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1、 重金属镉胁迫对水稻种子萌发的影响重金属镉胁迫对水稻种子萌发的影响系院：环境与生物工程学院系院：环境与生物工程学院 班级：环境工程班级：环境工程 学生姓名：某某学生姓名：某某 指导教师：某某指导教师：某某重金属镉对水稻种子萌发的影响重金属镉对水稻种子萌发的影响1 1、文献综述、文献综述2 2、实验材料及方法、实验材料及方法3 3、结果分析与讨论、结果分析与讨论4 4、结论、结论5 5、致谢、致谢21 1、文、文献综述述1 1重金重金属镉污染背景染背景2 2本本研究的目的和意究的目的和意义31 1重金属镉的污染背景重金属镉的污染背景 大气、水体和土壤中的重金属等有大气、水体和土壤中的重金属等有害
2、物质日益增多，重金属的使用范围害物质日益增多，重金属的使用范围越来越广泛，人为排入中有毒重金属越来越广泛，人为排入中有毒重金属对环境的严重威胁正逐渐成为全球性对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题。近年来，由于含重金属污水的问题。近年来，由于含重金属污水的农田灌溉、污泥的农业利用、肥料对农田灌溉、污泥的农业利用、肥料对土壤的施用以及矿区飘尘的沉降等原土壤的施用以及矿区飘尘的沉降等原因，许多土壤已经受到重金属污染，因，许多土壤已经受到重金属污染，重金属污染是一种蓄积性的慢性污染。重金属污染是一种蓄积性的慢性污染。 重金属在空气、土壤和水体中的存重金属在空气、土壤和水体中的存在对生物有机体产生了严重
3、的影响，在对生物有机体产生了严重的影响，并且在食物链中的生物富集极具危险并且在食物链中的生物富集极具危险性性44，特别是镉，特别是镉cdcd具有显著的具有显著的生物毒性，是人体非必需的有毒元素。生物毒性，是人体非必需的有毒元素。同时，镉在土壤中还具有较强的化学同时，镉在土壤中还具有较强的化学活性，极易被作物吸收而进入食物链，活性，极易被作物吸收而进入食物链，能够在人体中聚集，尤其在人体的肝能够在人体中聚集，尤其在人体的肝脏和肾脏中，将大大增加骨折、癌症、脏和肾脏中，将大大增加骨折、癌症、肾功能紊乱和高血压的风险，影响人肾功能紊乱和高血压的风险，影响人体健康体健康99。42 2本研究的目的和意义
4、本研究的目的和意义研究意义研究意义 研究种子萌发阶段受重金属污染研究种子萌发阶段受重金属污染的影响尤为重要，它可揭示镉对的影响尤为重要，它可揭示镉对水稻生长的危害，也可为预防粮水稻生长的危害，也可为预防粮食减产和食减产和Cd中毒提供理论依据。中毒提供理论依据。稻田重金属污染的治理目标，不稻田重金属污染的治理目标，不仅是抑制重金属对水稻的毒害和仅是抑制重金属对水稻的毒害和提高其产量，更重要的是减少水提高其产量，更重要的是减少水稻对重金属元素的吸收，抑制其稻对重金属元素的吸收，抑制其进入食物链进入食物链74。研究内容研究内容 重金属镉胁迫对水稻种子萌重金属镉胁迫对水稻种子萌发的影响发的影响52 2
5、、实验材料材料与方法方法1 1材料材料2 2测定定项目及方法目及方法61 1材料材料作物样品来源作物样品来源 实验选用的水稻品种为辽兴一号，来实验选用的水稻品种为辽兴一号，来源于辽宁沈阳苏家屯稻作所。源于辽宁沈阳苏家屯稻作所。72 2测定项目及方法测定项目及方法细菌的培养、纯化、筛选及保存细菌的培养、纯化、筛选及保存 在无菌条件下，将按照固体培养基在无菌条件下，将按照固体培养基配方配制的细菌固体培养基配方配制的细菌固体培养基7575的平的平板倒置在板倒置在3232下恒温培养下恒温培养1 1天，观察天，观察生长的菌落。生长的菌落。 选取五个生长较好的平板菌落，记选取五个生长较好的平板菌落，记为为
6、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5号菌。在相应培养号菌。在相应培养基平板上分离、纯化，将纯化后的菌基平板上分离、纯化，将纯化后的菌种按液体培养基的配方配制成液体培种按液体培养基的配方配制成液体培养基，调养基，调pHpH值至值至7.2 7.2 ，以每瓶，以每瓶40mL40mL的量分别倒入的量分别倒入3030个锥形瓶中，并分为个锥形瓶中，并分为五组，每组共六个，灭菌后取出，各五组，每组共六个，灭菌后取出，各瓶中加入瓶中加入10mL10mL浓度分别为浓度分别为20 mg/L 20 mg/L 、40 mg/L40 mg/L、60 mg/L60 mg/L、80 mg/L80 mg/L、100 mg/
7、L100 mg/L的的Cd2+Cd2+溶液。置于摇床上，溶液。置于摇床上，在在3232下振荡培养下振荡培养1 1天，用原子吸收天，用原子吸收分光光度计测定分光光度计测定1 1至至5 5号菌对号菌对Cd2+Cd2+的的吸附结果，从中筛选出优势菌种在斜吸附结果，从中筛选出优势菌种在斜面上进行培养，并在冰箱中保存。面上进行培养，并在冰箱中保存。 8水稻的培养水稻的培养Cd2+Cd2+处理液浓度：处理液浓度：0 0、1 1、5 5、1010、5050、100100、200200、300300、500mg/L500mg/L；Cd2+Cd2+微生物复合处理液为微生物复合处理液为75% 75% 上述上述Cd
8、2+Cd2+溶液溶液+25%+25%菌液菌液 ，培养液体积均为，培养液体积均为10ml10ml挑选饱满的水稻种子以挑选饱满的水稻种子以2%2%的的NaClONaClO溶液浸泡消毒溶液浸泡消毒15 15 minmin，用去离子水冲洗，用去离子水冲洗5 5遍。将直径为遍。将直径为15 cm15 cm的培养皿的培养皿数个洗净、烘干并铺上两层经过严格灭菌消毒的滤纸，数个洗净、烘干并铺上两层经过严格灭菌消毒的滤纸，备用。取消毒后水稻种子，整齐地排列在上述培养皿备用。取消毒后水稻种子，整齐地排列在上述培养皿中，每皿中，每皿2020粒，加入培养液，置于粒，加入培养液，置于2828恒温培养箱恒温培养箱中培养，
9、每浓度处理中培养，每浓度处理3 3组组3 3次重复，以蒸馏水作对照次重复，以蒸馏水作对照CKCK。发芽期间每天中午。发芽期间每天中午1212点定时观察，记录发芽点定时观察，记录发芽数以芽长超过种子一半作为发芽的标准，统计发数以芽长超过种子一半作为发芽的标准，统计发芽率、芽率、-淀粉酶活性。第淀粉酶活性。第4 4天统计发芽势。在水稻培天统计发芽势。在水稻培养至第养至第7 7天时，测量每个培养皿中样品的根长与茎长，天时，测量每个培养皿中样品的根长与茎长，以每皿以每皿1010株计算其平均值，同时开始测定水稻的株计算其平均值，同时开始测定水稻的 淀淀粉酶、粉酶、SODSOD、PODPOD活性。活性。9
10、水稻种子萌发情况测定水稻种子萌发情况测定淀粉酶活力的测定淀粉酶活力的测定 农作物淀粉酶活力测农作物淀粉酶活力测定采用定采用3，5二硝基二硝基水杨酸法水杨酸法 萌发水稻种子其它指标的萌发水稻种子其它指标的测定测定水稻种子其它萌发指标的水稻种子其它萌发指标的测定测定7676：发芽率即为发芽率即为7 7天时发芽种子天时发芽种子数占种子总数的百分比数占种子总数的百分比%发芽势发芽势%=4d=4d内供试种内供试种子的发芽数子的发芽数/ /供试种子总数供试种子总数100%100%活力指数活力指数VIVI=GIS=GISGIGI为发芽指数，为发芽指数，S S为芽长为芽长cmcm+ +根长根长cmcm 10水
11、稻幼苗生理生化指标测定水稻幼苗生理生化指标测定超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶SODSOD活性的测定活性的测定 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶SODSOD活性的测定采活性的测定采用氮蓝四唑用氮蓝四唑(NBT(NBT法法过氧化物酶过氧化物酶PODPOD活性的测定活性的测定 过氧化物酶过氧化物酶PODPOD活性的测定采用活性的测定采用愈创木酚法愈创木酚法113 3、结果分析与讨论、结果分析与讨论1 1耐镉细菌对水稻种子萌发的影耐镉细菌对水稻种子萌发的影响响2 2耐镉细菌对水稻幼苗生长状况耐镉细菌对水稻幼苗生长状况的影响的影响121 1耐镉细菌对水稻种子萌发的影响耐镉细菌对水稻种子萌发的影响耐镉细菌对水稻
12、种子萌发情况的影响耐镉细菌对水稻种子萌发情况的影响13 Cd2+ Cd2+-细菌菌JL-2 Cd2+-细菌菌JL-1 不同浓度不同浓度CdCd2+2+及及CdCd2+2+- -微生物菌夜处理对水稻种子出芽率的影响微生物菌夜处理对水稻种子出芽率的影响Cd2+ Cd2+-细菌菌JL-2 Cd2+-细菌菌JL-1 不同浓度不同浓度CdCd2+2+及及CdCd2+2+- -微生物菌夜处理对水稻种子发芽势的响微生物菌夜处理对水稻种子发芽势的响CdCd2+ 2+ CdCd2+2+- -细菌细菌JL-2 CdJL-2 Cd2+2+- -细菌细菌JL-1JL-1不同浓度不同浓度CdCd2+2+及及CdCd2+
13、2+- -微生物菌夜处理对水稻种子发芽指数的影响微生物菌夜处理对水稻种子发芽指数的影响CdCd2+ 2+ CdCd2+2+- -细菌细菌JL-2 CdJL-2 Cd2+2+- -细菌细菌JL-1JL-1 不同浓度不同浓度CdCd2+2+及及CdCd2+2+- -微生物菌夜处理对水稻种子活力指数的响微生物菌夜处理对水稻种子活力指数的响14耐镉细菌对水稻种子耐镉细菌对水稻种子-淀粉酶活性的影响淀粉酶活性的影响 Cd2+ Cd2+-细菌JL-2 Cd2+-细菌JL-1 不同浓度的Cd2+及Cd2+-微生物菌液处理对水稻种子-淀粉酶活性的影响15耐镉细菌对水稻幼苗生长状况的影响耐镉细菌对水稻幼苗生长状
14、况的影响耐镉细菌对水稻幼苗生长量的影响耐镉细菌对水稻幼苗生长量的影响根据前人实验的结果显示，在绝大多数情况下，重金属根据前人实验的结果显示，在绝大多数情况下，重金属对植物幼苗生长量的影响存在一个在较低浓度下的促进对植物幼苗生长量的影响存在一个在较低浓度下的促进效应和较高浓度下的抑制效应。效应和较高浓度下的抑制效应。 16Cd2+ Cd2+-细菌JL-2 Cd2+-细菌JL-1 不同浓度的Cd2+及Cd2+-微生物菌液处理对水稻胚根长、胚芽长、幼苗鲜重的影响17耐镉细菌对水稻幼苗根系活力的影响耐镉细菌对水稻幼苗根系活力的影响 Cd2+ Cd2+-细菌JL-2 Cd2+-细菌JL-1不同浓度的Cd
15、2+及Cd2+-微生物菌液处理对水稻幼苗根系活力的影响18耐镉细菌对水稻水稻幼苗过氧化物酶耐镉细菌对水稻水稻幼苗过氧化物酶 活性的影响活性的影响Cd2+ Cd2+-细菌菌JL-2 Cd2+-细菌菌JL-1不同浓度的不同浓度的CdCd2+2+及及CdCd2+2+- -微生物菌液处理对水稻幼苗过氧化物酶活性的影微生物菌液处理对水稻幼苗过氧化物酶活性的影响响耐镉细菌对水稻幼苗超氧化物歧化酶活性的影响耐镉细菌对水稻幼苗超氧化物歧化酶活性的影响 Cd2+ Cd2+-细菌菌JL-2 Cd2+-细菌菌JL-1不同浓度的不同浓度的CdCd2+2+及及CdCd2+2+- -微生物菌液处理对水稻幼苗超氧化物歧化酶
16、活性的微生物菌液处理对水稻幼苗超氧化物歧化酶活性的影响影响194 4、结论、结论镉污染对水稻种子的萌发镉污染对水稻种子的萌发抑制作用明显，当加入耐抑制作用明显，当加入耐镉细菌镉细菌JL-1、细菌细菌JL-2后，后，水稻种子的发芽势、发芽水稻种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数率、发芽指数、活力指数和和-淀粉酶活性这五项生淀粉酶活性这五项生理指标受到镉胁迫的影响理指标受到镉胁迫的影响明显比单独镉胁迫时要小，明显比单独镉胁迫时要小，这说明耐镉细菌这说明耐镉细菌JL-1、JL-2对镉的吸附能力很强，对镉的吸附能力很强，能有效缓解镉胁迫对水稻能有效缓解镉胁迫对水稻种子萌发产生的抑制作用，种子萌发产
17、生的抑制作用，并且由试验得知耐镉细菌并且由试验得知耐镉细菌JL-1的缓解作用好于耐镉的缓解作用好于耐镉细菌细菌JL-2。 低浓度镉处理对水稻幼苗的生长量有促进低浓度镉处理对水稻幼苗的生长量有促进作用，作用，Cd2+浓度小于浓度小于1mg/L时，对水稻生时，对水稻生长有一定的促进作用，对植物的生长发育长有一定的促进作用，对植物的生长发育有利。有利。Cd2+浓度过高，植物就会受到伤害，浓度过高，植物就会受到伤害，且系列浓度的且系列浓度的Cd2+对根的胁迫作用大于芽，对根的胁迫作用大于芽，如果胁迫强度增大，或胁迫时间延长，植如果胁迫强度增大，或胁迫时间延长，植物就有可能死亡。物就有可能死亡。Cd2+
18、浓度大于浓度大于1mg/L时，时，水稻幼苗根系活力下降，水稻生长受到显水稻幼苗根系活力下降，水稻生长受到显著抑制，著抑制，POD、SOD等抗氧化酶活性降低，等抗氧化酶活性降低，植株抗逆性下降。外加耐镉细菌植株抗逆性下降。外加耐镉细菌JL-1、JL-2对对Cd2+胁迫有一定缓解作用，能有效促使胁迫有一定缓解作用，能有效促使水稻幼苗根系活力增加，抗氧化酶活性升水稻幼苗根系活力增加，抗氧化酶活性升高，植株抗逆性增强。试验获得的两种耐高，植株抗逆性增强。试验获得的两种耐镉菌株镉菌株JL-1、JL-2对对Cd2+胁迫均有较好的胁迫均有较好的缓解作用，但相对比而言，缓解作用，但相对比而言，JL-1对对Cd2+胁胁迫的缓解作用要略好于迫的缓解作用要略好于JL-2。 205 5、致谢、致谢 本论文是在某某老师的精心指导下完成本论文是在某某老师的精心指导下完成的。的。在整个实验过程中我也受到教研室各在整个实验过程中我也受到教研室各老师的极大帮助，在此表示我深表感谢。老师的极大帮助，在此表示我深表感谢。 谢谢各位评审老师！谢谢各位评审老师！21
