耐镉睡莲品种筛选开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

随着社会的发展，因人类活动导致环境中的重金属含量急剧增加，超出正常范围，直接危害人体健康，并导致环境恶化。其原因主要有金属矿的开采，废气排放，废水浇灌等，其中金属矿的开采以及冶炼过程中，将会产生大量的废水、废气、废渣^［1］。在水体中，河道沉积物中重金属元素以不同形态在水、沉积物、生物之间迁移转化，不断发生分散和富集作用，部分重金属粒子在微生物作用下被降解^［2］。在自然因素和人为活动等外界条件作用下，沉积物中重金属离子会释放进入自然水体，形成二次污染，对水生生物形成潜在危害，并可通过食物链影响人体健康。研究证实，重金属元素通过根系进入植物组织后，将在其根、茎、叶、果实等组织中发生累积，植物对重金属的积累常作为环境污染的重要指标^{［3］［4］}。镉作为一种有毒元素，具有强植物毒性。水体中的镉富集在植物体内后破坏植物的形态表观及影响植物的生长发育，包括抑制植物生长、降低光合作用、产生活性氧诱导氧化胁迫等^{［5］［6］}，致使作物产量大幅减少，另外，镉会随着食物链传递，造成严重的食品安全问题，危害人类健康^［7］。

水生植物，特别是景观水生植物对河道重金属修复可以在具有观赏价值的同时极大的修复水体^［8］。通过调查, 查阅相关文献、书籍资料及咨询专业人员, 共整理出中国东部地区常见水生植物约30科46属59种^［9］。在水体污染的初始阶段，人们对利用水生植物修复污染水体的相关研究主要侧重于植物的净化效果，常见的研究对象有凤眼莲、浮萍、金鱼藻、满江红等^{［10］［11］}。高军侠（2016）等表明在水体污染修复效果中，睡莲和梭鱼草对cu全量的去除率分别为89%和58%^［12］。在水生植物水修复中胡朝华（2007）等人研究表明，凤眼莲在中浓度铜污染水体修复中具有较好效果，其根系抗铜菌acu在污水去铜过程以及缓解菹草铜毒害方面也具有一定的应用潜力，凤眼莲等水生植物在改善洋河水库富营养化水质的的模拟过程中也发挥了较好作用^［13］。施雪黎（2016）通过分析水湿生植物对铬和镉的积累特点,并应用到西湖风景区污染土壤的治理中,对保护西湖生态环境、合理规划城市发展及保持人体健康起到了重要意义^［14］。杨英豪（2013）在睡莲重金属胁迫实验中发现睡莲各器官可以累积大量的金属镉,而且各器官对镉的累积情况相差较大,在其150mgl^-1cd的实验处理下，地下部(根和根状茎)累积的镉明显多于地上部分，镉在根中的累积量2842.5μg，地上部分的累积量有1000μg以上^［15］。

水生植物修复具有费用低、不引起二次污染、不破坏环境等优点，是一项具有广阔发展前景的底泥重金属污染治理技术^［16］，并且有些水生植物不仅有着很高的观赏价值, 而且其病害很少、可食用也可药用^［17］。同时，水生植物修复的应用仍存在一些问题,如水生植物应用种类单一、水生植物的种植类型单一等^［18］。综合多方面调查与实验可以看出睡莲作为多年生水生草本，在观赏价值和重金属水体污染修复方面具有较好的潜力，可进一步作为改善环境的研究对象。但是，目前睡莲净化重金属污染水体的研究并没有对其品种和修复效果进行有针对性的系统性筛，并且睡莲净化重金属污染的机制也不清楚，所以对睡莲修复的整体品种筛选和机理需要进一步探究，以便更好的应用于水体修复和环境美化。

2. 研究的基本内容和问题

一、实验目标：

通过镉胁迫压力筛选试验，从园林中常见睡莲品种中选育出能较好的修复重金属镉污染水体的品种，更好的应用于水体修复和环境美化。

二、实验内容：

3. 研究的方法与方案

一、研究方法：

1） 叶绿素测定的方法： 丙酮无水乙醇法（孔德政等，2010）。

2）电导率的测定:测定时使用电导仪。在溶液间插人两电极，在两电极加直流电，从而测出欲测溶液的电导J 。

3）镉含量的测定：紫外分光光度法（ ＵＶＳ ）。ＵＶＳ是以样品中的重金属与显色剂作用后，在紫外光下吸收，通过测定吸光度而确定重金属的含量（曹洪斌等，2016）

4） 抗氧化系统的测定：超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定用抑制氮蓝四唑法 (NBT)光化还原法；

过氧化物酶 (POD)活性的测定用愈创木酚法；

过氧化氢酶 (CAT)活性的测定采用紫外吸收法（孔德政等，2010）；

谷胱甘肽（GSH）活性的测定用酶解法（樊跃平等，2003）；

抗坏血酸（AsA）活性的测定用分光光度法（袁长梅，2009）。

二、技术路线：

三、实验方案：

1、实验材料

常见的四种睡莲

2、处理方法

准备535*362mm规格的塑料盆32个，分别称取装入22.5千克干土，量取灌入22.5升水，使之沉淀。

选择选择生长健壮、长势和个体大小一致的睡莲幼苗，将根状茎移栽至盆中,每盆 一株, 实验过程中保持水不会漫出盆口，待其缓苗，生长旺盛的时候，用10mg/l的cd以水溶液的形式投放到盆中。处理之后每隔10天进行数据的测量与样品的保存，每个数据重复3次，共测量4次，为期40天。之后对筛选出的品种在相同处理浓度下经行进一步探究。

3、指标测量

（1）形态学指标：测量睡莲的株高、冠幅、叶片数量、叶径、花数量、花径、等形态指标。

（2）生理生化指标：测定叶绿素含量、电导率、镉含量、SOD、POD等抗氧化系统酶活性等。

（3）测定睡莲的盆中水体、土壤以及植物体内的镉含量。

4、数据处理

运用SPSSexcel等软件对所得的各项数据经行分析对比，得出结论。

四、可行性分析

1)实验方案合理，可操作性高，易于完成。

2)指导教师王彦杰老师长期从事荷花，睡莲等水生植物方面的研究，拥有丰富的工作经验，特别是有关重金属抗逆境方面的研究，以及荷花实验室众多老师为我提供实验过程中问题的指导。

3)自己动手能力强，对实验操作以及实验仪器的使用都有一定的基础或熟练的操作，能完成各项数据的测定。

4. 研究创新点

目前对于睡莲水体修复方面的研究，并没有太多的基础研究，包括不同品种对于水体的修复能力以及其耐镉性的筛选和修复机理的探究，本实验通过对不同品种进行耐镉性和修复能力的筛选，确定出在各个方面都具有良好表现的睡莲，以便于日后应用。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

一、研究计划

2018年3-4月：查阅文献，制定试验方案，准备试验材料。