浓度的对莜麦的发芽率植株高度和叶绿素的合成有定的促进作用，当浓度超过临界值，会反过来产生抑制作用。对莜麦的主根长度和根系活力有较强的抑制作用，当浓度，这种抑制作用尤为明显。浓度较低时对丙二醛和可溶性糖含量品质，同时还会通过食物链进入到人体，影响人类的身体健康。锰对植物的毒害作用主要表现在三个方面。第，当植物体内的过量时，会抑制植物对些必需元素例如等的吸收及活性，并会破坏叶绿体的结构，最终抑制叶绿素的合成，降低植物光合速率，曾琦等万方数据铜镉锰三种金属对莜麦的毒性效应研究研究发现，随着染毒液中浓度的不断升高，白菜的根茎和叶中的锰元素含量会有明显的升高趋势，但白菜茎和叶片中的和含量及生物量会有明显的降低趋势，从而证明锰的浓度超过定范围会大大抑制白菜对钙离子和铁离子的吸收，最终影响植物的正常生长。第二，当植物体内的锰元素过量时会直接导致叶绿体正常结构遭到破坏及叶绿素合成的减少，叶绿体中过量的可以被光激活的叶绿素氧化为，使得叶绿体内的氧化还原电位提高，等活性氧自由基得到大量的积累，从而破坏叶绿体的结构，影响叶绿素的合成。第三，植物体内锰元素的大量积累，会使蛋白质和核酸等生物大分子之间发生交联，进而导致蛋白质分子和酶功能下降甚至丧失，同时还会破坏细胞膜的结构。镉污染对植物的损伤镉对生物有着很强的毒性作用。近些年，由于工业“三废”的大量排放，加上农业管理措施的不合理，导致土壤的镉污染程度不断加重。当土壤中浓度较大时，容易被植物吸收并在植物体内积累，从而影响植物的正常生长细胞分裂及代谢活动，导致农作物产量和品质大幅降低。对植物的损伤主要表现在四个方面影响植物的正常生长和细胞分裂影响植物细胞的结构影响植物的光合作用和蒸腾作用影响植物酶系统的活性，下面将对这四个方面进行简单介绍。第，高镉会影响植物的正常生长和细胞分裂。低浓度的镉对植物影响并不明显，但是当超过定限度会对植物产生很强的毒性，有研究表明镉在植物鲜重中含量达到时，就会对些植物产生毒害作用，其表现为叶色减褪植株高度降低物候期延迟植物生物产量下降，甚至还会导致植物死亡。李子芳等发现当小麦受到镉胁迫时，种子萌发率芽和根的长度都受到不同程度的抑制，生物量明显降低，植株分蘖减少，幼苗的生长受到严重影响。镉还会导致植物细胞的分裂出现障碍，延长细胞的分裂周期，致使染色体出现断裂畸变粘连和液化等症状，当用的镉对蚕豆进行染毒，能产生明显的染色体畸变效应。第二，高镉会影响植物的细胞结构。镉对植物细胞的细胞器有很大的损伤作用。王逸群等用不同浓度的对水稻进行染毒试验，然后对幼苗的叶肉细胞通过透射电子显微镜进行观察，发现浓度越高，叶肉细胞中的细胞核叶绿体线粒体受毒害程度越大，主要表现为叶绿体膜受到损伤，类囊体被破坏，万方数据第章引言细胞核的核膜破裂，核仁消失，线粒体被膜结构受到损伤，内嵴逐渐解体。第三，高镉会影响植物的光合作用和蒸腾作用。高镉胁迫会造成植物叶绿素含量的降低，损伤光系统和和，降低叶片的电导率，减少叶片对的吸收，干扰叶片气孔的开放。用不同浓度的镉对蚕豆进行染毒，经离子通道进入到细胞以后，可能通过脱落酸途径引起气孔的关闭，抑制植物的蒸腾作用。第四，高镉会影响植物酶系统的活性。超氧化物歧化酶过氧化物酶和过氧化氢酶是植物清除体内过量的自由基，适应逆境胁迫的三种最重要的酶，被统称为植物保护酶系统，当镉浓度较高时会影响这三种酶的活性。另外高镉还会抑制脱氧核酸酶固氮酶根系脱氢酶抗坏血酸过氧化酶淀粉酶核糖核酸酶多酚氧化酶硝酸还原酶蛋白酶乳酸脱氢酶等多种酶的活性，其作用机理可能是浓度较高时会直接取代这些酶活性中心的金属元素或与酶的半胱氨酸残基结合，从而抑制了这些酶的活性。实验植物莜麦的选择莜麦学名为“裸燕麦”或“裸粒类型燕麦”，属于中国本土农作物，年生，花果期月。莜麦是高寒地区，喜寒凉，耐旱抗盐碱，生长期短，在山西的晋西北地区被广泛种植。由于山西晋西北地区是山西省煤炭和其它矿物的主要产区，矿山植被恢复十分重要。莜麦在当地分布广，半干旱条件下在荒山沟壑牧地等地均可生长，适应山西省自然条件。我们在山西省矿山植物调查中，有小片莜麦零星分布，生长情况良好，而且可以自我繁育。由此给我们个启示，即是否可以首先测定矿山野化莜麦的生理生化指标，然后确定莜麦不同基因型和这些指标的关系，用于矿山土壤修复的草本植物品系的筛选。经过预备实验，发现莜麦实验室培养容易，在磷酸葡萄糖异构酶基因座具有高度多态性，故选择莜麦作为本研究实验植物。本试验选取的植物生理和种群遗传指标本论文测定的生理生化指标主要包括发芽率植株高度主根长度叶绿素含量丙二醛含量可溶性糖含量根系活力和重金属富集浓度。同时，选取莜麦具有多态性的基因型，初步测定不同基因型和以上生理指标的关系。发芽率指测试种子发芽数占测试种子总数的百分比。种子发芽率会受到光万方数据铜镉锰三种金属对莜麦的毒性效应研究照水分温度湿度等外在条件以及种子本身完整度的影响。通过种子的发芽率可以指示金属对于种子萌发的毒害效应。植株高度和主根长度是植物在金属胁迫条件下显现出来的最直观的变化。金属对植物的毒害作用首先表现为根的损伤，阻碍了植物对营养元素及水分的吸收，进而导致植物整体形态发生变化。叶绿素是植物在光合作用中吸收光能的光合色素。植物体内叶绿素含量的多少会直接关系到光合作用的效率。叶绿素是研究植物的种很重要的生理指标，它对金属有着较强的敏感性，当植物受到金属胁迫时，首先受到影响的就是叶绿素，表现在出现外观症状之前。所以在研究植物受到重金属胁迫的损伤时，叶绿素的含量是反应植物中毒状况的个重要指标。丙二醛是植物细胞受到外来因素的胁迫时，膜脂过氧化或脱脂形成的产物。丙二醛的存在会对细胞的生物膜造成严重的损害，导致膜中不饱和脂肪酸的含量降低。丙二醛能够间接指示植物受损伤的程度，反映植物抗逆能力的强弱。可溶性糖是外界胁迫诱导的小分子溶质之，它的种类主要包括葡萄糖海藻糖蔗糖等。它们的主要作用是参与渗透调节，并在维持植物蛋白质稳定方面起着重要的作用。可溶性糖作为植物新陈代谢的中间产物或最终产物，对植物的生长发育抗性形成等多个生理过程起到调节作用，同时还参与了细胞内信号调节或转导过程。根系活力是反映根系吸收能力强弱的个重要指标，代表了根部新陈代谢活动的强弱，它的生长情况会直接影响到植株的生长和抗逆性。根系活力大则代表根的吸收能力强，两者成正比例关系。金属富集浓度是反应植物对重金属离子的吸收能力。植物对种金属的富集浓度越高说明植物对种金属离子的吸收能力越好，对这种金属污染的土壤修复能力越强。等位酶分析始于上世纪年代，成为当时进行种群遗传分析的主要技术。进入世纪以后，尽管技术获得广泛应用，在对大量个体进行种群遗传结构分析时，等位酶仍然具有优势。将等位酶技术和毒理学指标结合起来，在抗性植物选育中具有重要意义。本研究拟结合种群遗传学和环境毒理学研究手段，研究金属对莜麦不同基因型的选择性差异抑制作用，初步确定莜麦种群的种群遗传组成特点，并探讨各基因型对金属的抗性差异。万方数据第章引言研究目的和意义有关金属对植物毒性作用的文章，在国内已有众多报道，但是把莜麦作为试验材料的并不多见。不同植物在相同的金属离子胁迫下的生长状况生理指标和抗逆性会有着很大的差异。山西有着丰富的矿藏，随着近年来的大量开采，很多地区都存在着严重的金属污染问题。莜麦作为山西的本土农作物，在山西的晋西北被广泛的种植。本文立足于山西本地的特证，采集在矿山地区可以生长的莜麦作为试验材料，用金属铜镉锰对莜麦进行染毒并测定其生理生化指标，旨在探讨金属胁迫对植物生理生化指标的影响，为植物毒理学提供基础数据。国际上般认为，在矿山修复中，要以恢复当地物种和群落为主要方向。本文通过测定和探讨莜麦等位酶基因型频率和生理抗性指标的关系，可初步确定莜麦优势基因型，作为矿山土壤修复品系的种群遗传指标，为矿山土壤修复植物品系确定提供理论基础和选育指导。以往在这方面的研究，主要采用植物根茎长度等宏观指标，对微观指标研究不多。本文将耐受性指标扩展至和抗性有关的其它生理生化指标，结合毒性效应和种群等位酶遗传结构，探讨莜麦的抗性基因型，为土壤修复植物品系筛选提供选育理论依据和指导。万方数据届硕士学位论文铜镉锰三种金属对莜麦的毒性效应研究作者姓名蔡立帅指导教师段毅豪教授学科专业环境科学研究方向环境生物学培养单位环境与资源学院学习年限年月至年月二〇四年六月万方数据万方数据山西大学届硕士学位论文铜镉锰三种金属对莜麦的毒性效应研究作者姓名蔡立帅指导教师段毅豪教授学科专业环境科学研究方向环境生物学培养单位环境与资源学院学习年限年月至年月二〇四年六月万方数据万方数据承诺书承诺书本人郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立完成的，学位论文的知识产权属于山西大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用的文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。作者签名年月日万方数据学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明本人完全了解山西大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印缩印或扫描等手段保存汇编学位论文。同意山西大学可以用不同方式在不同媒体上发表传播论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后遵守此协议。作者签名导师签名年月日万方数据目录中文摘要第章引言金属对植物危害的研究进展金属污染简介金属对植物的毒害金属对植物的损伤机理铜锰污染对植物的损伤镉污染对植物的损伤实验植物莜麦的选择本试验选取的植物生理和种群遗传指标研究目的和意义第二章材料和方法试验材料试验植物的选择染毒浓度和染毒时间的选择研究内容和方法研究内容本论文的设计方案与技术路线莜麦种子染毒和毒理指标的测定莜麦等位酶分析数据处理第三章暴露对莜麦生理生化指标及富集的影响暴露染毒对莜麦发芽率的影响暴露染毒对莜麦主根长度和植株高度的影响不同浓度对莜麦植株高度的影响不同浓度对莜麦主根长度的影响暴露染毒对莜麦叶绿素合成的影响万方数据暴露染毒对莜麦丙二醛含量的影响暴露染毒对莜麦可溶性糖含量的影响暴露染毒对莜麦根系活力的影响莜