧,而Cd2+、Pb2+胁迫对桫椤科植物配子体及幼苗的影响尚未见报道,因此本研究选用笔筒树、中华桫椤、大叶黑桫椤为材料,人工模拟Cd2+(配子体0.2、0.4、0.8、1.6mg·kg-1,幼苗2、4、8、16mg·kg-1)、Pb2+(配子体20、40、80、160mg·kg-1,幼苗100、200、400、800mg·kg-1)污染土壤,研究了Cd2+、Pb2+对三种桫椤配子体及幼苗生理指标、配子体形态特征及其根际土壤酶活性、微生物群落功能和结构的影响,以期为Cd2+、Pb2+胁迫对桫椤科植物的伤害机理提供理论依据,为桫椤科植物的进一步保护提供参考资料。研究结果表明:（1）不同浓度的Cd2+、Pb2+胁迫均导致三种桫椤配子体细胞完整性、叶绿体、性器、假根等各部分发生形态学改变,导致了其结构的改变和选择透过性、光合能力等功能的丧失。（2）随Cd2+、Pb2+胁迫浓度的增加,三种桫椤配子体及幼苗光合系统和膜系统均受到一定的伤害,低浓度的Cd2+、Pb2+胁迫下,保护酶活性的升高有效降低了植物受到伤害的程度,但高浓度下保护酶系统的保护作用十分有限;三种桫椤对Cd2+、Pb2+的抗性强弱顺序均为大叶黑桫椤>笔筒树>中华桫椤。（3）随着Cd2+、Pb2+胁迫浓度的增加,三种桫椤配子体根际土壤脲酶、磷酸酶、脱氢酶、过氧化氢酶均受到一定的影响,低浓度下对部分酶类表现为促进作用,高浓度下主要表现为抑制作用。（4）对土壤微生物群落功能多样性的研究表明,不同浓度Cd2+、Pb2+胁迫会导致笔筒树、中华桫椤配子体根际土壤微生物群落丰富度有所上升,但微生物数量有所下降;而对大叶黑桫椤的相关影响正好相反,表现为群落丰富度下降,微生物数量上升。（5）对土壤细菌群落组成的研究表明,不同浓度的Cd2+、Pb2+胁迫下,大叶黑桫椤根际土壤细菌形成了以芽孢杆菌属为主的优势菌种,而中华桫椤、笔筒树配子体根际土壤细菌未出现明显的优势菌种。结合以上结果本研究认为,Cd2+、Pb2+胁迫会对三种桫椤生殖发育及土壤环境等多个方面造成一定的影响,其影响程度随浓度的增加而显著加剧;配子体较幼苗对Cd2+、Pb2+胁迫更为敏感;精母细胞发育为成熟精子的过程可能是桫椤科植物世代交替过程中对Cd2+、Pb2+胁迫最为敏感的环节。本文首次采用形态特征、生理特性及其根际土壤微生态等方法,综合研究了重金属对桫椤科植物生长发育的影响,结果表明Cd2+、Pb2+对桫椤科植物生长生殖各环节及土壤环境均存在一定的伤害作用,而根际土壤微生态的改变会进一步加剧植物受到的伤害。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 重金属污染概况

1.1.1 重金属对植物的影响

1.1.2 重金属对土壤的影响

1.2 桫椤科研究现状

1.2.1 形态特征及孢粉学

1.2.2 生殖发育

1.2.3 种群结构

1.3 本研究的目的和意义

1.4 技术路线

2+、Pb₂₊胁迫对三种国产桫椤配子体形态特征的影响'>第2章 Cd₂₊、Pb₂₊胁迫对三种国产桫椤配子体形态特征的影响

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 处理方法

2.2.3 结果整理

2.3 结果与分析

2.3.1 配子体细胞完整性

2.3.2 叶绿体

2.3.3 精子器

2.3.4 颈卵器

2.3.5 假根

2.4 讨论

2.4.1 细胞完整性

2.4.2 叶绿体

2.4.3 性器

2.4.4 假根

2.5 本章小结

2+、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体生理特性的影响'>第3章 Pb₂₊、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体生理特性的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 处理方法

3.2.3 测定方法

3.2.4 数据处理

3.3 结果与分析

3.3.1 生物量

3.3.2 膜系统

3.3.3 光合系统

3.3.4 保护酶系统

3.3.5 抗性隶属值的计算

3.3.6 PCA分析

3.4 讨论

3.4.1 生物量

3.4.2 膜系统

3.4.3 光合系统

3.4.4 保护酶系统

2+、Pb₂₊抗性的分析'> 3.4.5 三种国产桫椤对Cd₂₊、Pb₂₊抗性的分析

3.4.6 各浓度及指标间的PCA分析

3.5 本章小结

2+、Cd₂₊对三种国产桫椤幼苗生理特性的影响'>第4章 Pb₂₊、Cd₂₊对三种国产桫椤幼苗生理特性的影响

4.1 引言

4.2 材料及方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 处理方法

4.2.3 测定方法

4.2.4 数据处理

4.3 结果与分析

4.3.1 膜系统

4.3.2 光合系统

4.3.3 保护酶系统

4.3.4 抗性隶属值的计算

4.3.5 PCA分析

4.4 讨论

4.4.1 膜系统

4.4.2 光合系统

4.4.3 保护酶系统

4.4.4 隶属值计算及各指标PCA分析

4.5 本章小结

2+、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体根际土壤酶的影响'>第5章 Pb₂₊、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体根际土壤酶的影响

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 实验材料

5.2.2 处理方法

5.2.3 测定方法

5.2.4 数据处理

5.3 结果与分析

5.3.1 脲酶

5.3.2 脱氢酶

5.3.3 酸性磷酸酶

5.3.4 过氧化氢酶

5.3.5 PCA分析

5.4 讨论

5.5 本章小结

2+、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体根际土壤微生物群落功能多样性的影响'>第6章 Pb₂₊、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体根际土壤微生物群落功能多样性的影响

6.1 引言

6.2 材料与方法

6.2.1 实验材料

6.2.2 处理方法

6.2.3 测定方法

6.2.4 数据处理

6.3 结果与分析

6.3.1 土壤微生物代谢活性

6.3.2 土壤微生物群落底物代谢功能多样性指数

6.3.3 土壤微生物对不同碳源的利用能力

2+、Pb₂₊浓度下土壤微生物各碳源利用能力相关分析'> 6.3.4 不同Cd₂₊、Pb₂₊浓度下土壤微生物各碳源利用能力相关分析

2+、Pb₂₊浓度下土壤微生物各碳源利用能力与土壤酶活性的PCA分析'> 6.3.5 不同Cd₂₊、Pb₂₊浓度下土壤微生物各碳源利用能力与土壤酶活性的PCA分析

6.4 讨论

6.5 本章小结

2+、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体根际土壤微生物群落结构多样性的影响'>第7章 Pb₂₊、Cd₂₊对三种国产桫椤配子体根际土壤微生物群落结构多样性的影响

7.1 引言

7.2 材料与方法

7.2.1 实验材料

7.2.2 处理方法

7.2.3 测定方法

7.2.4 数据处理

7.3 结果与分析

7.3.1 Shannon-wiener曲线

7.3.2 细菌群落组成

7.3.3 样本群落丰度聚类分析

7.3.4 Ternary Plot三元相分析

7.3.5 物种组成单因素方差分析

7.4 讨论

7.4.1 根际土壤微生物群落结构多样性

7.4.2 土壤根际微生物群落与植物生长的关系

7.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 纪善博

导师: 刘保东,关旸

关键词: 桫椤科,生殖发育,重金属,生理特性,土壤微生态

来源: 哈尔滨师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,自然地理学和测绘学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用,农业基础科学,农艺学

单位: 哈尔滨师范大学

基金: 国家自然科学基金“中国桫椤科植物生殖障碍的比较研究”(31770350)

分类号: S154.3;X173;X144

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Cd2+、Pb2+胁迫对三种国产桫椤生长生殖及根际土壤微生态的影响

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