镧对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

选择10mg·L-1La(N03)3作为生物调控因子,通过营养液培养实验,研究了水稻(Oryza sativa L.)幼苗在遭受镉胁迫(50mg·L-1和100mg·L-1两种CdCl2处理)后,稀土元素镧对抗氧化酶(SOD和CAT)活性、脂质过氧化产物MDA含量、质膜透性、叶绿素质量分数、根系活力、幼苗生长及镉质量分数等生理生长指标的影响,以探讨稀土在重金属胁迫下对作物的防护效应。研究结果表明:水稻幼苗遭受镉胁迫的初期,镧对提高SOD和CAT的活性,降低MDA含量和质膜透性,提高叶绿素质量分数和根系活力有明显的正效应,但是随着镉胁迫程度的加重和胁迫时间的延长,这种作用开始下降,最后甚至与镉发生协同作用,不仅不能缓解镉对水稻幼苗的毒害,反而更加剧了镉对水稻幼苗的毒害,这说明适量的稀土元素对重金属胁迫下植物生长有一定的防护效应,但是这种效应与重金属胁迫的浓度大小、胁迫的时间长短有着密切的关系。此外,镉在水稻幼苗体内的富集规律是:根系>地上部,镉的富集与各处理组镉浓度之间有比较明显的剂量效应关系,但是,镧处理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的质量分数。     

多壁碳纳米管与镉复合污染对水稻生长的影响

选取水稻(Oryza sativa)为研究对象,采用营养液水培法,以营养液(0 mg·L~(-1) MWCNTs、0 mg·L~(-1) Cd~(2+))为参照,分析不同浓度梯度下多壁碳纳米管(MWCNTs)单一处理、MWCNTs与Cd~(2+)复合处理对水稻生长的影响.结果表明,MWCNTs单一处理中,水稻幼苗的生长与MWCNTs添加浓度呈明显负相关.低浓度的MWCNTs(1.5 mg·L~(-1))对水稻幼苗的生长产生抑制作用,较高浓度的MWCNTs(≥6.0 mg·L~(-1))会显著(P0.05)抑制水稻幼苗的生长.添加5 mg·L~(-1) Cd~(2+)会增强MWCNTs对水稻幼苗的生长抑制,当MWCNTs浓度从1.5 mg·L~(-1)上升到12 mg·L~(-1),单一处理组与复合处理组相比,水稻幼苗的根系活力分别下降6.4%、10.4%、24.4%和13.9%;水稻幼苗的叶绿素含量显著降低;复合处理组的水稻叶片的POD活性略高于单一处理组,分别高出11.0%、46.1%、5.6%、11.6%;水稻幼苗叶片气孔导度变小、胞间CO_2浓度升高、光合速率减慢.MWCNTs与Cd~(2+)对水稻幼苗的生长具有明显的协同抑制效应.     

云南会泽废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的耐镉性

采用常规、含Cd~(2+)和含Pb~(2+)的马丁氏培养基,对云南省会泽县废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥(Arabisalpine)根际真菌进行分离,将分离的菌株接种到含不同浓度(0、0.05、0.5、5mmolL~(-1))Cd~(2+)的马铃薯葡萄糖培养液中,比较废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的镉耐性.结果表明:Cd~(2+)显著抑制铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的生长;常规、含Cd~(2+)和含Pb~(2+)的马丁氏培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌Cd~(2+)的生长半数抑制浓度(EC50值)平均值和最大值均明显大于非矿区,表明铅锌矿区小花南芥根际真菌对Cd~(2+)的耐性强于非矿区;3种培养基分离的真菌中,含Cd~(2+)培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌对Cd~(2+)的耐性最强.表3参26     

铈对酸雨和镉双重胁迫下小麦生理指标的影响

以小麦永良4号(Triticum aestivum)为材料,通过营养液水培实验,研究了在酸雨和镉的双重胁迫下,铈对小麦幼苗叶片内丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性的影响.实验结果显示:pH2.0+10 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+50 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+200 mg·L~(-1) Cd~(2+)三种处理都可明显增加MDA含量,提高SOD活性,降低NR活性,双重胁迫的抑制作用明显,且随着Cd~(2+)的质量浓度增加,抑制程度加重;叶面喷施40 mg·L~(-1)的铈预处理后,MIDA含量下降,SOD活性降低,NR活性上升,显示叶面喷施适当质量浓度铈可以有效降低小麦体内氧自由基含量,减轻膜系统的损伤,提高小麦对氮肥的利用能力,缓解镉和酸雨双重胁迫对小麦幼苗生长与代谢的损伤.数据还显示:适当铈对三个测定指标的修复作用不同,表现为SOD>MDA>NR.     

重金属镉超富集浮萍品种筛选及其对水体中镉的去除效果北大核心CSCD

为筛选出能高效去除水体重金属镉,并能快速积累生物量的浮萍品种,对实验室保存的12个能耐受30 mg/L镉浓度的浮萍品种在0.5 mg/L和10 mg/L的镉浓度下进行复筛,获得最优品种少根紫萍(Landoltia punctata)ZH0049,并研究其在不同镉浓度胁迫下的生长状况和镉富集能力,同时分析其叶绿素含量变化与镉胁迫浓度的关系.结果显示:ZH0049在0-0.5 mg/L的镉浓度范围内能正常生长,干物质积累率最高可达到6.44 g m-2 d-1.在0-3 mg/L的镉浓度范围内,ZH0049对镉的吸收率、去除率以及富集系数在0.5 mg/L时出现波谷,而在3 mg/L时达到最高,分别为66.74%、72.43%和770.叶绿素相对含量实验结果显示,当镉浓度大于0.5 mg/L,浮萍生长受到抑制,叶绿素a、b含量开始下降,相对于初始值最高下降了61.79%和32.08%.当镉浓度从0.5 mg/L至3 mg/L,叶绿素相对含量(Chl a/Chl b)相对于初始值分别下降了3.49%、7.28%、19.32%、31.33%和42.59%,表明叶绿素a降幅大于叶绿素b.综上,ZH0049能将水体中的镉富集在体内的同时,保持较高的干物质积累量,从而达到较好的重金属去除效果,为水体中镉的去除建立了一种新途径.     

镉胁迫下油菜毛状根的生理响应及铁钾含量

利用液体悬浮培养法研究不同镉(Cd)浓度(0、25、50、100、200和400μmol/L)胁迫下油菜毛状根的生理响应及对铁钾含量的影响,探究油菜毛状根对镉胁迫的耐受与富集能力.结果显示:(1)低镉浓度(100μmol/L以下)对毛状根的生长无显著影响,高镉浓度(100μmol/L以上)下毛状根的生长则受到明显的抑制,25μmol/L镉胁迫7 d时毛状根的鲜重最大(4.34 g).(2)油菜毛状根中活性氧(ROS)的含量随着镉浓度的增加而上升,根中主要抗氧化酶(超氧化物酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)的活性在镉胁迫1 d时,表现出先降低后升高的趋势;镉胁迫7 d时,表现出先升高后降低的趋势.(3)碘化丙啶PI染色与丙二醛MDA分析表明,根细胞的损伤随着镉浓度的增加越发严重.(4)油菜毛状根中的镉含量随着培养基中镉浓度的增加而增加,400μmol/L、7 d时,达到最大值2.97 mg/g.毛状根中的铁含量在镉胁迫1 d时随着镉浓度的增加显著上升,最大值达到14.52 mg/g;镉胁迫7 d时没有明显变化.镉胁迫7 d时毛状根中的钾含量是镉胁迫1 d时(15.73 mg/g)的1.6倍.本研究结果表明,油菜毛状根对镉胁迫的生理响应变化与镉的作用浓度和时间相关;同时镉胁迫造成了毛状根中铁、钾元素代谢紊乱,但油菜毛状根对镉有较好的富集效果.     

镉污染环境下中华蚊母树的镉积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

以三峡库区优势物种中华蚊母树(Distylium chinense)为试验对象,在其生长土壤中添加不同w(Cd~(2+))(0、2、5、15、30 mg·kg~(-1)),研究植物镉积累、生长高度及叶绿素荧光参数对不同含量镉胁迫的响应。结果表明,中、高含量镉胁迫对植物的生长高度及叶绿素总量具有显著抑制作用;叶绿素荧光参数对植物的耐受性可以进行生理学解释,镉胁迫下植物光反应中心PSⅡ受到可逆性损伤,叶绿素荧光参数Fv/Fm与RET值随胁迫时间先降低后逐渐恢复;添加w(Cd~(2+))为2 mg·kg~(-1)时,根、茎、叶的镉富集系数最大,分别为7.4、8.1和8.2;茎、叶的转移系数最大,分别为1.01和0.94;中华蚊母树具有很强的富集性和转移能力,可以作为镉污染土壤植物修复技术的潜能物种。     

Bacillus coagulans BP-2非活性菌株对Cd~(2+)的吸附特性及机理研究

为寻找Cd~(2+)经济、高效、环保的微生物吸附剂,探讨微生物对重金属的吸附特性和机理,从采自韶关大宝山矿区的土壤样品中分离、筛选耐镉功能菌株,以BP-2菌株为研究对象,采用16S r DNA方法对菌株进行了分子鉴定;通过批式试验系统研究了不同环境变量对菌株吸附Cd~(2+)的影响;利用等温吸附模型、动力学模型模拟了吸附过程;采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析手段,探讨了菌株吸附镉的作用机理。结果表明,16S r DNA序列相似性表明该菌株隶属芽孢杆菌属,将其命名为Bacillus coagulans BP-2。当Cd~(2+)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),吸附时间为80min,菌株生物量为2.5 g·L~(-1)时,菌株对Cd~(2+)的吸附效果最好,吸附量可达73.26 mg·g~(-1);菌株对Cd~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温模型(r~2=0.991 1),最大吸附量为86.19 mg·g~(-1),二级动力学方程(r~2=0.981 4)能够更准确地描绘菌株对Cd~(2+)的吸附过程。XRD分析显示,吸附后在13.3°、39.1°处出现Cd~(2+)的特征峰,说明Cd~(2+)成功被吸附到菌株的表面。FTIR和XPS结果表明Bacillus coagulans BP-2细胞壁上的-OH、-NH和-C=O基团参与了Cd~(2+)的吸附。利用Bacillus coagulans BP-2非活性菌株作为经济、高效、环境友好生物材料能够有效吸附溶液中Cd~(2+)。该研究可为含镉重金属废水的去除提供理论基础和实践依据。     

赤泥条件下水稻根际铁膜形成及镉吸收机理研究

为揭示赤泥条件下水稻(Oryza sativa L.)根表和根际铁膜形成及铁膜中重金属(Fe、Mn和Cd)分布与水稻镉(Cd)吸收的潜在关系,本文采用盆栽试验,即在2和5 mg·kg-1两种镉浓度条件下,试验设置0%、0.5%和1%3个梯度的赤泥施用量,利用根际袋法系统研究了赤泥对水稻(浙优12号)根表和根际铁膜的形成及重金属(Fe、Mn、Cd)分布特征,探讨了赤泥条件下水稻根际效应对水稻Cd吸收转运及生物量的影响。研究结果表明,赤泥显著增加了水稻的株高、根干重、秸秆干重和籽粒重;显著降低了供试水稻根部Cd浓度、秸秆Cd和籽粒Cd的浓度,下降幅度分别为23.6%~40.2%,20.1%~48.8%和45.5%~103%;显著提高了水稻根表和根际铁膜中Fe、Mn和Cd的浓度(P0.05),且随赤泥施用量的增加而增加。水稻根表铁膜中Fe、Mn和Cd浓度提高幅度分别为64.5%~107%、13.9%~43.7%和20.8%~69.9%;水稻根际铁膜中Fe、Mn和Cd提高幅度分别为93.8%~206%,20.1%~42.2%和17.3%~111%。与对照处理相比,添加赤泥土壤的p H值提高程度均达到显著水平(P0.05),DTPA提取态镉含量分别降低17.9%~47.9%和26.3%~48.6%。水稻根表和根际铁膜中Cd浓度与水稻根Cd浓度、秸秆Cd浓度、籽粒Cd浓度、根表和根际铁膜中的Fe浓度和Mn浓度呈显著正相关(P0.05)。结论:赤泥的添加促进了水稻的生长,且其富含铁氧化物的特性还可以促进水稻根表和根际铁膜的形成,通过铁膜中的Fe和Mn对Cd富集作用来减少水稻秸秆和籽粒对Cd的吸收。因此,利用富含铁氧化物的赤泥作为钝化材料修复中低度Cd污染稻田有望达到较好的修复和利用效果。     

膨润土对镉胁迫下水稻幼苗生理生化特性的影响

为了探讨膨润土钝化修复镉(Cd)污染土壤对水稻幼苗生理生化特性的响应,通过盆栽试验研究了膨润土对Cd胁迫下水稻幼苗地上部生物量,叶片叶绿素含量,SOD、POD活性以及MDA含量的影响.结果表明,膨润土在不同程度上提高了水稻幼苗叶片叶绿素含量,促进了水稻幼苗的生长和发育,地上部生物量随膨润土投加量的增加而增大.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片SOD活性变化不明显,而幼苗根系SOD活性随Cd浓度的增加而显著降低(P＜0.05),投加膨润土后整体上提高了根系SOD活性.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片和根系POD活性随Cd浓度的增加而均呈现先应激性升高然后降低的变化趋势,投加膨润土后叶片POD活性有所降低,而5 ～50 g·kg-1膨润土处理显著提高根系POD活性(P＜0.05),比未投加膨润土处理分别增加13.2％ ～22.4％、4.9％ ～9.5％、44.8％～80.6％和6.9％～49.6％.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片和根系MDA含量随着Cd浓度的升高而升高,与无Cd胁迫对照相比,分别增加139.0％和158.1％;投加膨润土处理水稻幼苗MDA含量显著降低,膜脂过氧化作用明显减弱.因此,膨润土能有效缓解Cd胁迫对水稻幼苗的毒害作用,可用于Cd污染土壤的钝化修复.     

镉在北京褐潮土中对玉米幼苗及其根际微生物的毒性效应

通过温室盆栽实验,研究了镉在北京褐潮土中对玉米(品种郑单958)幼苗的毒性效应及其生物富集特性,并通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,探讨了镉对玉米根际微生物群落结构的影响。结果表明,高浓度(>100mg·kg-1)镉对玉米幼苗的生长发育有明显的抑制作用,北京褐潮土中镉引起玉米幼苗株高下降1/2的效应浓度(EC50)为654.6mg·kg-1,引起玉米根部和地上部干质量下降1/2的EC50分别为323.6和110.2mg·kg-1,玉米幼苗地上部生物量(干质量)可作为评价重金属生态毒性的适宜终点。玉米幼苗对镉有一定的吸收累积效应,镉在玉米幼苗各组织中的浓度分布为根>茎>叶,其中根部对镉有一定的富集作用(生物富集系数BAF>1)。镉污染可引起玉米根际微生物群落结构发生改变,高浓度(1000mg·kg-1)镉可导致部分微生物种群数量减少甚至完全消失,表明镉污染可对植物幼苗、植物根际微生物以及植物-微生物之间的相互作用造成重要的干扰和威胁。     

有色金属矿区植物根际耐镉菌的分离鉴定与镉吸附特性

从湖南宝山有色金属矿区采集4种优势植物及根部土壤,经鉴定分别为瞿麦(Dianthus superbus)、兰香草(Caryopteris incana var.incana)、野菊(Dendranthema indicum)和败酱(Patrinia villosa)。测定植株和根部土壤的重金属含量,发现野菊、瞿麦从土壤吸收转运镉的能力比兰香草、败酱强,可作为人工生态修复系统的优势物种。从植物根际土壤中分离得到3株耐镉菌(BS1、BS2、BS3),结合形态学、RDP-Ⅱ数据库和16S rDNA基因序列分析,3者分别属于Sphingomonas echinoides、Massilia flava和阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai),对Cd~(2+)的最低抑菌质量浓度分别为300、100和80 mg·L~(-1)。吸附性能试验结果表明,在镉初始质量浓度为50 mg·L~(-1)条件下,3种菌株吸附Cd~(2+)的最适温度为30℃,且随着吸附时间的延长,吸附率总体呈上升趋势,在30～36 h时吸附达到饱和。菌株BS2对镉的吸附效果最显著,在pH值为5.5和6.5时,最大吸附率可达57.32%和54.15%;菌株BS1的最大吸附率为18.83%～29.14%。BS3仅在pH值为6.5时有明显吸附,最大吸附率为40.66%。     

一株耐铅镉真菌Q7对香根草吸收累积重金属的效应

采用双因素完全随机区组试验探讨耐性真菌联合香根草修复铅(Pb)、镉(Cd)复合污染土壤效应.其中A因素为加菌量,设置0、1、3、5 g共4个水平,菌株代号Q7.B因素为铅镉添加量,设置Cd0Pb0、Cd10Pb400、Cd20Pb600、Cd30Pb800、Cd50Pb1200、Cd80Pb1800(单位为mg/kg)6种不同铅镉浓度水平.结果表明,添加耐性真菌可显著提高香根草生物量,1、3、5 g加菌量处理可分别使香根草总干重增加量达到41.9%、74.9%、71.7%.耐性真菌可促进香根草地上部与地下部对铅镉的富集,Cd~(2+)80 mg/kg、Pb~(2+)1 800 mg/kg处理下,1、3、5 g加菌量处理香根草对铅富集量比不加菌处理,地上部分别升高了120.6%、265.4%、242.9%,地下部分别升高了110.3%、278.2%、266.2%;对镉而言,地上部镉含量分别升高了113.2%、238.3%、217.3%,地下部分别升高了103.1%、298.8%、274.4%.加菌可强化香根草对铅镉污染土壤的修复效果,且3 g加菌量强化香根草修复效果要优于1 g和5 g加菌量处理.综上,将耐性真菌与重金属富集植物香根草在不同铅镉复合污染浓度下构建联合修复体系,显示了真菌对香根草修复铅镉污染土壤的显著强化效应.     

钒钛磁铁矿尾矿土壤解钾细菌的多样性及镉对其解钾能力的影响

解钾菌能分解钾长石、磷灰石等不溶硅铝酸盐无机矿物,使土壤难溶性钾转化为可溶性养分,促进作物生长发育,而钒钛磁铁矿尾矿土壤中解钾细菌的多样性及重金属镉对细菌解钾能力是否有影响尚不清楚.从攀枝花钒钛磁铁尾矿土壤中分离纯化细菌资源,通过对细菌解钾能力的定性筛选和定量测定获得高效解钾细菌,利用16S rRNA基因相似性与系统发育分析明确解钾细菌的进化地位,研究不同浓度镉胁迫下高效解钾细菌解钾效率的变化规律,揭示镉对细菌解钾能力的影响.结果显示,通过钾长石粉筛选培养基点接细菌,从136株钒钛磁铁尾矿土壤细菌中筛选出7株解钾细菌,包括根瘤菌(Rhizobium)3株、芽孢杆菌(Bacillus)2株、苍白杆菌(Ochrobactrum)1株、产碱杆菌(Advenella)1株,其在钾长石粉液体培养基中的解钾量为18.63-31.32 mg/L.其中,产碱杆菌KT106解钾能力最强,在培养第6天时解钾量最大;KT106对镉表现出一定的耐受性,其在不同浓度的镉胁迫下解钾效率降低.本研究表明,攀枝花钒钛磁铁尾矿土中仅有5%细菌具有解钾能力,较高浓度的重金属镉对细菌解钾能力有抑制作用,结果可为解钾促生细菌强化植物修复重金属污染土壤提供科学支撑.     

Cu~(2+)、Cd~(2+)胁迫对马来眼子菜光合色素及光合荧光特性的影响

为全面了解沉水植物受重金属胁迫后光合色素及荧光特性的变化,以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)为供试材料,采用不同浓度Cu~(2+)或Cd~(2+)处理,利用丙酮萃取和水下荧光仪原位测定法,研究重金属对植物光合色素含量、光合荧光参数及荧光成像的影响.结果显示,Cu~(2+)或Cd~(2+)处理下,叶绿素总量(Ct)、叶绿素a(Ca)、叶绿素b(Cb)、类胡萝卜素(Cc)均极显著下降(P 0.01),且Cu~(2+)对叶绿体的毒害作用比Cd~(2+)更大;最大光化学效率F_v/F_m、潜在光化学效率F_v/F_o、有效量子产量Y(Ⅱ)和光化学淬灭系数qP也呈极显著下降趋势(P 0.01),且Cu~(2+)胁迫的影响更显著. Cu~(2+)处理下,调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)和非光化学淬灭系数qN均先增加后降低.而Cd~(2+)处理下,Y(NPQ)和qN均呈极显著上升趋势(P 0.01);各处理组非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)差异不显著. Cu~(2+)处理下相对电子传递速率ETR下降更多. 0.5 mg/L Cu~(2+)处理下,马来眼子菜光合色素含量、F_v/F_m、F_v/F_o、Y(Ⅱ)和ETR均比对照组下降显著;0.5 mg/L和1.0 mg/L Cd~(2+)处理下,马来眼子菜具有正常的光合活性.荧光成像表明叶片受损始于叶边缘,叶脉抗重金属胁迫能力强于叶肉;相同浓度处理下,Cu~(2+)处理对叶片的损伤程度大于Cd~(2+)处理.上述结果表明马来眼子菜耐Cd~(2+)能力强于Cu~(2+),因此可将其用作低浓度Cd~(2+)污染水域的修复物种.(图5表3参38)     

生物质炭对根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响

采用盆栽试验和Tessier连续形态分析方法,研究了不同镉污染水平下(1.0、2.5、5.0 mg·kg-1),施入不同量的生物质炭(0.0、2.5、5.0、10.0 g·kg-1)对根际与非根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响。结果表明,(1)施入生物质炭后,根际与非根际土壤中镉的有效性降低。施入生物质炭后,根际与非根际土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机物结合态镉最大可分别降低34.64%和28.15%、49.27%和63.82%、34.58%和24.59%、60.04%和49.00%,残渣态镉最大可分别增加14.79%和16.57%。10.0 g·kg-1生物质炭处理影响效果最显著。在不同处理下,镉形态变化显著且根际与非根际之间的变化呈显著性差异。中低镉污染水平下,施入生物质炭,根际与非根际土壤中镉形态变化趋于一致但镉形态含量存在差异。高镉污染水平下,生物质炭引起根际与非根际土壤中镉形态变化但不显著。(2)施入生物质炭可显著降低水稻各部分镉含量且水稻根部镉含量大于地上部镉含量。在不同镉污染程度下,不同施入量生物质炭处理与对照相比,地上部、根部镉含量最大可分别降低42.51%、22.86%;根部镉含量最大是地上部的2.63倍。10.0 g·kg-1生物质炭对水稻各部分镉含量降低效果最明显。     

盐碱胁迫对三江藨草幼苗功能性状的影响

盐碱作为盐碱湿地生态系统的重要环境因子之一,影响着湿地植物的定植、生长和繁殖.以莫莫格盐碱湿地常见植物三江藨草(Scirpus nipponicus)为研究对象,设置了盐度(25,100,200 mmol/L)和pH值(7.79±0.06,9.42±0.02,10.40±0.01)各3个梯度处理,及1个空白处理作为对照,探讨不同盐碱胁迫及其交互作用对湿地植物三江藨草幼苗功能性状和生物量分配格局的影响.结果显示,盐碱胁迫对三江藨草幼苗生长、生物量积累及其分配均产生显著影响(P 0.05).与空白处理相比,随着盐碱胁迫的升高,三江藨草幼苗株高、分株数、球茎数等功能性状,以及根、根茎、球茎、地下、地上生物量和总生物量等均呈现先增加后降低的趋势;三江藨草幼苗在盐度和pH分别为25 mmol/L和7.79(±0.06)时生长最好,在盐度和pH分别为200 mmol/L和10.40(±0.01)时,植株全部死亡;盐碱胁迫对三江藨草幼苗生物量分配具有显著影响(P 0.05),随着盐碱胁迫增强,根和地上生物量分配增加,而球茎生物量分配减少,根茎生物量在25 mmol/L盐度处理下分配减少,在其他盐度处理下分配则增加.本研究表明碱胁迫对植物的伤害强于盐胁迫,湿地土壤的碱化对三江藨草的生长更为不利.(图4表3参43)     

铅、镉对南荻种子萌发和幼苗生长的影响

以中国特有的非粮能源植物——南荻(Triarrhena lutarioriparia)为试验材料,采用水培法研究重金属铅(5、10、20、50、80 mg·L~(-1))、镉(0.5、1、5、10、20 mg·L~(-1))对南荻种子萌发和幼苗生长的影响,旨在为植物修复重金属污染土壤提供一定的依据。结果表明,南荻种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均与铅、镉处理质量浓度呈极显著负相关(P0.01),铅处理质量浓度(≤50 mg·L~(-1))显著增加异常发芽率(P0.05)。铅对南荻根长抑制作用显著(P0.05),当铅质量浓度达到10 mg·L~(-1)时,芽伸长开始受到抑制;镉胁迫对南荻种子根和芽的生长均表现为低浓度促进、高浓度抑制的作用,镉质量浓度为0.5、1 mg·L~(-1)时,南荻根长较对照分别增加18.8%、10.8%,当镉质量浓度≥5 mg·L~(-1)时,根长抑制率与芽长抑制率均显著增大(P0.05)。铅、镉处理对南荻种子根长的抑制作用大于对芽长的抑制作用。回归分析表明,南荻铅胁迫下种子萌发和幼苗生长的临界浓度和极限浓度分别大于镉胁迫对应的浓度,说明南荻种子对铅的耐性强于镉。铅、镉对南荻种子的毒害作用不可逆。     

耐盐植物根际促生菌筛选及促生效应研究

开展盐渍化土壤中耐盐植物根际促生菌研究,有助于利用根际促生菌改良盐碱土壤。以前期分离自宁夏银北盐碱区耐盐植物根际土壤的110株细菌为材料,测定了菌株解磷、产IAA、产ACC脱氨酶和铁载体等促生特性,通过高活性菌株的交互作用,筛选出11个互不拮抗的菌株进行了菌种鉴定和复合菌群的构建,并验证了高效菌群C3和C8对植物幼苗的促生效果。结果表明:不同菌株的促生能力差别较大,其中23株细菌能够溶解无机磷,解磷量在2.90—70.92 mg·L~(-1)之间;6株能够产生ACC脱氨酶,酶活性最高为1.56μmol·mg~(-1)·h~(-1);46株菌具有产IAA的能力,IAA产量在1.33—34.74 mg·L~(-1)之间;24株菌能够产生铁载体。筛选出的11个高活性菌株分别隶属于芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇杆菌属,每4个菌株为组合共构建出9组复合菌群,其中C8组合ACC脱氨酶活性最高,达到3.67μmol·mg~(-1)·h~(-1);其次是C3组合,为2.77μmol·mg~(-1)·h~(-1);产生的IAA和解磷量分别在4.62—13.30 mg·L~(-1)和3.52—56.96 mg·L~(-1)之间,均为C3组合最高;产铁载体能力表现为C1—C4组合较强。盆栽实验表明,接种复合菌群C3和C8能明显促进苜蓿和柳枝稷幼苗生物量的增长。C3的促生效果尤为显著,与对照相比,使苜蓿和柳枝稷幼苗的株高分别增长54.93%和50.96%,地上鲜质量/干质量分别增加113.8%/119.6%和124.6%/82.08%,具备开发为微生物菌剂的潜能。     

镉和铅联合作用对黑腹果蝇发育及抗氧化的影响

作为主要的重金属污染物,镉(Cd~(2+))和铅(Pb~(2+))对生物体具有不同影响和毒作用机制,然而当它们同时存在于机体内常会表现出不同的联合效应,因此研究以上两种重金属的联合作用极其重要。本研究以模式生物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究对象,采用原子吸收、发育实验、酶学测定以及荧光定量PCR评估Cd~(2+)和Pb~(2+)以及二者联合对果蝇的影响。向果蝇分别饲喂不同剂量的Cd~(2+)(0.05、0.1、0.3、0.5 mmol?L~(-1))和Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))以及Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1)),测定果蝇成虫体内Cd~(2+)和Pb~(2+)积累量,以及化蛹率、羽化率、抗氧化能力、金属硫蛋白(metallothionein,MTNs)和谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因的表达水平。结果表明,果蝇中Cd~(2+)和Pb~(2+)浓度随着培养基中重金属浓度的上升而增加,当同时加入Cd~(2+)和Pb~(2+)后,二者积累量进一步增加。单独添加Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))或共同添加Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1))显著降低果蝇化蛹率和羽化率,而Cd~(2+)+Pb~(2+)联合处理较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理表现出更强的效果,且这种效果随着Cd~(2+)/Pb~(2+)浓度的增加而增强。Cd~(2+)+Pb~(2+)处理CAT活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提高。Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5 mmol?L~(-1))处理组SOD活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理,SOD活性无明显变化,但在Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.5+2.9 mmol?L~(-1))处理组中SOD活性显著上升;Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2 mmol?L~(-1))处理组MDA含量较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提升,但在处理组Cd~(2+)+Pb~(2+)(1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9mmol?L~(-1))中MDA含量反而较单独的Cd~(2+)/Pb~(2+)处理有所下降。荧光定量PCR结果表明,在Cd~(2+)/Pb~(2+)处理下MTNs和Gsts表达水平显著升高。本研究表明重金属联合作用会对生物体产生不同的毒性效应,而MTNs和Gsts两类基因在生物体重金属胁迫下的解毒机制中发挥着至关重要的作用。