| 题名 | 重金属对拟南芥光系统的影响 |
| 作者 | 王淑智 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘响亮 |
| 关键词 | 拟南芥 重金属 毒性 光系统i 光系统ii |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 以水培模式植物拟南芥为实验材料，研究了镉（Cd）、铜（Cu）、汞（Hg）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）为代表的二价金属阳离子对拟南芥幼苗的生长、表观形态等毒性的差异，着重研究了各种重金属离子对拟南芥光合作用方面的毒害作用，如对叶绿素含量、叶片的光合放氧速率、光合系统的反应中心活性、供受体侧及电子传递的影响。比较了不同重金属对光系统的毒害程度，同时研究了重金属对光系统I（PSI）和光系统II（PSII）的毒性差异。采用了电子阻断剂和拟南芥突变体来研究重金属对光合电子传递中围绕PSI的环式电子传递的影响，及环式电子传递在光合器官在重金属胁迫下保护机制中所起的生理作用。研究了重金属离子和离体光系统颗粒的结合能力，以解释重金属毒性差异结果。 主要结果如下： 1.汞和铜对拟南芥幼苗的生长抑制作用最明显，毒害作用最强。之后毒性较强的是镉。镍、铅、锌对整株植物的毒害作用较小，镍的毒害作用最小。 2. 在不同重金属对光合放氧速率和叶片最大光化学效率Fv/Fm的对比中发现，镉、铜和汞的毒性均较强。与上述三种重金属相比，重金属锌的毒性作用较弱，对拟南芥植株生长毒性最小的铅和镍对光合放氧和Fv/Fm没有显著影响。 3. 汞是对拟南芥离体叶片的PSI和PSII均具有最强毒性的重金属。铜对PSII的电子传递(ETR)具有高毒性，然而铜对PSI的电子传递没有抑制作用。镉对PSII电子传递速率的光响应曲线造成的影响大于对PSI的。高浓度铅对于PSII和PSI的电子传递均有毒性作用。在重金属对PSI电子传递的毒害对比中铅的毒害作用与汞一样突出。锌处理对PSII电子传递有抑制作用，而对PSI的电子传递则没有体现抑制作用。各种重金属对PSI和PSII电子传递的影响中，镍的抑制作用最小，对PSI电子传递在一定浓度下有促进作用。对PSII电子传递速率的光响应曲线的抑制作用而言，不同重金属的抑制作用从强到弱次序为：汞>铜>镉≈锌>铅>镍。对PSI而言，汞有最强的毒性，铅也有抑制作用，镉、锌和镍作用不显著，而铜有促进作用。 4. 在各种重金属的胁迫处理下，野生型拟南芥离体叶片的CEF均有一定的激发，起到保护作用。和NDH途径相比，PGR5途径的缺失对环式电子传递的激发及其保护作用造成的影响较大。在镉胁迫处理下，CEF可以很好的激发，来保护PSI。相比于镉的处理，铜对环式电子传递有更加明显的促进作用。汞降低PSII和PSI的活力，降低整个电子传递链的活性。镍对电子传递的抑制作用小，CEF不需很高的激发即起到保护作用。高浓度铅的处理对PSI的电子传递造成影响，CEF没有激发来起到保护作用。锌和汞处理会对CEF中NDH途径造成抑制，使得pgr5突变体受到高浓度锌或汞处理后，两条CEF途径均无法起到作用。 5. 通过提取出类囊体膜进行77K低温荧光光谱研究发现，镉、铜和锌对PSII的影响更明显。汞对PSII的毒性作用也要强于对PSI的毒性，但是高浓度汞对PSI和PSII均有抑制作用。铅处理下PSII相对于PSI受到的抑制较重，但是不如镉、铜、汞和锌作用下的毒性作用大。几种重金属中毒性最小的镍对两个光系统的影响均较小。Hg和光系统颗粒的结合能力最强，可以解释Hg对光系统和光合作用器官的高毒性。Cd和Zn更易于与PSII结合，因此解释了Cd和Zn对PSII毒性强的原因。重金属Pb和其他重金属相比，与两个光系统的结合能力较弱，解释了Pb毒性较弱的原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/14767]  |
| 专题 | 新疆生态与地理研究所_研究系统_荒漠环境研究室 |
| 作者单位 | 中科院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王淑智. 重金属对拟南芥光系统的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2016. |
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