辣木种植计划书(重金属铅对辣木形态生理和抗氧化反应有何影响？)

«——【·前言·】——»

重金属是毒性最强的污染物之一，可以在环境中长期存在，金属通过各种来源进入植物、动物和人类体内，并在积累时对它们产生毒性。而铅是有毒重金属之一，通过多种来源释放，包括能源供应电力和辐射工厂，车辆，有机和无机肥料，工业废物，油漆制造，采矿和精炼过程，电气废物，染料，陶瓷釉料等。

尽管在一些汞源中已禁止使用铅，但在印度，油漆中仍检测到铅的存在，多年来的污染已经蔓延到包括农业地区在内的土地上。根据世界卫生组织的数据，灌溉水中铅的最高允许含量为5毫克升–1虽然土壤中的安全目标水平是 85 毫克公斤−1。

对受铅污染的场地进行净化是当务之急，但由于成本、二次废物产生和技术限制等若干限制因素，实现这一目标的物理和化学过程被认为是不合适的。植物修复是一种绿色、环保和低成本的技术，用于清理金属污染场地。

植物的自然生长在没有太多外部投入的情况下发生，与其他方法相比，植物修复过程产生的废物非常低。然而，面临的挑战是找到适合植物修复目的的植物，以便在合理的时间框架内完成对一个地点的修复，并评价其在一国本土条件下的表现。

土壤和灌溉水中铅含量高对大多数植物的生长和生理过程产生不利影响，然而，有些植物可以耐受高铅浓度，即使在受污染的地方也能获得良好的生长和完全成熟。为了进行铅修复，已确定几种植物为潜在的修复剂。

一些例子包括芸苔属、辣木林，辣木科是一种高效的金属蓄能植物，油茶分枝杆菌对Cd，Pb，Hg，Cu，Cr和Zn等金属具有耐受性，并直接或通过与土壤中的微生物结合来吸收和解毒金属。

在所有辣木品种中，它原产于南亚，生长在喜马拉雅山麓到印度西孟加拉邦北部。它是一种快速生长的树，因此辣木的种植可以在合适的时间范围内进行，而高生物量产生将有助于在一种作物中实现高金属去除率。

油茶分枝杆菌在铅修复方面的潜力已经过测试，实验植物与堆肥、生物炭和零价银纳米颗粒一起使用，需要更多的研究来了解油茶分枝杆菌在生长、氧化应激和抗氧化剂方面对铅毒性的反应。

本研究旨在研究油茶籽对Pb胁迫的耐受性，并评估抗氧化剂在Pb胁迫缓解中的作用。目的是了解不同Pb处理如何影响植物生长和在变化的时间范围内响应，从而分析未来真实条件下Pb修复的最佳条件。

«——【·材料和方法·】——»

种子的灭菌用0.1%的氯化汞完成2溶液，然后用蒸馏水彻底冲洗。实验在花盆中进行，用1公斤铅混合土壤填充。

在8 ± 2°C温度下，在相对湿度为2–14%的对照条件下，在控制条件下，光周期为10 h光照和25 h黑暗，在温室中维持含有土壤和种子的盆栽。Pb以Pb2在实验开始前15天在干燥的均质粉状土壤中，并每隔一天重复混合土壤。

种子在温室条件下的盆栽中栽培。温度范围设定在35至1°C之间。 用不同浓度的Pb和对照对20日龄幼苗进行30次重复处理。经过80的处理，收获植物。

在形态学上监测Pb在处理和对照幼苗的根/冠长、叶表面积和新鲜/干叶重量方面的影响。根和芽的长度由公制刻度测量。

收获后立即获取叶子的鲜重，而在60°C的烤箱中保持叶子3-4天达到恒定重量后记录干重。叶子的相对含水量通过给定的公式计算。RWC=[(FW−DW)/(TW−DW)]×100其中，FW，DW和TW分别是新鲜，干燥和膨胀的叶子重量。

根、芽和叶样品用蒸馏水洗涤。所有植物部分在烤箱中在150-200°C下干燥1-2天。样品在研钵中研磨并用HNO的比例消化3：H2O2在150°C下2-3小时。

制备的样品使用原子吸收分光光度计进行铅测定。制备了一系列标准铅溶液并用于分析。Pb的易位因子通过给定的公式计算。TF >1表示从根部到枝条的有效金属易位。

将醋酸茚三酮溶液与2ml上清液混合1小时。在该溶液中加入甲苯并提取。将样品溶液涡旋1分钟。使用分光光度计在520nm处测量脯氨酸含量。

分离蛋白的分离采用SDS-PAGE电泳。蛋白质条带的定性分析由凝胶记录软件完成。在植物叶片中进行抗坏血酸过氧化物酶，过氧化氢酶和谷胱甘肽还原酶等抗氧化酶的活性测定。

使用基因特异性引物，通过定量实时聚合酶链反应技术进行基因表达分析。使用无核酸酶的水稀释总RNA，并在260nm处观察到。定量后，使用1.5%琼脂糖凝胶进行RNA的质量分析。

模板 RNA 1μl和无核酸酶水制成3μl。将混合物以20rpm旋转1000秒。将试管在梯度RT-PCR中在15°C孵育42分钟。热循环仪。最后，反应在30°C终止。使用油茶分枝杆菌CAT的引物对、cDNA和APXcDNA。鼓槌肌动蛋白基因cDNA的引物用作对照。

所有qRT-PCR实验均分五次重复进行。CAT和APX的表达量在不同的时间间隔测定。对于 qRT-PCR 检测器，30 mm3将1：10稀释的cDNA与SYBR Green PCR预混液、5 pmol正向引物和5 pmol反向引物混合，最终体积为20 mm3。

PCR使用转子基因Q实时系统进行，条件如下：在95°C下初始活化步骤4分钟，在95°C下变性15秒，在58°C下退火15秒，在70°C下延伸20秒。 PCR产物的熔解曲线分析在72°C下进行1分钟，并从72°C升至95°C。每1 s升高5 °C，通过琼脂糖凝胶电泳分离PCR产物。

将溶解的金属硫蛋白级分加入含有0.2mM 8,0′–二硫代双的5.5 M磷酸盐缓冲液中并放置30分钟。随后，在412nm处取吸光度。MT的定性分析是使用SDS-PAGE完成的。

所有实验均在完整的随机区组设计中进行。数据以五次重复的平均±标准差表示。对所有数据应用双向方差分析。

«——【·讨论·】——»

本研究测试了不同Pb浓度对油茶枝杆菌的影响。尽管在Pb浓度和处理持续时间方面植物生长减少，但对幼苗没有显着危害的报告。植物是健康的，尽管生长模式发育迟缓。结果表明油茶籽对铅胁迫具有潜在的耐受能力。

生长迟缓可能是由于植物组织内Pb浓度的增加，而同时，植物的持续生长可能归因于Pb随着持续时间的增加而限制易位到叶片。在这项研究中，仅在1 mM Pb下观察到>1的易位因子，而在较高的Pb浓度下，TF降至<1。

因此，植物抵抗铅从根到叶的移动，以保护其免受毒性，并使植物有效地承受铅水平。根系Pb积累量高于地上植物部分，表明Pb与细胞外基质结合可以限制其转运。带负电荷的多糖分子可导致Pb固定在细胞壁内。

此外，细胞空间中不溶性Pb离子的沉淀或结晶以及质膜中Pb的积累也会限制Pb的移动。根胚层泡通过细胞壁的Pb封存或径向的封存是根部的几种物理抑制剂，可抑制Pb离子转运到地上部位和韧皮部。

比较研究表明，与地上植物部分相比，油茶树根部更能形成Pb流动的通道。根据Vesely等人的说法，一些芸苔科植物和其他一些作物有效地从受污染的土壤中积累了90%的Pb。在另一项研究中，油茶分枝杆菌累积约0.393毫克公斤−1来自尼日利亚金属污染地的植物根部的铅。

大花链球菌通过根际过滤植物提取重金属的能力通过根系中保留的大量铅来证明。目前的发现与先前在铅胁迫下的大花链球菌的发现一致。

蛋白质分析结果揭示了金属诱导的蛋白质分子中的差异表达，以及出现额外的重要条带，这可能促进金属解毒或金属结合和隔离跨质膜。金属硫蛋白普遍存在于真核生物和某些原核生物中。许多研究表明，金属硫蛋白在植物的金属耐受性、解毒和体内平衡中的作用。

«——【·结论·】——»

生长在铅污染土壤中的油茶树积累了高含量的Pb499.973 mg kg−1在根比芽和叶。这是辣木中金属公差的明确指示。因此，高存活率和植物部件中的金属积累使该工厂适合减轻铅污染。

为应对Pb对油茶籽的防御反应，脯氨酸、多酚、抗坏血酸、金属硫蛋白含量和抗氧化酶均显著增加。处理过的油茶根和叶中CAT和APX基因的上调转录支持了金属积累植物中增强金属耐受性的理论。

«——【·参考文献·】——»

菲格罗亚，《有机磷化合物作为化学战剂》，布拉兹化学出版社，2009年。

维尔达尼，《加利福尼亚州空气中超细颗粒数和质量浓度的区域来源》，大气化学物理出版社，2017年。

韦斯伯格，《用于特征提取的自组织图的性能评估》，海洋研究出版社，2015年。