1、XXX年度本科生毕业论文（设计）两种水生植物对水体中铅的耐受性研究院 系：生命科学与技术学院 专 业：农学 年 级XXX 学生姓名：XX 学 号：XXX 导师及职称：XXX（讲师） 2018年4月2018 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Study on the Tolerance of Two Hydrophyte to Pb2+ in WaterDepartment: College of Life Science and TechnologyMajor: AgronomyGrade: 2014
2、Students Name: Ou XiaStudent No.: 201401130558Tutor: Lecturer He Fang-fang April, 2018毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解XX学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并
3、向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名：日期： 日期： 毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名职称单位备注主席（组长） XX学院本科毕业论文 (设计)摘 要本文选用轮叶黑藻和假马齿苋两种水生植物为实验材料，通过水培方法，观察在不同铅离子浓度胁迫下两种水生植物的生长情况；研究水生植物为抵抗铅胁迫，生理指标发生的反应，从而讨论植物受损程度和抗性能力。研究两种水生植物对重金属铅的耐受性，以期筛选出
4、适合用于水体重金属铅污染修复的适宜植物。结果表明： 1.通过实验研究，观察在重金属铅胁迫下轮叶黑藻和假马齿苋的生长情况。对这两种水生植物的生长情况、鲜重进行综合分析得出：在0-5mg/L铅处理条件下，轮叶黑藻和假马齿苋两种植物的生长受到抑制，但没有出现严重伤害。2.研究重金属铅胁迫对两种水生植物生理指标的影响。在不同重金属铅离子浓度的胁迫下，除假马齿苋的过氧化物酶活性呈先增后减的变化趋势外，其它均随铅浓度增加而随着上升，另外，两种水生植物的丙二醛含量也都与铅离子浓度呈正相关。可以得出，不同的植物在铅胁迫下，其生理上的变化有所不相同，对铅的耐受能力也存在着差异。此次使用的两种水生植物相比较，轮叶
5、黑藻比假马齿苋更适用于铅废水处理中，适宜范围更广，而假马齿苋则适于低浓度的铅废水，过高的铅浓度下假马齿苋不宜生长。关键词：水生植物；重金属铅；抗性ABSTRACTIn this paper, two hydrophytes of Hydrilla verticillata and Bacopa monnieri were selected as experimental materials and studied by water culture method in 0.00,0.05,2.50.5.00mg/ L. The growth indices of the hydrophytes
6、were induced by different lead ions, the activity of CAT, the activity of POD and the content of MDA were studied. In order to select suitable plants for the remediation of heavy metal Pb pollution in water bodies. The results show that:1. The effects of lead stress on the growth of Hydrilla vertici
7、llata and Bacopa monnieri were studied experimentally. The growth and fresh weight of two species of hydrophytes were analyzed and the results showed that: under the condition of 0-5mg/L Pb2+ treatment, the growth of two species of Hydrilla verticillata and Bacopa monnieri was inhibited, but no seri
8、ous injury occurred. 2. To study the effects of heavy metal Pb stress on physiological indexes of two hydrophytes. Under different Pb concentrations, the activity of peroxidase was increased first and then decreased, but all the others showed an upward trend. In addition, the MDA content of the two
9、hydrophytes increased with the increase of Pb concentration. It can be seen that the reaction of different plants to Pb stress varies, and the tolerance to lead is different. In contrast between the two plants, the Hydrilla verticillata as submerged plants is more suitable for the treatment of Pb wa
10、stewater.Key words：Hydrophytes; Heavy metal Pb; Resistance目 录1.前言11.1水体重金属污染11.2水生植物修复重金属污染11.3国内外研究现状21.4实验材料的相关介绍21.5实验研究目的32.材料与方法42.1实验材料42.2实验方法43.结果与分析63.1植物形态指标的比较63.2不同铅离子浓度对抗氧化酶活性指标的影响73.3不同铅离子浓度对丙二醛含量的影响94.讨论105.结论12参考文献13致谢15IIIXX学院本科毕业论文 (设计)1.前言1.1 水体重金属污染 在这提倡“绿色、文明、和谐”的时代，生态环境保护越来越受到重
11、视，防治环境污染成为人类不可忽视的任务，其中水体污染作为环境污染的一种，让我们不能再视而不见，保护水资源的任务刻不容缓。目前，重金属水体污染已列被列入全球四大污染公害之一,对于水体沉积物重金属风险评价涉及的重金属有汞、镉、铬、铅、锰、铜、镍、钴，砷等，其中在90%以上的水体沉积物重金属风险评价中涉及到铅、铜、锌，说明这3种重金属污染最广。在中国，地表水中主要的重金属污染为Hg，其次是Cd、Ge和Pr，其他重金属如Ni、Cu在中国各类地表水、饮用水中的超标现象都很严重1-3。水体重金属污染主要是由于其污染物在水体中极难降解，在水中积累产生的，当达到一定程度时会对水、植物、动物、人类产生严重危害。
12、如今由于重金属污染而引起的多种疾病，让人类不寒而栗。如在日本富士山县由于过量的镉元素而发生的“痛痛病”；又如日本发生的“水俣病”，则是由于含有无机汞的工业废水随意排放，人类食用了含有机汞的食物而造成；儿童铅、镉中毒导致畸形等事件也频频被报道，这些都为人类敲起了警钟。水体中重金属污染的来源有工业污染排放，废旧电池的污染，城市化问题，这些都属于人类活动，环境污染主要原因在于人类，人类就有这个义务去治理、保护环境。防治水体重金属污染，采取“两手抓”，一手抓“防”，从污染源的抓起；另一手抓“治”，对水体污染进行修，实现生态和谐的发展模式。对于已污染严重的局势，研究重金属水体污染的修复方法成为人类科学研
13、究的重要任务之一。1.2 水生植物修复重金属污染由于植物修复具有成本低、操作简单、不易造成二次污染等优点越来越受到人们的重视4-6。绿色植物是植物修复的主体，其作用对象是有污染的土壤和水体，主要过程有植物提取、固定、挥发和降解，目的是为了降低环境污染程度，保护生态环境。在水体重金属污染防治方面，利用水生植物修复水体重金属污染随之成为相关领域研究的热点6。水生植物顾名思义就是能在水中生长的植物，用于生态修复的水生植物有四种生活型5，包括挺水型植物，常见的有荷花、芦苇、香蒲、水竹等；属于漂浮型水生植物的有水葫芦等；而常见的浮叶型有睡莲、荇菜等7-8，种类较多；沉水型水生植物是四种生活型中对重金属的
14、蓄积能力最好的一种，常见的有金鱼藻，狐尾藻和黑藻等。合理利用水生植物，研究在不同重金属胁迫下各种水生植物所发生的生理反应，以及其耐性的强弱和修复水体能力的高低，根据不同重金属污染情况找到高效、经济的植物修复方法，实现生态保护。1.3 国内外研究现状现如今相关科研人员研究出的水体修复方法有：河流稀释法；化学混凝、吸附法；离子还原交换法；电动力学修复法；生物膜修复法；生物修复法六种方法。而植物修复法就属于生物修复的一种方法，此外，还有动物、微生物和藻类修复。朱靖9试验研究得到出大薸对铀富集能力比浮萍和凤眼莲强，陈国梁10等研究表明，在菹草、黑藻、狐尾藻、苦草、黄丝草五种植物中，菹草对铜，镉，锌重金
15、属元素的富集能力最强，其次分别是黑藻、狐尾藻、苦草，而黄丝草相对最弱。周守标11等研究发现，菰和菖蒲体内抗氧化酶(SOD 和 POD)能有效缓解低浓度重金属的胁迫,且得出在低、中浓度重金属污染水体中，菰比菖蒲更适合生态修复。乔旭7等人综述了植物生理响应机理和影响修复效果的因素。徐寸发12以云南昆明滇池为平台,得到葫芦组净化水体效果最好，其次为水浮莲组、香蒲组，而轮叶黑藻组排最后。张小兰13，罗通14，李建宏15等多项研究表明水生植物在一定限度的重金属胁迫下，植物自身会产生生理反应，其CAT、POD及SOD活性有一定的变化规律。如小球藻在镉胁迫下，SOD和POD与镉浓度呈正相关，而CAT呈负相关
16、15。由此我们可以看出，不同植物对同种或不同种重金属胁迫而发生的生理变化有所差异，从而其耐性、修复能力也存在不同。研究不同植物的修复能力的研究众多，但目前针对高中低重金属铅浓度胁迫下水生植物的生长状况和耐受能力的研究较少。1.4 实验材料的相关介绍1.4.1 轮叶黑藻轮叶黑藻，拉丁名Hydrilla verticillata，俗称温丝草、灯笼薇、转转薇等，属水鳖科、黑藻属单子叶多年生沉水植物，植物以休眠芽繁殖为主，广泛分布于池塘、湖泊和水沟中，在中国南北各省及欧、亚、非和大洋洲等广大地区均有分布16。1.4.2 假马齿苋假马齿苋，拉丁名Bacopa monnieri（L.）Wettst，别名蛇
17、鳞菜、白线草、白花猪母菜（福建闽南等地俗称）、过长沙（台湾地区俗称）等，为玄参科假马齿苋属匍匐草本植物，原产于中国、印度及越南等地，我国现主要分布于福建及台湾，假马齿苋天生爱水，而且非常硬朗，能适应深水或浅水环境，甚至可以在淡盐水环境生长17。1.5 实验研究目的本研究的目的是，通过在不同铅浓度的胁迫下培养轮叶黑藻与假马齿苋，分析重金属铅对水生植物生长的影响；以及铅对这两种水生植物抗性生理的影响，如对抗氧化酶系统的影响，以期为水生植物修复铅污染水体提供理论基础，实现重金属水体污染修复和景观设计“共赢”，实现环境与人类和谐发展，建设文明生态。 112.材料与方法2.1实验材料2.1.1实验植物
18、轮叶黑藻：采于XX学院文鼎楼前水池假马齿苋：采于XX学院有鸣潭2.1.2 实验试剂磷酸氢二钠；磷酸二氢钠；愈创木酚；2-硫代巴比妥酸；三氯乙酸2.2 实验方法2.2.1 实验材料与处理实验植物提前一天采集、洗净，用蒸馏水培养24h，然后选择长势相近的植株分别培养于0.00，0.50，2.50，5.00mg/L铅离子溶液中，各浓度处理设置3组重复，每组重复培养3-4株植株，观察五天中植物的生长情况18。2.2.2 实验内容表1 指标测定方法测量指标方法鲜重电子天平称重烘干法、电子天平称重愈创木酚法18-21 紫外吸收法测定18-21 TBA法测定18-21干重过氧化物酶活性过氧化氢酶活性丙二醛含
19、量2.2.3 实验步骤2.2.3.1 酶液制备取4g样品洗净后置于预冷的研钵中，加入20ml 50mmol/L,PH7.8预冷的磷酸缓冲液研磨成匀浆，转入离心管中在4、8000r/min的低温离心机下离心20min，上清液即为酶液19。2.2.3.2 过氧化物酶活性测定：愈创木酚法取200mL 0.2mol/L,PH6.0的磷酸缓冲液，加入76L愈创木酚原液，加热搅拌溶解，冷却后加入112 L30%的H2O2，混匀后作为反应混合液配制，再取3mL反应混合液并加入30L酶液，以磷酸缓冲液为对照调零，而后测定OD470值，每30S读一次数，共测3min，以每minOD值变化0.01为1个酶活性单位
20、19-20。2.2.3.3 过氧化氢酶活性测定：紫外吸收法测定取200mL 0.15mol/L,PH7.0的磷酸缓冲液，加入300L 30%的H2O2，摇匀作为反应液配制，再取3mL反应液并加入100L酶液，以磷酸缓冲液为对照调零，测定OD240，每1min读一次，共3min，以每minOD值变化0.01为1个酶活性单位19。2.2.3.4 丙二醛含量测定称取植物鲜样 0.4g,加入5%三氯乙酸(TCA)10 mL（分2次）,研磨至匀浆,转入离心管中在4 000 r/ min下离心20 min19-20。取4 mL上清液和4mL0.67%硫代巴比妥酸(TBA)于95C水浴中提取30 min，待
21、冷却后再离心1次,以0.67%TBA为空白，分别测定450 nm、520 nm 和 600 nm 处的吸光度值19-20。3.结果与分析3.1植物形态指标的比较3.1.1 植株生长状况表2 不同铅离子浓度下两种植物的生长情况植物名称铅离子浓度（mg/L）第一天第二天第三天第四天第五天轮叶黑藻0正常正常正常茎叶底部有些发黄茎叶底部有些发黄0.5正常正常正常茎叶底部有些发黄茎叶底部有些发黄2.5正常正常正常茎叶底部有些发黄茎叶底部有些发黄5正常正常正常茎叶底部有些发黄茎叶变黄，根部白皙假马齿苋0正常正常掉叶掉叶掉叶0.5正常正常掉叶掉叶掉叶2.5正常正常掉叶掉叶 掉叶5正常正常掉叶掉叶 掉叶 3.
22、1.2 植株鲜重比较 表3.轮叶黑藻和假马齿苋的鲜重比较植物铅离子浓度 0mg/L0.5mg/L2.5mg/L5mg/L轮叶黑藻23.070.577a22.370.208b22.230.351b21.930.577b假马齿苋24.570.321a23.770.493b22.600.264c22.600.173c从表2看出，不同铅浓度对轮叶黑藻和假马齿苋的生长有一定的影响，其中作为沉水植物的轮叶黑藻在5mg/L中，底部茎叶有轻微的变黄、老化，但茎尖处无明显的变化；假马齿苋在浓度2.5mg/L和5mg/L中有落叶现象，但嫩叶部分正常生长。观察天数五天里，从植物的生长情况可以看出，在铅浓度0-5mg
23、/L中，两种植物的耐受能力不同，低浓度下生长没有出现严重的死亡现象，表明低浓度铅离子下对其生长没有出现太大的伤害。从表3中比较可得，在重金属铅污染的影响下，轮叶黑藻和假马齿苋的鲜重也受到一定影响，与对照相比较，鲜重的增长程度都有所降低，且浓度越高，鲜重变化越低，说明了轮叶黑藻和假马齿苋在重金属铅的胁迫下，生命活动受到了抑制，没有正常情况下的旺盛。3.2 不同铅离子浓度对抗氧化酶活性指标的影响图1.不同浓度的重金属铅对轮叶黑藻和假马齿苋过氧化物酶活性的影响注：不同字母表示差异显著（P0.05） 图2.不同浓度的重金属铅对轮叶黑藻和假马齿苋过氧化氢酶活性的影响注：不同字母表示差异显著（P0.05）
24、 正常情况下，为防止被毒害，植物体内的保护酶系统会做出相应的反应。如在胁迫条件下，植物细胞中的活性氧增多，从而破坏生物膜系统的稳定性，为了维持体内的动态平衡，植物的抗氧化酶系统起着至关重要的作用，而研究植物活性氧清除能力的高低也就成为植物抗逆境能力大小和能否在逆境中生存的关键所在10。 图1，轮叶黑藻茎叶内，其过氧化物酶活性随铅离子浓度的增加而随之上升，呈正相关关系，不同铅浓度处理之间有显著差异。表明铅胁迫下轮叶黑藻生理发生变化，其过氧化物酶活性被激活，从而提高了水生植物的耐性。假马齿苋的过氧化物酶活性呈先增后减的变化趋势，在2.5mg/L铅离子浓度处理下，其过氧化物酶活性达到最大，增加的幅度
25、也很大，而在5mg/L浓度时，其活性下降，表明高浓度的铅会对假马齿苋的生长产生不利影响，假马齿苋适于低浓度的重金属铅污染水体中生长。图2，轮叶黑藻的过氧化氢酶活性随着铅离子浓度的增加也呈上升趋势，存在差异，但不是很显著，表明在0-5mg/L的铅离子浓度下，轮叶黑藻的过氧化氢酶活性没有太大的变化，其耐性较强；假马齿苋的过氧化氢酶活性也是随铅处理浓度的增加呈显著上升，表明在铅胁迫下，假马齿苋受到一定影响，利用提高过氧化氢酶活性来降低毒害，减少铅对自身的伤害。3.3 不同铅离子浓度对丙二醛含量的影响图5.不同浓度的重金属铅对轮叶黑藻和假马齿苋丙二醛含量的影响注：不同字母表示差异显著（P0.05） 图
26、5表明，当铅浓度上升时，两种植物的丙二醛含量均高于对照组，且随着铅处理浓度的增高而增高，表明两种植物对重金属铅的胁迫表现敏感。其中，在不同浓度处理之间中，轮叶黑藻的丙二醛含量差异不显著，表明在这浓度范围内的重金属铅对轮叶黑藻丙二醛含量没有明显的影响，轮叶黑藻的细胞膜没有严重的损伤；而假马齿苋在5mg/L铅离子浓度时，其丙二醛含量与其它处理组相比较，呈显著差异性水平，表明在高浓度铅废水中，假马齿苋的生物膜损伤严重，从而影响植物的生长。4.讨论植物的生长状况是最直观的指标，其生长情况为我们直观表明在环境胁迫下它能否生长。如果在重金属铅污染水体中，植物直接表现死亡，则表明植物抗胁迫能力弱，更无法满足
27、我们所要求的景观设计。实验表明，在0-5mg/L铅处理条件下，轮叶黑藻和假马齿苋两种植物的生长受到抑制，但并不严重，其中植物黄化的现象有可能是植物的正常老化，属于正常的生长现象。植物在重金属胁迫下，为了保持自身的活性氧在一定平衡状态，减轻重金属胁迫带来的伤害，其抗氧化保护酶系统可以在植物体内快速启动，以增强抗性22。本实验中，分别测定了抗氧化保护酶系统中的过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性，从而对其进行分析，发现随着铅处理浓度的增加，轮叶黑藻的过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性都表现为上升趋势，与前面的研究结论相一致；而假马齿苋的过氧化物酶活性随铅离子浓度的增加，在0-2.5mg/L之间呈上升趋势，而
28、在5mg/L时却下降了，可能是它在2.5mg/L铅离子浓度时达到了自身能够承受的范围，只有其过氧化氢酶活性随铅离子浓度增加而增加，若想使植株减轻毒害，应在低浓度范围种植。轮叶黑藻和假马齿苋之间进行比较，得到：在0-0.5mg/L时，轮叶黑藻的过氧化物酶活性高于假马齿苋，但在2.5mg/L时，假马齿苋远高于轮叶黑藻，则在适宜的低浓度下，假马齿苋更为适合；而在过氧化氢酶活性方面，轮叶黑藻均高于假马齿苋，轮叶黑藻抗性更强。每个植物对重金属胁迫耐受性有所不同，在环境胁迫下，能够激发体内自身抗逆体系，降低重金属铅对植物的伤害。综合而言，实验使用的这两种水生植物中，轮叶黑藻对重金属铅的耐受力表现更强。当然
29、，植物对重金属胁迫的抵御最终是有一定限度的，超过此限度植物就会不可避免地受到伤害，因此，找到不同植物的最高限度也极为重要10。植物体内的丙二醛含量是植物细胞膜受损程度的重要指标之一，在重金属胁迫下，植物活性氧增多，膜脂过氧化，生物膜遭到破坏，影响生物膜的稳定性，植物细胞的渗透势受到影响，膜质氧化作用增强，随着植物体内的丙二醛含量越高，膜脂过氧化程度就会越高，生物膜破坏就越严重23-25。本实验得出，此次使用的两种水生植物体内的丙二醛含量都随着重金属铅离子浓度的增加而升高。但在不同铅离子浓度中，轮叶黑藻之间的差异不显著，可能是0-5mg/L浓度的铅离子对它没有太大的影响，从而膜系统没有受到过大的
30、损伤；而假马齿苋则在5mg/L的铅离子浓度下，表现差异显著，表明高浓度的重金属铅对假马齿苋有影响，生物膜受到损伤。因此，这两种植物相比较，轮叶黑藻更适合重金属铅污染修复。5.结论1.本次实验中，重金属铅没有造成轮叶黑藻和假马齿苋两种植物严重死亡，可以得出，在0-5mg/L的铅浓度范围轮叶黑藻和假马齿苋是能够生长的。2.过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性在两种植物抗氧化方面起着重要作用，可除去生理系统中过多的活性氧，增加膜稳定性，减少有毒物质的积累，减少伤害。其中，相比较而言，轮叶黑藻对重金属铅的抗性能力较强。3.从各方面讲，轮叶黑藻和假马齿苋均可以用于重金属铅污染水体修复，为修复环境作为备选植物，
31、其中假马齿苋适于低浓度的铅污染；合理利用两种水生植物，达到修复作用和观赏作用相结合的生态环境。4最后，不同水生植物对重金属胁迫有不同的极限浓度，本实验中可以得出轮叶黑藻对重金属铅的极限浓度比假马齿苋高。因此合理设计实验，以免造成水体不必要的污染。XX学院本科毕业论文 (设计)参考文献1 王谦,成水平.大型水生植物修复重金属污染水体研究进展J.环境科学与技术,2010,33（5）:96-102.2 张清华,韦永著,曹建华等.柳江流域饮用水源地重金属污染与健康风险评价J.环境科学,2017:1-14.3 于晓莉,刘强.水体重金属污染及其对人体健康影响的研究J.绿色科技, 2011:123-126.
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36、化系统的影响D.南京师范大学,2011.致谢白驹过隙，时光荏苒，四年的大学时光即将结束，感谢XX学院，在我的人生中留下最难忘的回忆，感谢生命科学与技术学院，让我不断地进步与成长。 毕业论文设计完成之际，首先感谢我的导师何老师的指导，从选题、查找文献到实验的操作、论文写作的完成，整个过程都离不开导师的悉悉指导与耐心。我是一个动手能力极差的人，且在实验过程中有许多考虑不全的地方，何老师也会细心纠正我的错误，并且及时督促我完成实验和论文写作。 其次，感谢生命科学与技术学院的老师，感谢各位导师在答辩过程中给予我的意见；感谢实验室的老师，在我需要使用仪器和遇到问题时给予的各种帮助和支持。然后，感谢我的同学，感谢在我无从下手时，给我的建议和帮助；不怕脏臭，帮我找植物材料；在我无厘头地做实验时，耐心地帮助着我；感谢你们，不厌其烦地回答我的问题。最后，感谢我的家人，感谢你们这么多年来对我的支持和关心，这二十几年来你们给予我的关爱，使我更有勇气和信心克服困难，勇往直前。再次由衷地对出现在我人生中的你们说声“谢谢”！ XXXX20XX年X月 15
