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1、三种重金属离子对水稻叶片光合特性的影响姓名：马晓娟导师：王忠专业：植物学重金属污染是工业、交通运输业快速进展的结果。重金属对农田的污染导致 重金属在作物根、茎、叶和籽粒中大量积累，不仅会进入食物链，危及人类健康, 也会严峻影响作物的生长发育，造成产量的下降，给人类生存带来巨大威逼。目 前，有关重金属污染对作物损害机理的争论主要集中在以下几个方面：重金属 离子干扰根系对矿质养分的汲取和运输；重金属离子诱导植物体内产生大量活 性氧自由基和过氧化物，并通过其损伤重要的生物大分子，尤其是膜脂过氧化， 使膜透性转变。重金属离子和重要生物大分子结合。进入细胞内的重金属离子 (如CcT、Cu2 Hg2+)能
2、与酶活性中心或蛋白质的疏基结合，而且还能取代重金 属蛋白中的必需元素(如Ca2 Mg2 Zn2 Fe?+等)而导致生物大分子构象的转 变，造成酶活性的下降或丧失，从而干扰细胞的正常代谢过程。也可能与细胞内 的DNA和RNA结合，干扰遗传信息的复制和传递过程。对前二者的争论较多，而对后者的争论较少。虽然有一些争论工作涉及到了 光合作用，但报道不多，而以水稻为材料，争论CcT、Cu2 Hg2+对光合特性的影 响还未见报道，我们在这方面作了初步争论。1材料与方法1.1材料杂交稻协优8181. 2处理方法水稻小苗采纳土培法。水稻发芽后，播种于小塑料盆钵中培育10天，用不 同浓度的重金属溶液进行处理，其
3、中，Ci?+浓度分别为：20Ppm、60ppm 100ppm, Cd-、Hg?+浓度均分别为：40ppm. 120ppm. 200ppm,处理8天进行取样测定。1. 3试验方法叶绿素含量的测定叶绿素的提取与测定参照张宪政的方法。将叶片洗净、擦干，剪碎，精确 称取01克左右，放入具塞三角瓶或刻度试管，加丙酮无水乙醇(体积比1:1) 混合提取液，室温下暗处提取24小时，直至材料完全变白。取上清液在645nm 和663nm波长下测光密度，按下式计算叶绿素含量：叶绿素 a (mg/g)=(12. 71A663-2. 95A.)V/1000W叶绿素 b (mg/g) = (22. 88A645-4. 6
4、7A663) V/1000W叶绿素(a+b) (mg/g) = (8. 04A663+20. 29A645) V/1000W取叶片5克，洗净，擦干剪碎放入研钵中(研钵置于冰浴中)，加入5ml预 冷提 取介质50mmo I/L (pH7.5) T i s-HC I缓冲液，内含0.4mol/L蔗糖， 10mmol/LNaCI,快速将叶片研磨成勾浆，通过4层纱布过滤于一离心管中，4 下800Xg离心5分钟，弃上清液，沉淀即为完整叶绿体。用3ml提取介质悬浮 叶绿体，置冰浴中备用，取2只试管（均用牛皮纸包裹，不透光），编号，1号 管加提取介质5ml, 2号管加提取介质4. 5ml和叶绿体悬浮液0. 5
5、ml,然后在两 试管中各加Immol/L的2, 6-D溶液摇匀，置于玻璃水缸中，照光20分钟，马上 用提取介质为空白，在分光光度计上测620nm处的吸光度值。同时，取1ml叶绿 素悬浮液，用丙酮乙醇（1:1）混合液提取叶绿素，测定652nm处的吸光度值， 并计算希尔反响活力（mmol 2, 6-D/mg（叶绿素） h）。2结果与分析2.1重金属离子对叶片叶绿素含量的影响叶绿素是光合作用的物质基础，其含量凹凸将直接影响光合作用的强弱及物 质合成速率的凹凸，不同重金属离子对水稻叶片叶绿素含量的影响存在明显差 异。Ci?最严峻，Hg次之，CcT的影响最小，而且Hg2+、Cd2+在低浓度时还有促进 叶
6、片叶绿素含量增加的趋势，而在浓度较高时才引起叶绿素含量的降低。2. 2重金属离子对叶绿素a/b比值的影响叶绿素a/b值因重金属离子种类、浓度不同而有不同的变化。但三种重金属 离子均在低浓度时导致叶绿素a/b值增加，而随浓度上升，a/b值下降。这可能 是水稻对重金属离子胁迫逆境的适应性反响。由于叶绿素a除大局部参加光能汲 取传递外，还有一局部是参加光反响的中心色素，而叶绿素b都是集光色素，所 以说，a/b值变化的大小说明白叶绿素a含量变化的大小。低浓度时，a/b值增 加说明叶绿素a的含量变化小，而叶绿素b含量的变化相对较大。从而说明在重 金属逆境条件下，水稻具有肯定的耐性，对光合作用更重要的叶绿
7、素a含量下降 比叶绿素b更快，从而使a/b值快速下降。2. 3重金属离子对叶片希尔反响的影响希尔反响活力是反映叶片光合强度凹凸的一个重要指标。三种重金属离子对 希尔反响活力的影响趋势全都，随处理浓度的增加，希尔反响活力降低，而以 Ci?对希尔反响活力的影响最大，其次为Hg-, Cd?+影响最小。尽管在处理浓度较 低时，叶绿素含量增加，但希尔反响活力并没有表现出相应的增加趋势，这可能 是由于重金属离子对一些参加光合作用的酶（如Rubisco酶等）的活性有明显的 抑制作用所引起的。3小结与争论过去的争论已说明，PS II是重金属离子作用的重要位点（Clijsters和 Assehe1985）.李建
8、宏等（1997）争论觉察，Cd+对蓝藻光合作用的抑制表现在Ci?+ 抑制光能的汲取与传递，而且主要是对蓝藻蛋白的抑制作用.本试验主要以杂交 稻协优818为材料，争论三种重金属离子（C/、Hg2 CcT）对水稻叶片光合作用 的影响。初步得到以下结论：1、三种重金属离子对叶片叶绿素含量都表现出低浓度的刺激增加，而高浓 度的抑制。这说明，作物对重金属离子存在肯定的耐性，但随浓度的增加，这种 耐性与重金属离子的毒害作用之间的平衡被打破，从而导致叶绿素含量下降，这 可能一方面由于合成作用削减而分解作用增加所致.同时我们也觉察，尽管Cu2+ 是植物体内的必需元素，但它对植物的毒害浓度要低于Hg2 Cd2+
9、.2、叶绿素a/b值的变化趋势类似于叶绿素含量的变化趋势，表现出先增加 后降低的规律。这是水稻对重金属离子毒害的适应性反响.a/b值的增加说明白 叶绿素a含量下降速度低于叶绿素b含量的下降速度。由于在光合色素中，叶绿 素a既是天线色素，即汲取传递能量，又是参加光反响的中心色素，因而其含量 的凹凸对光合作用是至关重要的。在低浓度的重金属离子胁迫时，水稻叶片中的 叶绿素a表现出较强的耐性，而随着胁迫浓度的增加，叶绿素a的含量快速下降, 导致a/b值降低。4、从希尔反响活力的测定结果我们觉察，三种重金属离子不管是低浓度胁 迫还是高浓度胁迫，其希尔反响活力均低于比照。尽管在低浓度胁迫时，叶绿素 含量增
10、加，a/b值也有所增加，但希尔反响活力总是低于比照。这可以说明，重 金属离子对光合放氧的影响是多因素综合作用的结果。既有叶绿素含量和叶绿素 a/b值的影响，也与参加光合作用的酶有关，同时与光能的汲取传递效率有关， 各种因素毕竟那一个占主导作用，还有待于进一步的争论。参考文献.严小龙，张福锁著，植物养分遗传学，中国农业出版社，1997, 31 . 吴燕新, 王新, 梁仁禄，Ecological effect of compound pollution of heavy metals in soil-polant system II:effect on element uptake by crop
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