氧化铜纳米颗粒对水稻幼苗根系代谢毒性的研究

为阐明氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)暴露对植物生长的影响,分别用CuO NPs悬浮液、氧化铜大颗粒(CuO BPs)悬浮液和硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶液进行处理,以蒸馏水(d H2O)作为对照,水培水稻幼苗,研究了CuO NPs对水稻幼苗根系相关生理生化行为的影响.结果表明,不同处理对水稻幼苗根系的影响有很大差异,经CuO NPs悬浮液处理后,水稻幼根受损较严重,根系活力明显降低,根内丙二醛(MDA)含量和过氧化氢(H2O2)含量显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性明显增强.不同处理对水稻幼苗根的影响依次为:CuO NPs>CuSO4·5H2O>CuO BPs>d H2O.说明氧化铜纳米颗粒对水稻根的毒害作用不仅是由于释放离子引起的,纳米颗粒本身也起着重要作用,氧化损伤可能是CuO NPs的主要致毒机制之一.     

金属半导体纳米粒子对水培水稻幼苗的毒性及吸收转运规律

金属半导体纳米粒子由于其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和科学研究,而遗留在水环境中的金属半导体纳米粒子对植物的危害程度和累积水平还有待研究和完善.本文以水稻为实验对象,通过水培试验研究了氧化铜纳米粒子(CuONPs)、氧化锌纳米粒子(ZnONPs)和硫化锌纳米粒子(ZnSNPs)在不同浓度(10、50和100 mg·L~(-1))下的植物毒性及其在水稻体内的吸收转运行为.纳米粒子悬浮液的粒径分布和Zeta电位分析结果表明,CuONPs在水中的分散性和稳定性高于ZnONPs和ZnSNPs.ZnONPs悬浮液中溶解的金属离子量高于CuONPs和ZnSNPs悬浮液.毒性实验结果表明,较高浓度(50和100 mg·L~(-1))的ZnONPs和CuONPs不同程度地阻碍了水稻幼苗的生长,增加了根系中丙二醛(MDA)的含量,降低了根系活力和叶片中的叶绿素含量.50和100 mg·L~(-1)的ZnONPs导致根系鲜重分别降低至对照组的47.3%和44.3%,100 mg·L~(-1)ZnONPs和CuONPs使根系活力由对照组的710.4μg·g-1·h~(-1)分别降低至150.0和481.9μg·g-1·h~(-1).ZnSNPs在实验设置浓度下体现了促进水稻生长的作用.10 mg·L~(-1)的ZnSNPs使地上部分鲜重增加到对照组的109.8%,100 mg·L~(-1)时使根系活力提高到了对照组的2倍.Zn的选择性吸收和生物转运系数均高于Cu,本研究结果证明了金属半导体纳米粒子的植物毒性和累积水平与纳米粒子在水中的理化性质及植物对不同毒物的反应程度有关.     

外源褪黑素对锑胁迫下水稻幼苗生长和抗氧化系统的影响

为了探讨外源添加褪黑素(MT)对锑(Sb)胁迫下水稻幼苗影响,以华润2号水稻幼苗为研究对象进行水培实验,采用荧光探针定位技术对水稻幼苗根尖的活性氧(ROS)进行荧光定位,并对水稻幼苗根部根系活力、丙二醛(MDA)含量、 ROS(H₂O₂、 O^-₂·)含量、抗氧化酶(SOD、 POD、 CAT、 APX)活性和抗氧化剂(GSH、 GSSG、 AsA、 DHA)含量进行分析.结果表明,外源添加MT能缓解Sb胁迫对水稻幼苗生长的不利影响,提高水稻幼苗的生物量;与单独Sb处理相比,添加100μmol·L^-1的MT使水稻根系活力和总根长分别提高44.1%和34.7%,MDA、 H₂O₂和O^-₂·含量分别降低37.0%、 32.7%和40.5%.此外,MT处理不仅使POD和CAT活性分别提高54.1%和21.8%,还能调节AsA-GSH循环.由此可见,外源添加100μmol·L^-1...     

Lelliottia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染

利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长发育，导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌(Lelliottia sp.Kz9)和100 nm纳米零价铁(nZVI₁₀₀)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结果表明：nZVI₁₀₀在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸收(p<0.05),nZVI₁₀₀在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸收(p<0.05);联合施用Kz9和nZVI₁₀₀对不同浓度镉污染土壤印度芥菜叶片中叶绿素含量和铁吸收均有显著促进作用(p<0.01);不同浓度镉污染土壤中印度芥菜受Kz9和nZVI₁₀₀的正向影响依次为nZVI₁₀₀处理组>Kz9与nZVI₁₀₀联合处理组&...     

叶面喷施2,3-二巯基丁二酸对水稻幼苗镉吸收转运及抗氧化系统的影响

稻米Cd超标问题已成为社会各界广泛关注的热点问题之一,探索降低Cd向地上部转运并缓解水稻Cd胁迫的新方法,对保障食品安全具有重要意义.本研究拟通过在水稻幼苗叶面喷施2,3-二巯基丁二酸(DMSA)评估利用该重金属螯合剂降低Cd向水稻地上部转运并缓解Cd胁迫的可行性.以我国南方水稻主栽品种之一中早35幼苗为研究材料,采用水培法研究了叶面喷施不同浓度DMSA对Cd在水稻幼苗体内吸收转运的影响,同时考察了对水稻幼苗丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量以及对抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.结果表明,叶面喷施DMSA 0.2、 0.4和1.0 mmol·L~(-1) 4次后,水稻幼苗地上部Cd含量随着DMSA喷施浓度增加呈显著降低趋势, 3种处理浓度与对照相比分别降低22.1%、 39.7%和43.5%,但是对水稻幼苗根部Cd含量无显著影响;对地上部及根中K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn这6种矿质元素含量无显著影响;喷施4次DMSA后显著降低了幼苗地上部MDA和GSH含量,同时使CAT和SOD活性显著增加,有效缓解了Cd对水稻幼苗造成的胁迫效应.DMSA能抑制Cd从水稻根部向地上部转运,同时不影响对人体必需矿质营养元素的吸收和转运,具备成为水稻降Cd叶面调理剂的潜力.     

氧化石墨烯对水稻苗期生理生化的影响

采用可溶性氧化石墨烯片制成氧化石墨烯溶液,以水稻为受试植物,通过水培实验,采用100mg/L、500mg/L、1000mg/L和1500mg/L的氧化石墨烯污染的营养液对水稻幼苗进行培养。发现低浓度的氧化石墨烯对水稻幼苗根和叶的生长有一定的促进,而高浓度的氧化石墨烯对水稻幼苗的根和叶的生长有抑制,但高浓度氧化石墨烯却没对水稻幼苗造成显著的氧化伤害或细胞损伤,反而是相对低浓度的氧化石墨烯对水稻幼苗叶片和根细胞的破坏更为严重。     

不同地区土壤中分蘖期水稻根表铁氧化物的形成及其对砷吸收的影响

通过土壤盆栽试验研究了14种不同土壤中种植水稻后,其根表铁膜形成量的情况,及其对苗期水稻吸收和转运砷的影响.结果表明,生长在不同土壤中的水稻其根表铁膜的形成量有显著的差异,铁膜形成量最大为61.97 mg/g,最小仅为1.15mg/g,分析表明土壤中非晶质态氧化铁含量的不同是其主要的影响因素之一.同时测定了根表铁膜中砷的含量,铁膜上吸附的砷浓度最大为1 376 mg/kg,最小低于检测限,其与根表铁膜形成量之间存在着显著的正相关性(r=0.85,n=14,p0.05),而与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻植株地上部砷浓度(0.400~12.98 mg/kg)和地下部砷浓度(3.860~576.2 mg/kg)与根表铁膜的形成量之间也都存在着显著的正相关性(r=0.88,n=14,p0.05;r=0.91,n=14,p0.05),与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻根系对砷的吸收能力(SAU,0.005~0.670 mg/g)与根表铁膜形成量之间也为显著的正相关性(r=0.91,n=14,p0.05);根表铁膜形成量与砷的转运之间无显著的相关性.结果表明,在此次试验中土壤的非晶质态氧化铁的含量是水稻根表铁膜形成的影响因素之一,根表铁膜的存在成为了根际砷的富集库,起到了促进根际砷吸收的作用,但对砷的转运没有显著的影响.     

苗期小麦和水稻对硒酸盐/亚硒酸盐的吸收及转运机制

采用营养液培养方法研究了苗期小麦和水稻对硒酸盐(Na2SeO4)和亚硒酸盐(Na2SeO3)的吸收及转运机制.营养液中供给Na2SeO4时,正常培养的水稻地上部和根中硒的含量分别30.3 mg·kg-1和39.0 mg·kg-1,水稻吸收的硒有80%从根转移到了地上部;小麦地上部和根中硒的含量分别为1.76 mg·kg...     

外源DOM条件下K+、Na+、Ca2+、Mg2+对湿地苔草吸收Cu的影响

文章在重金属Cu胁迫下,通过水培实验探究了外源溶解性有机质(DOM)存在下不同浓度K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对鄱阳湖湿地优势植物苔草(Carex cinerascens)吸收Cu的影响。在苔草的生长完全受到抑制的30 mg/L Cu~(2+)浓度和缓解Cu胁迫效果最佳的1 mg/L DOM条件下,通过设置培养液中不同浓度的K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)水化学特性,观察苔草水生根形态,分析苔草体内和水培液中Cu~(2+)浓度水平。研究表明,K~+、Mg~(2+)、Na~+浓度为20 mg/L,Ca~(2+)浓度为1 mg/L时能有效缓解Cu胁迫,使苔草水生根恢复生长。20 mg/L Mg~(2+)与不同浓度的K~+、Na~+、Ca~(2+)对苔草水生根形态的影响存在显著差异(P0.05)。苔草根系部分的Cu富集能力明显高于茎叶部分,富集能力顺序为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)10 mg/L Ca~(2+)20 mg/L Na~+,转运能力为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)20 mg/L Na~+10 mg/L Ca~(2+)。在不同水化学特性下苔草地上部分与地下部分的Cu富集无显著差异(P0.05)。K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)可能在水培液中与游离Cu~(2+)竞争,影响Cu-DOM的结合,从而改变溶液中剩余Cu~(2+)浓度。     

微囊藻毒素对水稻根系生长和抗氧化系统的影响

以水稻幼苗为材料,研究了不同质量浓度(1、100、1 000、3 000μg·L-1)微囊藻毒素(MCs)在胁迫期和恢复期对水稻幼苗根系生长、吸收活力、抗氧化系统的影响以及MCs在水稻根部的积累.结果表明,胁迫处理7 d,MCs在水稻根部的积累量与MCs质量浓度呈正相关.1μg·L-1MCs处理促进了根系生长,根系活力上升,过氧化氢酶(CAT)活性上升有效维持H2O2于正常水平;100μg·L-1MCs处理下,根系生长受抑,根系活力下降,CAT无显著变化;在高质量浓度(1 000μg·L-1、3 000μg·L-1)MCs处理下,不仅根系生长受抑、根系活力下降,且CAT活性受抑,H2O2大量积累,膜质过氧化加剧.相比胁迫期,恢复7 d后各处理组水稻根系MCs的积累量均低于胁迫期.100μg·L-1MCs处理组根系各生长指标、根系活力、丙二醛(MDA)、H2O2和CAT的变幅减小,优于胁迫期,显示出一定程度的恢复,而1 000μg·L-1和3 000μg·L-1MCs处理组,根系生长与根系活力均低于胁迫期,氧化胁迫进一步加剧,表明高质量浓度(1 000μg·L-1和3 000μg·L-1)MCs对水稻根系造成的伤害不可逆.     

Ability of Agrogyron elongatum to accumulate the single metal of cadmium, copper, nickel and lead and root exudation of organic acids

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｓｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｂｅｃｏｍｅｓａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍａｎｙｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ .Ｔｈｉｓｉｓｍｕｃｈｃｏｎｃｅｒｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅａｓｙｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌｓｔｏｐｌａｎｔｓ ,ｅｖｅｎｔｏａｎｉｍａｌｓａｎｄｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ .Ｉｎｍｏｓｔｃａｓｅｓ,ｐｌａｎｔｓｇｒｏｗｎｉｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓｓｈｏ…     

镉和乙草胺、苄嘧磺隆对水稻吸收能力的影响

为探讨镉和两种常用除草剂的复合污染对水稻吸收必需矿质元素影响,采用水培法研究了镉(Cd)、乙草胺(AC)和苄嘧磺隆(BSM)在单一及复合污染条件下处理水稻幼苗72h及解除污染并恢复培养96小时后,水稻基本营养元素含量的变化,并对水稻幼苗根系损伤情况也进行了研究。研究发现:Cd和AC、BSM单一和复合处理降低了水稻根系Mn、Cu、Zn的含量。AC单独处理增加了水稻根系Fe的含量,Cd与AC、BSM联合作用时则降低了水稻根系Fe的含量。AC单一及Cd与AC和BSM的复合作用能增加水稻地上部分Fe的含量,最高可达对照的4.5倍。Cd降低了水稻幼苗对Mg的吸收,而AC和BSM却能促进对Mg的吸收。水稻幼苗经96h的恢复培养后,其根和地上部分叶营养元素含量也发生了一些重要的变化,水稻幼苗地上和地下部分Cd的含量发生了显著性下降。Cd和乙草胺、苄嘧磺隆在单独和联合作用下根系和叶片相对电导率、MDA含量都较对照有所升高,而根系活力下降。     

钒镉复合污染对水稻吸收积累镉、钒和磷的影响

采用溶液培养法研究钒与镉复合污染对水稻生长及其吸收积累镉的影响,以便弄清在钒与镉复合污染条件下水稻的生长情况.试验结果表明,钒镉复合污染可影响水稻的生长发育.在培养液镉浓度(1 0mg·L-1)不变的情况下,随着溶液中钒浓度的增加,水稻根长、根系和茎叶的干重不断减少.当溶液中钒浓度达到1 6mg·L-1和3 2mg·L-1时,水稻茎叶和根系干重减少分别达到显著水平(p<0 05).钒镉复合污染也影响水稻植株对磷、钒和镉的吸收与积累.当培养液中镉浓度不变时,随着溶液中钒浓度的增加,水稻根系和茎叶中的磷浓度不断降低,而钒含量却不断提高,根系比茎叶积累更多的钒.此外,钒可抑制水稻植株对镉的吸收与积累.     

水分管理和外源硒对水稻吸收累积铅的影响

通过盆栽试验,研究了不同水分管理和外源亚硒酸盐的添加对水稻根际铅的动态变化和水稻吸收累积铅的影响.结果表明,淹水显著增加了根表铁膜对铅的吸附和根系对铅的吸收,淹水下苗期和成熟期水稻根系铅含量分别是非淹水处理时的4.2~8.5和1.4~1.5倍;淹水降低了地上部的铅分配,在苗期和成熟期分别降低85.9%~86.7%和51.8%~74.0%.加硒降低了土壤溶液、苗期水稻根系和地上部的铅含量以及成熟期水稻根表铁膜、根系和茎中的铅含量.与对照相比,淹水和非淹水下加硒处理使苗期水稻根系铅含量分别降低了5.4%~24.3%和2.7%~61.7%,使成熟期水稻根系铅含量分别降低了56.1%~64.1%和53.8%~63.2%.水稻籽粒中的铅含量在不同处理间无显著差异.因此,水分管理和外源硒的添加显著影响了水稻根系对铅的吸收,而对水稻籽粒对铅的累积无显著影响.     

Uptake and accumulation of copper by roots and shoots of maize (Zea mays L.)

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｕｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｕｓｕａｌｌｙ20ｔｏ30ｐｐｍｉｎｎｏｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ(Ｎｒｉａｇｕ,1979;Ｓａｌｏｍｏｎｓ,1984),ｂｕｔｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ2000ｐｐｍｉｎｍｉｎｉｎｇａｒｅａｓａｎｄｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙｏｆｓｍｅｌｔｅｒｓ(Ｆｒｅｅｄｍａｎ,1980;Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ,1984).ＩｔｈａｓｂｅｅｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｃｏｐｐｅｒｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｐＨｉｎｓｏｉｌｓ,ａｎｄｉｔｉｓｏｂ…     

Uptake and accumulation of copper by roots and shoots of maize(Zea may L.)

The effects of different concentrations of copper sulfate on rootand shoot growth of maize(Zea mays L.) and the uptake and accumulation of Cu2+ by its roots and shoots were investigated in the present study. The concentrations of opper sulfate (CuSO4.5H2O) used were in the range of 10-5-10-3mol/L. Root growth decreased progressively with increasing concentration of Cu2+ in solution. The seedlings exposed to 10-3 mol/L Cu exhibited substantial growth reduction, yielding only 68% of the root length of the control. The shoot growth of the seedlings grown at 10-5-10-4 mol/L Cu2+ were more or less than the same as the control seedlings. The leaves treated with 10-3 mol/L Cu2+ were obviously inhibited in shoot growth. The fresh and dry weights both in roots and shots decreased progressively with increasing Cu2+ concentration.This fits well with the above mentioned effects of copper sulfate on root growth. Zea mays has considerable ability to remove Cu from solutions and accumulate it. The Cu content in roots of Z. Mays increased with increasing solution concentration of Cu2+. The amount of Cu in roots of plants treated with 10-3, 10-4 and 10-5 mol/L Cu2+ were 10, 8 and 1.5 fold, respectively, greater than that of roots of control plant. However, the plants transported and concentrated only a small amount of Cu in their shoots.     

镧在小麦幼苗富集与幼苗营养生长的关系

通过暴露和暴露恢复试验研究低浓度稀土元素镧对小麦幼苗营养生长的影响.结果表明,幼苗暴露于0.5～25mg/L镧溶液,镧抑制幼苗根的伸长,降低茎叶和根系的干重,降低矿质元素Ca、Mg、Zn、Mn的含量;镧的植物富集速度及镧从根系向茎叶迁移速度与镧暴露浓度呈明显的对数关系.去除镧后,幼苗生长加快,生物量及根长增加,矿质元素含量升高,但已富集的镧主要在作物体内再分配,很难排出体外,且随作物的生长而逐步的稀释,但仍影响作物生长.幼苗中镧的富集量与幼苗相对干重呈负线性相关,幼苗根系生长比茎叶更容易受到溶液中镧抑制.     

不同浓度锌处理下水稻幼苗对镉的累积效应

为探究锌（Zn）对水稻镉（Cd）累积的影响及其根表铁膜所发挥的作用,选取Cd高累积型水稻品种中9优547（简称"Z547"）和Cd低累积型水稻品种金优402（简称"J402"）,采用温室水培试验,研究0、2、5、10、15和20 μmol/L等6个Zn浓度下水稻幼苗对Cd的累积效应,以及不同浓度Zn处理对根表铁膜生成量的影响.结果表明:①随着c（Zn）的增加,Z547和J402水稻幼苗生物量均呈先增后减的趋势,分别在c（Zn）为2和10 μmol/L时达到最大值.②Z547和J402水稻幼苗中w（Cd）均呈先降后增的趋势,分别在c（Zn）为5和2 μmol/L时达到最小值;当水稻幼苗中w（Cd）达到最小值时,Z547根和地上部中w（Cd）分别为31.65和11.47 mg/kg,J402根和地上部中w（Cd）分别为22.58和14.36 mg/kg.③不同浓度Zn处理下水稻幼苗各部位中w（Cd）均与根表铁膜中w（Mn）、w（Fe）、w（Fe+Mn）呈显著正相关,高铁膜处理水稻幼苗中w（Cd）显著高于低铁膜处理,表明根表铁膜生成量的增加会促进Cd在水稻幼苗中的累积.研究显示,当c（Zn）较低时,c（Zn）的增加会抑制水稻幼苗对Cd的累积;当c（Zn）较高时,c（Zn）的增加会促进水稻幼苗对Cd的累积,而Zn可通过控制根表铁膜的生成来影响水稻幼苗对Cd的累积.