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1、 马原忠: 钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响本科毕业论文题 目 钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响学 院 农学院 专 业 目 录摘 要1关键词1Abstract1Key words1前言11 材料与方法31.1 材料处理31.2 测定方法41.3 数据统计分析52 结果与分析52.1 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗生物量的影响52.2不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗SOD活性的影响52.3不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗POD活性的影响62.4 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗CAT活性的影响72.5 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗蛋白质含量的影响72.6 不同浓度
2、Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗叶绿素含量的影响82.7不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响92.8不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗可溶性糖含量的影响92.9不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗丙二醛含量的影响102.10 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗细胞膜通透性的影响113讨论114结论13参考文献13致谢1620钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响马原忠（甘肃农业大学农学院种子科学与工程专业，甘肃兰州，730070）摘要：为明晰钙对重金属铅胁迫下玉米幼苗生长的缓解作用，以提高玉米对重金属毒害耐性，探讨重金属胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响，选用玉米（Zea mays）品
3、种郑单958为材料，研究了不同浓度Ca2+（0-25mmoLL-1）对一定铅浓度(100mgL-1)胁迫下玉米幼苗的生长及生理特性的影响。结果表明：一定浓度的Ca2+能够显著提高玉米幼苗叶片保护酶 SOD、POD、CAT 活性，增加蛋白质和可溶性糖的含量，促进了叶绿素和脯氨酸的积累；生物量（叶片干鲜重、根干鲜重）增加，丙二醛含量的下降，外源 Ca2+对玉米幼苗铅胁迫的缓解具有剂量效应，以 10mmoLL-1 Ca2+ 的效果最好，增强了玉米植株对重金属铅的抗性。关键词：玉米；铅胁迫；钙；生理指标Effect of Calcium on Growth and Physiological Char
4、acteristics of Maize Seedling under Lead StressMa Yuan-zhong(Gansu Agricultural University College of agriculture seed science and engineering, Gansu Lanzhou, 730070)Abstract:In order to clear calcium alleviate Pb stress on growth of under Maize Seedlings, and enhance the toxicity of heavy metal tol
5、erance of Maize. To investigate the effect of heavy metal stress on growth and physiological characteristics of Maize Seedlings. Maize varieties Zhengdan 958 as material, different concentrations of Ca2+ (0-25mmoLL-1) to lead （100mgL-1）stress effects on growth and physiological characteristics of un
6、der Maize Seedlings. The results show that a certain concentration of Ca2+ can significantly improve the maize seedling leaf protective enzyme activity of CAT, POD, SOD. To increase the content of protein and soluble sugar and Promote chlorophyll and proline accumulation, increased Biomass (dry leaf
7、 fresh weight, root fresh and dry weight), decreased MDA content. Exogenous Ca2+ in a dose effect to relieve the stress of maize seedlings lead, 10mmoLL-1 Ca2+ is the best, enhance the resistance of maize plants on heavy metal lead.Key words:Corn; Lead stress; Calcium; Physiological index前言玉米是我国最重要的
8、粮食作物之一，适应性强、单产量高，是重要的粮食、饲料、工业原料作物，在粮食作物中增值是最高的。甘肃省玉米种植属于西北灌溉玉米区，玉米种植主要分布于河西走廊灌溉区，属大陆性干燥气候，降水稀少，种植业完全依靠融化雪水或河流灌溉系统。在甘肃河西走廊灌溉农业区，套种玉米大面积亩产500-600kg，随着农田灌溉面积的增加，自70年代以来玉米面积逐渐扩大，每年约66.67hm2，西北灌溉玉米区玉米种植占全国玉米面积的3%左右。但一些重金属盐对玉米的生长有许多不利因素，严重影响了玉米的产量，特别是铅、镉等重金属盐类。铅（Pb）并不是植物生长发育的所必需元素，当铅被动进入植物根、树皮或叶片后，积累在根、茎和
9、叶片影响植物的生长发育，使植物受害。铅(Pb)对玉米的萌发抑制明显，苗明升等1研究了铅(Pb)对玉米种子萌发的影响，几乎所有浓度的铅(Pb)对玉米的萌发都起抑制作用。铅对植物根系的生长的影响尤为显著的，并且周鸿2通过对玉米的组织化学研究证明，玉米幼根对铅的吸收情况与植物对有益矿质元素的吸收很相似。同时铅能减少根细胞的有丝分裂速度，这也是造成植物生长缓慢的原因。在铅污染的条件下，铅在玉米体内分布的一般规律是根下叶茎上叶子粒3。铅胁迫显著抑制了玉米地上部分和地下部分的生长、降低了叶片光合色素含量、并通过非气孔因素限制了光合作用、导致过剩激发能的增加；铅胁迫也显著抑制了超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏
10、血酸过氧化物酶(APX)的活性、伤害了PSII反应中心、PSII的受体侧和供体侧(放氧复合体)以及PSI光化学活性4。曹莹5研究发现，重金属铅对玉米子粒的营养品质有影响，但不同指标受影响程度不同。植物主要通过根系从土壤中吸收和积累铅，进入根部的少量铅经过了两条途径：一是非代谢性的自由空间途径；二是代谢性的共质体途径，铅在所有活细胞中的沉积，特别是凯氏带对铅的吸收的阻碍。Jarviso6运用透射电子显微技术进行研究发现，进入植物根部的铅主要分布在根细胞壁上，少部分存在于根细胞内和线粒体中。而且植物上部分的铅含量远远低于根部，换句话说，植物根系向地上部分运输铅的能力极低。Liu7等研究发现印度芥菜
11、(Brassica juncea)根部积累大量的铅只有极少部分运输到地上部。有研究表明，铅在植物根部均以分子量较小的肤类复合物及游离态占据绝大比例，推测这些形态是铅自根部向地上部分运输的主要形式。因此，植物吸收的大部分铅均积累在根部，只有少部分转移到地上部分，这可能是植物对铅的一种保护机制。同时也说明了铅对植物的毒害主要对根部细胞起作用。铅在植物体内积累不仅会影响植物生长，而且会通过食物链危机人体健康，改良土壤铅污染已日益受到重视。钙（Ca）不仅是植物生长发育所必需的一种大量元素，而且是植物体内重要的信号传递物质，参与非生物胁迫信号的传递，与钙调素(CaM)一起调节植物体内许多生理生化过程,对
12、植物的生长具有很重要的意义。很多研究表明，钙在植物抗逆境过程中具有重要作用,它可以作为耦联胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使8-9。生理学研究发现，外施钙可以增强植物对许多非生物逆境的适应性,减轻逆境对植物所造成的伤害10。如以玉米为材料，用钙处理后可以增强玉米幼苗的耐热性11。关于外源钙在逆境胁迫下的作用机制,前人推测可能是因为钙在稳定细胞结构方面发挥了作用。钙能提高植物抗逆性，其中一个重要的作用是抗重金属的毒害。例如钙能减轻锅、锌、镍、铁、铜、铝等多种金属离子的毒害作用12。Ca对玉米幼苗Pb的吸收和运输的抑制作用，通过增施钙镁磷肥，提高土壤PH值、降低重金属元素在土壤溶液中的溶解度，是
13、减少重金属元素在植物体内含量的有效方法。Andersson和Nilsson13认为Ca可以与Cd竞争植物根系上吸收位点。也有人指出Ca2+参与了植物感受渗透胁迫合成ABA的过程14，而且，ABA的转导也依赖Ca2+。植物叶片中积累ABA，引起气孔关闭，水分散失降低，胞内钙水平的提高(即诱发植物产生钙信号)是保卫细胞应答ABA的最初反应之一。虽然近年来对钙信号的研究有了一定的进展，但是钙信号转导机制极其复杂，还有很多问题亟待解决，如钙信号是否直接参与活性氧代谢与调控等。根据Chen等15报道，水杨酸预处理能显著降低水稻根、茎和叶中Pb的含量，且对Pb胁迫造成的叶中叶绿素含量下降有明显的缓解作用。
14、但钙对减轻铅毒害的生理机理的研究鲜有报道。为此，本试验拟用不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗的生长情况、叶绿素含量、脯氨酸含量、抗氧化酶活性测定、可溶性蛋白的测定、可溶性糖含量和丙二醛（MDA）含量的测定进行研究，从而了解其对铅胁迫下玉米幼苗生长生理的影响。为从生理上探明植物体内钙减轻铅毒害机理提供依据，对玉米的抗性育种提供理论基础和技术指导。1 材料与方法1.1 材料处理1.11玉米幼苗的培养试验玉米品种为“郑单958”。挑选饱满均一的玉米种子，用0.1%的次氯酸钠消毒10 min后，漂洗干净，在25下，以蒸馏水浸种12 h后播种到垫有两层清洗干净滤纸的直径为15 cm的培养皿中，置于25培养箱中
15、暗发芽玉米出苗后，选取生长一致的三叶一心期的幼苗转移到塑料花盆中，每盆植苗8株，于人工气候室内常规培养，每2 d 用1/5 浓度的Hoaglands 营养液浇灌，待第4片叶长出后，选取长势良好和长势一致的玉米幼苗进行铅胁迫试验。1.12 材料处理 长至三叶一心时挑选长势一致的幼苗分组进行处理，每组重复5次，每天更换 1 次处理液。Pb 供体Pb(NO3)2溶液，Ca的供体为CaCl2溶液。试验处理有：A=Hoagland,CK; B=Hoagland+100mgL-1 Pb 2+ C=Hoagland+100 mgL-1 Pb 2+5 mmoLL-1Ca2+ D=Hoagland+100 mgL-1 Pb 2+ + 10mmoLL-1Ca2+ E=Hoagland+100 mgL-1 Pb 2+ + 15mmoLL-1Ca2+ F=Hoagland+100 mgL-1 Pb 2+ + 20mmoLL-1Ca2+G=Hoagland+100 mgL-1 Pb 2+ + 25 mmoLL-1Ca2+ 处理后一周取第2片叶的混合样品及根的样品分别用于
