博士论文-硒对植物体内汞的生物学行为及效应的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵甲亭
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| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 柴之芳 |
| 关键词 | 汞 硒 植物毒性 (HPLC)-ICP-MS 同步辐射微束X-射线荧光成像 同步辐射X-射线近边吸收谱 |
| 学位专业 | 生物无机化学 |
| 中文摘要 | 摘要 汞是毒性最强的重金属元素之一。因人类的活动释放到环境中的汞经生物富集和食物链放大会严重威胁人体健康。硒是一种重要的生物必需微量元素，对汞的生物毒性具有拮抗作用，而过量的硒对人体有毒害作用。汞和硒主要可通过食物进入人体，植物处于食物链的最底层，是人类最直接、最广泛的食物来源。农作物对汞和硒的吸收和蓄积直接关系到食品安全问题。在我国贵州万山地区汞矿开采、燃煤等人为活动已经造成当地较为严重的汞污染和一定程度的硒污染。本论文主要模拟硒汞复合污染环境，研究了硒和汞的植物毒性效应及二者之间的相互影响，研究了硒对植物体内汞的吸收、分布、转运、蓄积和化学种态的影响，揭示了硒和汞植物毒性相互影响的可能途径，并初步探讨了通过植物修复汞污染土壤的可能性。主要研究成果如下： 1. 研究了硒和汞对大蒜的植物毒性以及二者毒性之间的相互影响。结果表明：低剂量的硒和汞（< 0.1 mg/L）均能促进大蒜生长，高剂量的硒和汞（> 1 mg/L）均能抑制大蒜生长，且相同剂量条件下毒性Hg2+ >> SeO32- > SeO42- >> Nano-Se；二者对大蒜的植物毒性之间表现为相互抑制，且剂量越高抑制效果越显著，不同种态的硒对汞的植物毒性抑制作用Nano-Se > SeO32- > SeO42-。 2. 通过测定大蒜各组织中汞和硒的含量研究了植物对汞和不同种态硒的吸收、转运情况以及二元素间的相互影响。结果表明：低剂量汞（硒，SeO32-）暴露时，随着硒（汞）浓度的增大，大蒜各组织中汞(硒)含量逐渐增加；高剂量汞（硒）暴露时，随着硒（汞）浓度的增大大蒜体内汞（硒）的含量逐渐降低。硒对高剂量汞（> 1mg/L）暴露植物对汞的吸收和转运表现出较强的抑制作用，且硒对汞的植物吸收和转运的抑制效应Nano-Se > SeO32- > SeO42-。 3. 利用SR-μXRF元素二维成像技术研究了硒对大蒜各组织中汞的分布和蓄积的影响。结果表明：在根部汞和硒主要分布在表皮和中柱部位；在茎部汞主要分布在表皮，硒主要分布在中柱；在叶部，汞从叶基部到叶尖部逐渐增多，硒逐渐减少；加硒能够显著降低根和叶部汞的蓄积，茎部汞含量有所增加。反应出大蒜对汞和硒有不同的吸收和运输方式。 4. 利用XANES研究了硒对大蒜各组织中汞的化学种态的影响。结果表明：大蒜根、茎和叶中的汞主要以类似于Hg-Met和Hg-GSH的结合形式存在，少量以无机汞离子形式存在；从根到叶有机汞含量逐渐增大，无机汞含量逐渐减少。硒的存在提高了Hg-Met结合形式的含量，降低了无机汞离子的含量，并且在根部有少量HgSe形成。纳米硒对汞的化学种态影响较小，主要通过降低植物对汞的吸收拮抗汞的植物毒性。 5. 研究了硒对汞的水稻毒性以及水稻对汞的吸收、分布、蓄积和化学种态的影响。结果表明：二元素对水稻生长的影响以及硒对汞的水稻毒性的影响与在大蒜中的作用情况相似。XRF元素成像结果表明：稻米中硒和汞主要分布在稻米背部糊粉层和胚中，胚乳中几乎没有硒和汞分布。加硒能显著降低汞在根和叶部的蓄积，稻米胚中汞的分布也有所减少。XAS结果表明，水稻根部汞主要以无机汞形式存在，有少量类似Hg-GSH形式结合的汞，甲基汞含量很少；加硒后减少了无机汞的含量，增加了有机汞的含量。用HPLC-ICP-MS分析了水稻各组织中无机汞和甲基汞的含量，结果表明：水稻根、叶和稻米中无机汞与甲基汞含量之比，根>叶>稻米。硒可以显著降低各组织中无机汞含量而对甲基汞含量影响较小，提示水稻对无机汞和甲基汞可能具有不同的吸收和转运途径，硒主要通过抑制水稻对无机汞的吸收和运输降低汞的水稻毒性。 6. 为筛选汞富集植物，采集贵州万山汞矿地区生物量大的植物，测定植物各组织汞含量，结果发现悬钩子和野蒿对汞的生物富集系数和转运系数较高，对汞污染土壤的植物修复工作具有潜在的应用价值。为探索通过改变汞的生物有效性改变植物对汞的吸收、转运效率的方法，研究了多种络合剂对汞污染介质中玉米对汞的吸收和转运的影响。结果表明：EDTA能显著抑制玉米对汞的吸收和转运；I-能够抑制玉米对汞的吸收但能促进汞从根部往地上部的运输。 关键词：汞，硒，植物毒性，(HPLC)-ICP-MS，同步辐射微束X-射线荧光成像，同步辐射X-射线近边吸收谱 |
| 学科主题 | 生物无机化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209300]  |
| 专题 | 多学科研究中心_学位论文和出站报告 高能物理研究所_多学科研究中心 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵甲亭. 博士论文-硒对植物体内汞的生物学行为及效应的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：高能物理研究所
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