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研究生:蔡明權
研究生(外文):Ming-Cyuan Cai
論文名稱:延長生長期對水耕栽培非洲鳳仙耐受及累積鎘之影響
論文名稱(外文):Effects of Extending Growth Period on the Tolerance and Accumulation of Cadmium in Hydroponically Grown Impatiens walleriana
指導教授:賴鴻裕賴鴻裕引用關係丁挺洲丁挺洲引用關係
指導教授(外文):Hung-Yu LaiTing-Jou Ding
口試委員:蔡呈奇賴鴻裕丁挺洲
口試委員(外文):Cheng-Chi TsaiHung-Yu LaiTing-Jou Ding
口試日期:2015-07-01
學位類別:碩士
校院名稱:明道大學
系所名稱:光電暨能源工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:35
中文關鍵詞:化學型態非洲鳳仙植生復育次細胞分布
外文關鍵詞:cadmiumchemical formImpatiens wallerianaphytoremediationsubcellular distribution
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植生復育是使用植物的根部攝取土壤中的重金屬,並將重金屬由根部轉移至植物體的地上部,再藉由採收地上部達到移除重金屬的目的。本土植物非洲鳳仙(Impatiens, Impatiens walleriana)已被證實可以累積高濃度的鎘,其對環境的適應能力強且可利用扦插之方式育苗,深具植生復育的潛力,但扦插苗將根部累積的鎘往地上部轉移的能力則遠低於市售幼苗,其原因可能與種植時間較短有關係。本研究以水耕栽培方式來進行試驗,將扦插苗種植於水耕栽培系統中,並以不同育苗天數(25及50天)及水耕液鎘濃度(0、2.5、5、10、20、40 M)作為處理因子,最後透過生長量測、分析累積於植物體中的鎘濃度及其在不同部位的次細胞分布與化學型態等指標,以了解將生長期由25天增加至50天對於促進轉移能力之影響。水耕試驗結果顯示,在不同鎘濃度處理下,非洲鳳仙根部及地上部累積的鎘濃度可分別達120~1900及50~1580 mg kg-1,次細胞分布與化學型態之分析結果皆顯示,根中的鎘主要為移動性較高的型態,且與地上部累積的鎘濃度具有線性正相關;而葉中的鎘則主要存在於細胞壁,為非洲鳳仙可以耐受鎘毒害之主要機制。延長生長期會影響莖的次細胞分布與化學型態分析之結果,且會讓鎘由根往地上部之轉移能力增加,本研究結果證明,延長非洲鳳仙生長期可以促進鎘往地上部之傳輸能力,推測其原因應該與蒸散作用之增加有關。
Phytoremediation is the use of hyperaccumulators to uptake and remove heavy metals from contaminated soils. Experimental results of previous studies show that the indigenous garden flower, Impatiens (Impatiens walleriana), could accumulate high Cd concentration in its shoots without damages. Nevertheless, the upward translocation of Cd from root to shoot of cuttings was lower compared with marketable seedlings. A hydroponic experiment was thus conducted to understand the effect of extending growth period on enhancing the upward translocation capacity. The experimental treatments include two growing periods (25 d and 50 d) and six Cd concentrations (0, 2.5, 5, 10, 20, and 40 µM) with three replicates. Plants were harvested according to different treatments and then determine their growth exhibitions and analyze the Cd concentration in the various organs. The subcellular distribution and chemical forms of Cd in the various organs were also analyzed. Impatiens accumulated large amounts of Cd; the Cd concentration in the roots and shoots reached 120‒1900 and 50‒1580 mg kg-1, respectively. Regardless of the growth period, the Cd accumulated in the roots was primarily compartmentalized in the subcellular fractions and in chemical forms with high migration abilities. Translocation to the shoots was followed by association of Cd mainly in the cell wall or with pectate and protein. The root Cd showing a high migration capacity and could used to predict the shoot Cd concentrations. Extending the exposure periods significantly affected the subcellular distribution of Cd in the stems and thus the upward translocation from roots to shoots which was possibly resulted from the change in transpiration rate.
目 次
摘要………………………………………………………………………... i
Abstract……………………………………………………………………iii
目次………………………………………………………………………...v
表目錄…………………………………………………………………….vii
圖目錄……………………………………………………………………viii

第一章、前言………………………………………………………………1
第二章、前人研究
2.1. 重金屬污染的來源…………………………………………………...4
2.2. 重金屬污染土壤復育技術…………………………………..……….5
1. 土壤清洗或土壤淋洗………………………………………….….5
2. 物理分離技術…………………………………………..…………6
3. 安定化/固化復育技術…………………………………………….6
4. 生物及植物復育技術……………………………………………..7
5. 排客土復育技術……………………………………….………….7
6. 深耕翻轉復育技術……………………………………..…………8
2.3. 植生復育技術……………………………………………...…………9
2.4. 非洲鳳仙…………………………………………………….………10
2.5. 次細胞分布與化學型態…………………………………...………..11
第三章、材料與方法
3.1. 人工培養液的配方………………………………………...………..12
3.2. 水耕試驗……………………………………………………...……..12
3.3. 累積鎘濃度、次細胞分布與化學型態分析……………….………12
3.4. 統計分析…………………………………………………………….14
第四章、結果與討論
4.1. 生長表現…………………………………………………………….15
4.2. 鎘累積能力與轉移能力…………………………………….………19
4.3. 次細胞分布………………………………………………….………21
4.5. 化學型態………………………………………………….…………24
4.6. 次細胞分布與地上部累積鎘濃度之關係………………………….29
第五章、結論…………………………………………………………….31
第六章、參考文獻……………………………………………………….32

表目錄
表2.1. 重金屬污染的來源………………………………………………..4
表3.1. 改良之Hoagland's營養液之組成分…………………………….12
表4-1、不同鎘濃度處理及生長期對於非洲鳳仙乾重量、鎘累積濃度及總移除量之影響…………………………………………………22

圖目錄
圖4-1、不同鎘濃度處理及生長期對於非洲鳳仙株高及根長之影響….18
圖4-2、不同鎘濃度處理及生長期對於非洲鳳仙乾重之影響………….19
圖4-3、不同鎘濃度處理及生長期對於非洲鳳仙葉面積之影響………20
圖4-4 不同鎘濃度處理及生長期對於根部次細胞分布之影響…….....24
圖4-5 不同鎘濃度處理及生長期對於地上部次細胞分布之影響…………………………………………………………………25
圖4-6不同鎘濃度處理種植25天及50天後對於非洲鳳仙葉部化學型態之影響……………………………………… ….........................27
圖4-7不同鎘濃度處理種植25天及50天後對於非洲鳳仙莖部化學型態之影響…………………………………………..... ....................28
圖4-8 非洲鳳仙根部Fs型態鎘與地上部累積濃度之關係……… …29
圖4-9 非洲鳳仙根部FE+W型態鎘與地上部累積濃度之關係…… ….30
圖4-10 非洲鳳仙根部FE+W與累積濃度之關係……………… …….....30

第六章、參考文獻
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