基本信息
- 項目名稱：
- UV-B輻射增加與Cd2+脅迫對冬小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的影響
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本文主要研究冬小麥種子萌發(fā)及幼苗生長在UV-B輻射和Cd2+脅迫的復合作用下，生長指標和生理指標對這些脅迫產(chǎn)生的一系列響應，從而為當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。
- 詳細介紹：
- 試驗材料： 冬小麥種子：精選冬小麥種子，用10 % 的次氯酸鈉溶液消毒10 min，用自來水沖洗數(shù)次，再用蒸餾水反復沖洗，最后用濾紙將水吸干。 紫外輻射處理：用人工照射UV-B的方法，將紫外燈管懸吊于植株正上方。紫外處理設(shè)對照組（自然光，CK）、處理UV（強度為5.0 kJ/m2）。每天紫外輻射處理時間為9:00－16:00。 Cd2+處理：Cd2+溶液用1/2 Hoagland營養(yǎng)液配制，Cd2+單獨處理濃度分別為10、30、50 mg/L（文中用Cd10、Cd30、Cd50表示），Cd2+與UV-B復合處理濃度也分別為10、30、50 mg/L（用Cd10+UV、Cd30+UV、Cd50+UV表示）。 試驗方法： 冬小麥種子及幼苗培養(yǎng)方法： 選取直徑為9 cm的培養(yǎng)皿，皿內(nèi)以雙層濾紙為發(fā)芽床，每皿均勻放人100粒冬小麥種子，每個處理3個重復。每天在相應的培養(yǎng)皿內(nèi)加入以上各處理液15 mL，以1/2 Hoagland營養(yǎng)液為對照。將CK及單獨Cd2+處理的這四組放在自然光下培養(yǎng)，紫外處理的四組放在紫外燈下（強度為5.0 kJ/m2）20 cm處培養(yǎng)，其他環(huán)境條件保持一致。 種子在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)7 d后，從每個處理中選取50粒萌發(fā)狀況良好的發(fā)芽種子移入花盆，并將CK及單獨Cd2+處理的這四組放在自然光下培養(yǎng)，紫外處理的四組放在紫外燈下培養(yǎng)，同時調(diào)節(jié)紫外燈與植株的距離也為20 cm。并且每天澆灌50 ml相應Cd2+溶液，其中CK及UV這兩組每天用50 ml 1/2 Hoagland澆灌。 生長指標的測定方法： 種子發(fā)芽期間，每隔24 h記錄一次，統(tǒng)計第3 d、4 d的發(fā)芽率，用常規(guī)方法測第7 d的根長與芽長。在種子移入花盆進行土培一個月后，從根莖分離處垂直測量小麥幼苗的株高。葉面積用長×寬方法測定。將樣品用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗三遍，晾干后在105 ℃下殺青30 min，再在65 ℃下烘24 h，烘干后將樣品放入干燥器內(nèi)冷卻至恒重從而測得生物量。 生理指標的測定方法： 葉綠素含量的測定：使用80 %丙酮溶液作為提取液，用分光光度計分別在波長663 nm、645 nm處測定其光密度D，并按下列公式計算葉綠素a與葉綠素b含量c（mg.g-1）[11]： ca=12.7D663－2.69D645 cb=22.9D645－4.68D663 丙二醛（MDA）含量的測定：采用硫代巴比妥酸(TBA)法，使用10 %三氯乙酸(TCA)作為提取液，加入2 ml 0.6 %TBA，分別在波長450 nm、532 nm和600 nm處測定吸光值[12]。按下列公式計算MDA含量（μmol.g-1 FW）： MDA含量=[（A532－A600)×6.45－0.56A450]×1000V/W 類黃酮含量的測定：按Mireck等（1984）的方法進行，取0.1000 g冬小麥葉片，去中脈，加10 ml酸化甲醇（甲醇︰水︰鹽酸=79︰20︰1），研磨后離心，用紫外分光光度計（UV-721型）測在305 nm處吸收值[13]。 細胞膜透性測定：將經(jīng)過不同處理的實驗材料的葉片用打孔器打下原片，稱取原片1 g，用蒸餾水洗3次后再用去離子水洗兩次，用干凈濾紙吸干葉面水分和切口汁液，放入有蓋的三角瓶內(nèi)，再用移液管吸取50 ml去離子水浸泡，并于搖床上震蕩2 h，將浸提液倒入小燒杯內(nèi)，用電導儀測定其電導率[11]。 植物體內(nèi)Cd2+含量的測定： 取各處理植株地上部分和地下部分各0.1 g（已用研缽磨碎），三次重復,用消解的方法消解樣品，并用原子吸收分光光度法測定鎘含量[11]。 公式：鎘含量=ρ×V/W（ρ表示被測試液的濃度,單位ug/ml；V表示試液的體積，單位ml；W表示樣品的實際重量，單位g）
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 采用人工增加UV-B輻射的方法模擬地表UV-B輻射增加的環(huán)境問題，人工澆灌Cd溶液模擬土壤Cd污染，設(shè)置對照（CK）、UV-B輻射增加、Cd脅迫、UV-B輻射增加與Cd脅迫處理，測定冬小麥種子的萌發(fā)率，萌發(fā)后的芽長和根長，冬小麥幼苗的株高、葉面積、生物量等生長指標，葉綠素、丙二醛、類黃酮、細胞膜透性等生理指標，分析UV-B輻射增加與Cd脅迫對冬小麥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。
科學性、先進性及獨特之處
- 僅僅研究單純增強UV-B輻射或土壤Cd污染對植物的影響很難正確評價自然界中UV-B輻射增強或土壤Cd污染的實際生物學效應。因此，本文通過復合UV-B和Cd這兩個脅迫因子，研究冬小麥種子的萌發(fā)率及幼苗的根長、芽長、株高、葉面積、生物量，葉綠素、丙二醛、類黃酮含量及細胞膜透性的變化特性。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 經(jīng)濟的快速發(fā)展導致了一系列環(huán)境問題，其中包括紫外對地表輻射的增加和重金屬Cd的污染。本文以冬小麥為實驗材料，結(jié)合云南當?shù)氐淖贤廨椛浜椭亟饘傥廴厩闆r，研究UV-B輻射增加和Cd脅迫對冬小麥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，對于全面了解這兩個復合因子產(chǎn)生的生物學和生態(tài)學效應具有重要的理論和實踐意義。
學術(shù)論文摘要
- 通過研究冬小麥種子萌發(fā)和幼苗的生長狀況對Cd2+（濃度為10mg/L、30mg/L、50mg/L）、UV-B輻射（強度為5.0kJ/m2）和Cd2++UV-B復合脅迫的響應，研究分析了種子萌發(fā)率及幼苗的根長、芽長、株高、葉面積、生物量、葉綠素含量、丙二醛含量、類黃酮含量及電導率的變化特性。結(jié)果表明：UV-B輻射和Cd2+的單獨處理及兩者的復合處理對種子的萌發(fā)狀況沒有影響；在復合處理中，隨著Cd2+濃度的增加，對幼苗根長、芽長、株高、葉面積、生物量及葉綠素含量的影響相對Cd2+單獨處理的具有顯著抑制作用；隨著栽培基質(zhì)Cd2+濃度的增加，冬小麥幼苗的丙二醛含量、類黃酮含量、細胞膜透性與植株體內(nèi)的Cd含量均增加。
獲獎情況
- 榮獲云南農(nóng)業(yè)大學第九屆“挑戰(zhàn)杯”學生課外學術(shù)科技作品競賽二等獎。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 近年來，人類活動導致大量的氯氟烴和氮氧化物等氣體進入大氣平流層，導致其中的臭氧含量減少。有資料表明，與1980年相比，1997—2002年南半球中緯度地區(qū)每10年總的臭氧減少率為6%，而且，這種趨勢還在加劇，2010~2019年期間，平流層臭氧水平下降將更為嚴重[1]。平流層臭氧的減少導致到達地面的UV-B輻射顯著增加，并對地面植物產(chǎn)生了重要的影響。大量的研究已經(jīng)表明，UV-B輻射增強可以使植物植株矮化、葉面積減少、發(fā)育遲緩、光合作用和蒸騰作用下降、產(chǎn)量降低、作物品質(zhì)發(fā)生變化、影響整個植物生態(tài)系統(tǒng)[2]。UV-B輻射已成了全球備受關(guān)注的重大環(huán)境問題之一。 土壤重金屬污染是全球備受關(guān)注的另一個重大環(huán)境問題。鎘（Cd）是生物毒性最強的重金屬之一。近年來，由于工業(yè)“三廢”的排放以及不合理的農(nóng)業(yè)管理措施，導致土壤Cd2+污染日益嚴重。土壤中過量的Cd2+易被植物吸收和積累，抑制種子萌發(fā)，導致根、莖生長遲緩和葉片失綠、卷曲，抑制光合作用和蒸騰作用，引起氧化脅迫和膜的損傷，造成農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降[3]。 以往的研究大多集中在單一因子作用，然而，植物并不是在單一因子影響下生長的，對某一環(huán)境脅迫因子的響應同樣依賴于周圍其它強迫因子。因此，僅僅研究單純增強UV-B輻射或土壤Cd2+污染對植物的影響，很難正確評價自然界中UV-B輻射或土壤Cd2+污染的實際生物學效應。目前UV-B輻射與其它因子復合作用的研究越來越受到國內(nèi)外研究者的重視，并已經(jīng)成為目前環(huán)境污染生態(tài)學研究的趨勢之一[4-6]。強維亞等[7-8] 通過研究Cd2+和增強UV-B輻射復合作用對大豆胚軸生長的生理調(diào)節(jié)機制及大豆生長的影響，發(fā)現(xiàn)復合脅迫對大豆的生長發(fā)育具有抑制作用。Sheo等[9]研究了兩者復合脅迫對植物抗氧化能力的影響。張媛華[10]研究了復合處理對植物生長、光合及礦質(zhì)元素吸收效應的影響。 本文以冬小麥為實驗材料，研究UV-B輻射和Cd2+脅迫對冬小麥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，對于更全面的了解UV-B輻射和土壤重金屬污染復合脅迫作用所產(chǎn)生的生物學和生態(tài)學效應，具有更重要的理論和實踐意義。
