1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1 本课题研究目的及意义
当今社会的快速发展给人类带来各种福利的同时也给自然环境造成了严重的破坏。据统计,目前我国有约5000万hm2耕地存在重金属问题,受到侵蚀和酸化的土壤面积已分别超过我国国土总面积的30%和40%[1]。土壤重金属污染不仅会造成农作物产量与质量下滑,导致经济损失;而且毒性大,难降解,对自然生态环境的影响恶劣且持久,一旦被人体吸收积累,就会直接损害人们的健康[2]。因此找出能够有效修复重金属污染地就成了一项迫切需要解决的问题。
生物修复技术安全、经济、对土壤结构干扰小、不会造成二次污染,是当下解决土壤重金属污染较为理想的一种途径。在生物修复中,动物、植物和微生物都可以用来吸收与富集重金属污染物,而植物与微生物形成的共生体系能够综合两者的长处,一方面真菌通过庞大的根外菌丝,从土壤中吸取氮素和矿物质,供给植物,增强植物根系吸收矿物质养料的能力;另一方面,真菌又从植物根中吸取碳水化合物和其它有机物或根系分泌物[3]。清除环境中污染物的能力非常突出[4]。修复受到重金属污染的土壤,应该 因地制宜,选择种植具有较高重金属耐受性的植物,使植物能够在污染土壤上生长[5],接下来寻求提高植被重金属抗性的方法,恢复受污染土地上的植被与生态环境。木本植物本身对土壤重金属就有一定的富集能力,而研究显示菌根真菌能够强化其共生植物抵抗重金属毒害的能力[6]。
2. 研究的基本内容和问题
4 研究的目标
1.了解紫色蜡蘑和双色蜡蘑对铜和镉耐受性的差异。
2.探究不同浓度的铜和镉对红松的毒害情况。
3. 研究的方法与方案
7 研究方法
菌落直径、植株的株高、主根长:直尺测量。
菌丝生物量:称量干重。
培养液pH:pH仪测量。
叶绿素含量、营养元素N、P、K的含量和不同部位重金属含量:吸光度法测量。
8 技术路线(见附件)
Cu、Cd处理 |
外生菌根真菌培养 |
红松幼苗培养 |
Cu、Cd处理 |
接种,培养 |
测定株高、主根长、叶绿素含量和N、P、K含量,地上部与地下部的生物量和重金属含量,制作共生组织石蜡切片 |
液体培养 |
测定生物量、重金属含量、pH |
Cu、Cd处理 |
测量菌落直径 |
Cu、Cd处理 |
固体培养 |
Cu、Cd处理 |
外生菌根真菌培养 |
红松幼苗培养 |
Cu、Cd处理 |
接种,培养 |
测定株高、主根长、叶绿素含量和N、P、K含量,地上部与地下部的生物量和重金属含量,制作共生组织石蜡切片 |
液体培养 |
测定生物量、重金属含量、pH |
Cu、Cd处理 |
测量菌落直径 |
Cu、Cd处理 |
固体培养 |
Cu、Cd处理 |
外生菌根真菌培养 |
红松幼苗培养 |
Cu、Cd处理 |
接种,培养 |
测定株高、主根长、叶绿素含量和N、P、K含量,地上部与地下部的生物量和重金属含量,制作共生组织石蜡切片 |
液体培养 |
测定生物量、重金属含量、pH |
Cu、Cd处理 |
测量菌落直径 |
Cu、Cd处理 |
固体培养 |
9 实验方案
9.1外生菌根真菌培养
在MMN固体培养基和液体培养基中分别培养紫色蜡蘑和双色蜡蘑两种外生菌根真菌。
9.2外生菌根真菌Cu、Cd耐受性分析
向固体培养基中加入不同浓度的Cu和Cd,打孔接种两种外生菌根真菌。设5个浓度水平,铜离子浓度为0,5,10,15和20mg/L,镉离子浓度为0,0.5,1,1.5和2mg/L,每个处理重复3次。培养一段时间后观察菌落大小,记录抑制率。向液体培养基中加入不同浓度的Cu和Cd。设4个浓度水平,铜离子浓度为0,10,15和20mg/L,镉离子浓度为0,1,1.5和2mg/L每个处理重复3次。培养一段时间后测定真菌生物量、重金属含量和溶液pH。
9.3红松种子播种与幼苗培养
9.4外生菌根真菌对红松的重金属耐受性作用分析
实验组幼苗接种外生菌根真菌。菌根侵染幼苗完成后,将不同水平的Cu、Cd混入培养土壤。设3个浓度水平,铜离子浓度为0,300和600mg/kg,镉离子浓度为0,50和100mg/kg,每个处理重复3次,每个处理3棵幼苗。培养一段时间后检测幼苗株高、主根长、叶绿素含量和N、P、K含量,地上部与地下部的生物量和重金属含量,制作共生组织的石蜡切片。4. 研究创新点
探究外生菌根真菌对松树重金属耐受性提高的生理作用。以红松为材料进行外生菌根强化松树重金属耐受性的探究实验。此前有关红松外生菌根的研究多数集中于外生菌根菌的资源及其分布。
5. 研究计划与进展
2016年7月10月:红松播种,外生菌根真菌培养。
11月12月:日本红松接种外生菌根真菌。
2017年1月3月:cu、cd处理菌根化苗。
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