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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
一、课题意义
重金属污染已成为中国面临的较为严重的环境问题。近年来,随着中国工农业的快速发展,交通运输、石油开采、金属冶炼等行业大大增加了重金属和有机物的排放,特别是有毒有害的重金属。据报道,中国受污染的耕地已达到0.1亿公顷,占耕地1.2亿公顷的8.3%,其中大部分是重金属污染,直接导致粮食产量减少1000多万吨,并且重金属污染的粮食超过1200万吨,经济损失超过200亿元[1]。2014年,国土资源部和环境保护部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》[2]显示目前中国土壤总样点超标率为16.1%,耕地超标率为19.4%,八种重金属(如铬、镉等)为主的超标点高达所有超标点的82.8%。其中,铬(cr)广泛存在于自然环境中,是随含铬废弃物进入农业生态系统的第二大重金属[3],被应用于各个行业,但铬是一种高毒性物质,具有累积性与生物链浓缩的特性[4]。铬具有强氧化性,容易透过生物膜,而能引起植物体内活性氧的积累,抑制还原酶的活性,造成氧化胁迫[5],并阻碍某些营养元素吸收[6],导致植物光合产物合成和积累效率下降,最终使植物死亡[7]。
褪黑素(melatonin,mt)是一种小分子激素,可调节动物和植物的很多种生理功能,提高动植物的抗逆能力[8]。虽然植物体内的褪黑素含量甚微,但其丰富的生物学功能不容忽视,有研究表明,褪黑素在调节植物昼夜节律和光周期、生长发育中起重要作用[9, 10]。其中,有报道称,外源性褪黑素对cd[11]、ni[12]等重金属胁迫的植物具有缓解作用。因此,利用外源性褪黑素缓解植物的重金属胁迫和减低植物对重金属的吸收,对农业生产和食品安全具有重要意义。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标
1.明确铬胁迫对小麦幼苗生长的影响
2.阐明褪黑素对小麦铬胁迫的缓解机制
3. 研究的方法与方案
研究方法
选择耐铬性不同的两个小麦品种(豫麦51和扬麦16)为实验材料,采用水培试验研究外源添加褪黑素对铬胁迫下小麦生长的影响及其生理机理。采用生理生化分析的方法研究小麦幼苗铬吸收与转运特征、抗氧化系统以及光合特性等生理指标。
技术路线
4. 研究创新点
1.本试验明确了外源褪黑素对小麦幼苗铬的吸收转运的影响,研究结果阐明了铬的吸收转运特征,为实现农业生产和食品安全保障提供理论和技术支持。
2.本试验系统的研究了铬胁迫下,外源添加褪黑素对不同耐铬性小麦品种抗氧化系统和光合特性对的影响,明确外源添加褪黑素对铬胁迫缓解机制,为褪黑素防治铬胁迫提供了理论基础。
5. 研究计划与进展
2018.09—2018.12,阅读文献,搜索和整理资料。
2019.02—2019.03,测定相关指标。
2019.03—2019.04,整理数据,撰写文章。
