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摘 要

本文以野生型拟南芥和CAS突变体为材料，研究在pH3.0条件下，野生型拟南芥和CAS突变体的生长量、叶片表面伤害、叶绿素含量和光合作用强度的影响。试验结果表明：CAS突变体经过pH3.0酸雨处理7d后的叶片表面伤害较为明显并且生长量的变化较小，说明CAS突变体在低pH下受到的抑制作用更为明显；而野生型拟南芥经过处理后相对而言叶绿素含量和光合作用强度下降较慢。

关键词：拟南芥，酸雨，叶表面伤害，叶绿素含量，光合作用强度

Abstract：Based on wild-type Arabidopsis and CAS mutants as materials, research under the condition of pH3.0, wild-type Arabidopsis and CAS mutant growth, leaf surface damage, the influence of the chlorophyll content and photosynthetic intensity. Experimental results show that the CAS mutant pH3.0 acid rain treatment after 7 d blade surface damage evident and the change of the growth of small, explain CAS mutant under low pH by inhibitory effect is more obvious; After processing the wild-type Arabidopsis relative chlorophyll content and photosynthetic intensity decreased slowly.

Keywords: Arabidopsis thaliana, Acid Rain, Leaf surface damage, Chlorophyll content, Intensity of photosynthesis

目 录

1 前言 3

1.1 酸雨概况 3

1.1.1 酸雨的概念及来源 3

1.1.2 酸雨的地区分布 3

1.2 酸雨对植物的危害 3

1.3 立题依据和研究意义 4

2 材料与方法 4

2.1 材料培养与处理 4

2.1.1 材料培养 4

2.1.2 材料处理 5

2.2 主要试剂与仪器设备 5

2.2.1 主要试剂 5

2.2.2 主要仪器设备 5

2.3 拟南芥生理指标的测定 5

2.3.1 拟南芥叶片伤害的测定 5

2.3.2 拟南芥生长量的测定 5

2.3.3 拟南芥叶绿素含量的测定 5

2.3.4 拟南芥光合速率的测定 6

3 结果与讨论 6

3.1 对叶片伤害的影响 6

3.2 对生长量的影响 7

3.3 对叶绿素含量的影响 7

3.4 对光合作用强度的影响 8

3.5 分析 9

结 论 10

参 考 文 献 11

致 谢 12

1 前言

1.1 酸雨概况

1.1.1 酸雨的概念及来源

随着社会经济和文明的突飞猛进，工业化产业也在飞速发展，大气酸沉降的频率、范围和强度不断加强，由酸沉降引起的土壤酸化已成为全球性的生态环境问题^[1]。酸雨是在一定的条件下大气中的酸性物质(气态或悬浮状)形成的酸性降水(pH值lt;5.6)，包括工业高度发展时燃烧化石燃料排放到空气中的硫氧化物(SO₂约占60%)、氮氧化物(NOx约占21%～23%)、氯化物(HCl约占10%～12％)、二氧化碳(CO₂)等酸性气体所造成的^[2]。酸雨主要是硫酸和硝酸的稀溶液，其中还溶有相当数量的硫酸铵和硝酸铵及少量盐酸和有机酸。硫酸型酸雨的形成：SO₂ H₂O=H₂SO₃ 2H₂SO₃ O₂=2H₂SO₄；硝酸型酸雨的形成：2NO O₂=2NO₂ 3NO₂ H₂O=2HNO₃ NO。科学上将酸雨称为酸沉降（Acid Deposition） ^[3]。

酸雨形成的原因包括火山爆发喷出的硫化物、森林火灾形成的硫氧化物和细菌分解产生的二甲基硫及氮化物等自然本身因素和工业产生、燃烧煤炭、石油及汽车尾气和居民生活等过程中产生的大量二氧化硫及氮氧化物的人类行为。

1.1.2 酸雨的地区分布

酸雨以前主要分布在经济发展较快的西欧和北美，但随着东南亚地区经济的飞速发展，其变成了全球第三大酸雨区,此酸雨区中酸雨情况最为严重的是中国，中国酸雨区的覆盖面积最大且酸性最强 ^[4]。在80年代，中国酸雨区的代表为西南地区，主要城市有贵阳、柳州、重庆等；90年代中期，酸雨的范围进一步扩大，华中地区成为了全国酸雨污染最为严重的地区，代表城市有长沙、怀化等；此外，华东沿海地区也变成了我国主要的酸雨区，华北、东北地区也出现局部酸性降水 ^[5,6]。经济和工业化发展最快的广东省受到酸雨的影响最为严重。据广州市环境监测中心站资料统计，1985—2002年广东省重酸雨区（即降水年平均pH值在3.4—4.5之间）面积占全省总面积的17.5%,全省约80％的地区受到酸雨不同程度的影响^[7]。

1.2 酸雨对植物的危害

农业生态平衡及农作物本身受到酸雨的危害引起了人们越来越多的关注。酸雨能改变生态环境，如随着河流、湖泊的酸化，水生生物的生长和生殖受到影响，造成种类和数量的减少甚至灭绝；酸雨落在植物的叶片表面，叶片会受到直接的伤害；酸雨造成的土壤酸化不仅影响植物的生长发育，同时能使土壤里某些金属元素如镉等活泼起来，易被植物吸收积累而引起其它污染问题^[8]。

相关实验数据说明，当酸雨酸度达到一定pH时，植物细胞的亚显微结构就会被破坏，从而叶绿素含量和光合速率就会降低 ，出现可见症状，阻碍生长发育，导致作物减产，不同种类的植物对酸雨的敏感现象表现不一^[9]。

1.3 立题依据和研究意义

20世纪以来，随着经济和科技的突飞猛进，地球上的环境污染也越来越严重。其中酸雨是全球环境污染的重要因素之一，随着生产力的大力发展，污染物的大量排放，酸雨降落的次数越来越多，土壤酸化程度进一步加强并且范围进一步扩大。保护生态环境、保护地球已成为全球共同的呼声。酸雨这一因素是全球经济和社会可持续发展受到限制的关键因素。

本实验用野生型拟南芥和CAS突变体为材料，研究在pH 3.0条件下，野生型拟南芥和CAS突变体的生理响应。其中模拟酸雨的酸度选取pH 3.0的原因有：全球大部分酸雨区的空气污染非常严重，其酸雨酸度都达到pH 3.0，甚至更低；其次是有一些研究报告表明许多植物承受酸度范围为pH 3.0-4.0。而选拟南芥做为材料的原因是拟南芥是一种模式植物，具有植株形态个体小、生长周期短、种子多、形态特征简单，生命力强、基因组小等特点。同时该植物具有高等植物的一般特点，广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究，具有较高的经济价值。因此，国际植物学及各国政府对拟南芥的研究十分重视。

2 材料与方法

2.1 材料培养与处理

2.1.1 材料培养

选择拟南芥（Arabidopsis thaliana）Col-0（Colombia）和CAS突变体作为实验材料。

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