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1、 本科毕业论文 题 目：环境浓度微囊藻毒素-LR对水稻生态 毒性效应研究学 院：化学工程学院 专 业：环境工程 班 级: 1002051 学 号：100205119 学生姓名：王子康 指导教师：陈荣平 职称: 讲师 姜锦林 职称：副研究员二零一四年 五月 二十日环境浓度微囊藻毒素-LR对水稻生态毒性效应研究摘 要 近年来，我国蓝藻水华暴发分布日趋广泛且严重，大量微囊藻毒素随着农业灌溉用水进入农田，目前对该过程中高等植物对蓝藻毒素的吸收及由此引发的多种毒性效应的机制尚未明确。本实验以水稻为研究对象，采用现代分析技术和分子生态毒理学方法，考察了微囊藻毒素对受试作物的毒性差异，研究了不同浓度微囊藻毒
2、素对水稻生长发育的影响，检测指标包括:1)植株营养学指标如株高、鲜重、根长；2)生理生化指标如过氧化物酶活性、谷胱甘肽含量、丙二醛含量；3)光合作用指标如净光合作用、叶绿素荧光、蒸腾速率等。主要研究结果表现为：微囊藻毒素浓度对株高、鲜重、跟长等在MC-LR浓度为0.1 ug/L的时候有促进作用，紧接着1ug/L的浓度下就有了明显的抑制作用，浓度为50 ug/L的抑制作用极显著；而微囊藻毒素对植株鲜重、丙二醛含量、叶绿素荧光和蒸腾速率则表现为抑制作用，且浓度越高，抑制作用越明显。该研究对阐明环境浓度微囊藻毒素-LR对陆生高等植物的生态毒性效应特点具有重要意义。关键词：微囊藻毒素；毒性机制；水稻；
3、生理生态 Environment concentration microcystin - LR ecological toxicity effect of rice researchABSTRACT In recent years, the distribution of algal bloom increasingly widespread and severe. It cause a large number of blue-green algae toxins entering the crop field along with the agricultural irrigation w
4、ater. So far people know few about how higher plants absorb these toxins and the resulting toxicity mechanisms. With rice as the research object, we use modern analytic techniques and molecular ecotoxicology method to examine the toxicity of microcystin on a crop of difference and study the differen
5、t concentration of algal toxins on rice growth and development. Detection plant nutrition indicators, including 1) Plant nutrition indicators such as amylase, plant height, fresh weight, root length, 2) physiological and biochemical indicators such as alkaline phosphatase activity, glutathione, malo
6、ndialdehyde content, 3) photosynthesis indicators such as net photosynthesis, chlorophyll fluorescence, transpiration rate. The results shows that Microcystin concentration on plant height, fresh weight, with long in MC - LR concentration is 0.1 ug/L has a promoting effect, followed by 1 ug/L concen
7、trations had obvious inhibitory effect, the concentration of 50 ug/L inhibition significantly. And microcystin algae toxins to plant fresh weight, malondialdehyde content, transpiration rate and chlorophyll fluorescence is characterized by inhibition, and the higher the concentration, the more obvio
8、us inhibitory effect. This study will be of great significance to clarify the environment concentration microcystin ecological toxic effects on the terrestrial higher plant characteristics.Keywords: Microcystin ; Toxicity mechanism; Rice; physiological ecology 目录1绪论11.1 课题研究背景11.1.1水环境富营养化污染现状11.1.2
9、微囊藻毒素的产生及理化性质21.1.3水稻的生物学特征41.2国内外相关研究41.3课题的提出51.3.1研究的目的和意义51.3.2 研究的特色及创新点52材料与方法72.1实验材料72.2微囊藻毒素与营养液配制72.3水稻的处理过程82.3.1水稻种子的培养82.3.2对水稻进行染毒92.3.3水稻生物量收集102.4水稻叶子预处理102.4.1提取水稻叶片粗酶液102.4.2蛋白质含量的测定102.5植株营养学指标的测定102.6生理生化指标的测定112.7光合作用指标的测定112.8 水稻RNA浓度和完整性测试122.8.1RNA的提取122.8.2测总RNA完整性和浓度132.9 数
10、据分析143结果与分析153.1植株营养学指标153.1.1株高153.1.2根长163.1.3植物鲜重173.2微囊藻对水稻根生理生化影响183.2.1过氧化物酶活性183.2.2谷胱甘肽含量193.2.3丙二醛含量203.3微囊藻毒素对光合作用的影响213.3.1净光合速率213.3.2叶绿素荧光223.3.3蒸腾速率233.4不同浓度微囊藻毒素-LR暴露下水稻对毒素的吸收和累积24结论26致 谢28参考文献29南京林业大学本科生毕业论文61绪论1.1 课题研究背景1.1.1水环境富营养化污染现状我国目前以及今后相当长一段时期内的重大水环境问题其中之一就是湖泊等水体的富营养化，蓝藻水华的暴
11、发则是水体富营养化引起的生物污染现象，是使湖泊生态系统受损的主要原因之一。近年来，我国已成为世界上蓝藻水华分布最广泛、暴发最严重且水华蓝藻种类最多的国家之一。如太湖、滇池和巢湖均有高频率、大面积的蓝藻水华发生，某些地区的水华蓝藻浓度已超过1010个细胞/L。蓝藻的大量生长会显著改变水体的理化环境，使得水体溶解氧减少，透明度降低并且散发腥臭味。此外，蓝藻水华还会造成水体的“二次污染”，除众所周知的藻毒素外，蓝藻在生长和衰亡过程中会还会产生一些其它环境污染物，如甲硫醇、甲硫醚等异味物质和氨氮、亚硝酸盐等，严重影响饮用水及水产品的品质，造成严重的经济损失，危及供水安全和人类健康1,2。我国是一个人口
12、大国，人口大约占全世界人口的21.5%，而水资源却极度短缺，大约只有世界水资源的8%，所以水华现象在我国显得尤为严重。不容置否，水体富营养化的问题在我国已经成为水环境问题的重大问题之一，影响我国的经济乃至社会的发展。改革开放以来，我国的经济发展迅速，在经济发展的同时，我们往往忽略了自然环境的保护，这也导致我国水华时间频发，水体环境日渐恶劣，威胁到了我国国民的生活安全。太湖，滇池，巢湖并称为我国的三大湖，这三大湖泊的水华现象更是时常爆发3。江苏省无锡市的主要自来水厂停产就是由于蓝藻水华的爆发而导致的，这严重影响了居民的生活，水华爆发期间，一切当地自来水厂的供水停止，居民用水甚至需要从临近的城镇调
13、用，造成了极大的危害,对此，近年我国对水体水华以及蓝藻的爆发投入了大量的人力物力进行研究，希望能够知悉它的发生机理，但是，却鲜有进展。水华的现象仍在不断出现，大规模爆发后，堆积的藻类细胞衰亡后释放出了大量的有毒异味物质，由此引发的衍生物污染已经威胁到了整个生态系统。这些衍生污染物的产生，主要有毒污染物，比如微囊藻毒素的毒理机制及其如何影响水体生态系统导致生态灾害，都是我国迫不及待需要解决的问题。因此，系统研究微囊藻毒素对粮食作物的毒性，能为寻找农业生产上采用合理的应对措施提供理论支持，保证农产品安全，避免危及人畜健康，现实意义十分重大。近年来，富营养化地区经常将含蓝藻水华的水用于灌溉，因此蓝藻
14、毒素对粮食作物的危害性及因此引起的健康风险开始引起相关研究学者的兴趣，但从已有的研究报道了解到，不同作物对微囊藻毒素的耐受度和响应情况并不一致，到目前为止，还没有研究报道对此给出明确地解释，但研究显示，经过较低浓度的微囊藻毒素的处理后，受试标本水稻的发芽率并没有显著的差别，而当毒素达到100 ug/L时，水稻的生长发育受到了明显抑制，更高浓度的微囊藻毒素导致大部分的水稻幼苗坏死。所以，微囊藻毒素同样可以通过植物对人类的健康产生危害，在这样的背景下，本试验以主要粮食作物水稻为研究对象，系统、深入研究微囊藻毒素对受试作物的生态毒性效应。1.1.2微囊藻毒素的产生及理化性质根据调查得知，大多数的蓝藻
15、种群都能产生一种甚至多种藻毒素，因此如果只是根据生物类群来判断蓝藻毒素种类是比较困难的。产生毒素的蓝藻种类主要包括微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Anabaena）、拟柱胞藻（Cylindrospermopsis） 、浮丝藻（Plankthotrix）、鞘丝藻（Lyngbya）、束丝藻（Aphanizomenon）、颤藻（Oscillatoria）和节球藻（Nodularia），产生包括微囊藻毒素（Microcystins，MCs）、鱼腥藻毒素（Anatoxins）、拟柱胞藻毒素（Cylindrospermopsin）、节球藻毒素（Nodularins）、石房蛤毒素（Saxitoxins）、拟类毒素-a(s)（Anatoxin-a(s)）、和脂多糖内毒素（Lipopolysaccharide）在内的众多毒素，不同种类的藻毒素在毒性结构和致毒机理上也有所差异4,5。微囊藻毒素是最为常见的一种蓝藻毒素，这是一类环状七肽物质，一般结构为：环(D-丙氨
