外加镉对水稻镉吸收、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响

研究不同水稻(Oryza sativa)品种外加Cd处理下镉吸收特征、PCs(主要是非蛋白巯基)的解毒机制及从微观水平探寻亚细胞镉的分布状况,对了解不同水稻基因型的耐Cd机理有重要意义。通过盆栽实验研究了不同外加Cd处理对水稻体内Cd的吸收累积、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响。结果表明,外加Cd胁迫显著诱导根合成NPT-SH,外加Cd及品种差异对水稻体内Cd的吸收具有不同程度的影响,两品种相比,不加Cd处理下,品种J196地上部Cd含量/根系Cd含量的比值高于中浙优1号;当外加Cd浓度达到5 mg·kg-1时,品种A根系向地上部转移的Cd远高于品种C,分为25.7%和7.4%;但在外加Cd处理达到25 mg·kg-1时,两品种间无显著差异。根中NPT-SH的诱导量与水稻根系内Cd的含量变化一致。外加Cd处理下,品种J196根系内NPT-SH含量均高于中浙优1号,从细胞水平上表明中浙优1号可能具有从根系向茎叶的高镉转运能力。同时以差速离心法探究Cd在两杂交水稻品种不同器官的亚细胞分布为根系细胞的Cd大部分存在于细胞壁中,占52.6%~83.2%,少部分存在于细胞可溶部分(细胞质),其镉含量分布的百分率为3.0%~10.1%,且根系细胞壁中J196的分布率高于中浙优1号;表明J196的根系细胞壁的具有较强的固Cd能力;和对照相比,外加Cd促使中浙优1号根系细胞内可溶物向地上部移动,且高Cd处理下,Cd在中浙优1号细胞内溶物的分配率大于J196,从而在亚细胞水平上推测了品种中浙优1号为高转运品种的可能机制。     

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.     

镉胁迫对龙葵幼苗光合特性和营养元素吸收的影响

采用模拟镉污染土壤培养法研究了镉对龙葵(Solarium nigrum L)幼苗光合特性及营养元素吸收的影响.结果表明:镉处理显著降低龙葵幼苗叶片色素含量.T1-T4镉处理下,龙葵叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的降幅分别为4.53%～32.39%、5.12%～29.89%和4.54%～19.82%0随镉处理浓度的增加,龙葵幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,T1-T4镉处理下,分别较对照(CK)下降6.01%～61.71%、17.94%～55.32%和17.68%～68.10%,而胞间CO2浓度(Ci)则增加8.19%～30.04%.同时,可变荧光和最大荧光之比(Fv/Fm)显著降低.镉处理还导致龙葵植株营养元素吸收紊乱.镉促进龙葵叶片和根系K吸收,对Na吸收影响不显著.同时,镉促进根系Mg吸收,但抑制其向地上部转运.低浓度镉处理促进叶片Ca吸收.龙葵根、茎、叶Zn含量随镉处理浓度的提高均表现为低促高抑.根系Cu吸收随镉浓度提高而增加,叶片先增后降,各器官Fe含量随镉浓度提高逐渐降低,而根系Mn含量受镉抑制.     

镉对油菜幼苗硫吸收、转运和分布的影响

采用营养液培养-同位素示踪法研究了镉(Cd2+浓度为10μmol.L-1和50μmol.L-1)对油菜幼苗(秦油9号)硫吸收、转运和分布的影响.结果表明,镉处理促进了油菜植株对硫的吸收.10μmol.L-1镉处理96 h油菜植株比对照组吸收的硫增加了36%,而且促进了硫向地上部的转运,有39.4%的硫被转运到植株的地上部,转运速率较对照组增加了50%.相同时间内,50μmol.L-1镉处理的油菜植株中的硫仅比对照组多3%,转运速率显著下降,但仍有25.9%的硫被转运至地上部.     

孔雀草对镉胁迫的响应及其积累与分布特征

采用营养液培养法研究了不同浓度的Cd(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)对孔雀草叶片光合色素和丙二醛含量以及Cd积累量、亚细胞与化学形态分布的影响.结果表明,随着营养液Cd浓度的增加,叶片光合色素含量呈先升后降趋势,丙二醛含量则呈线性递增趋势,高浓度Cd处理(≥0.1 mmol·L-1)对孔雀草产生了显著的胁迫响应.Cd主要贮存于可溶组分中,根系中占50.91%—66.40%,叶片中占39.09%—60.52%;其次为细胞壁,细胞器中的镉比例较低.随着Cd处理浓度的增加,Cd在根系细胞壁中的贮存比例呈增加趋势.液胞区隔化和细胞壁固持是孔雀草应对Cd胁迫的重要耐性机制.根系中的Cd主要以乙醇提取态存在,占27.62%—70.46%,叶片中Cd主要以去离子水提取态和氯化钠提取态存在,两者合计占58.91%—71.09%.叶片中活性态Cd含量显著低于根系,显著降低了地上部Cd的积累,也显著降低了Cd对地上部的胁迫作用.     

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1) Cd胁迫下,约65%～83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3) Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5) Cd胁迫下,TF_(根-茎)和TF_(茎-糙米)均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。     

外源硫对蓖麻镉胁迫与积累的调控作用

以能源作物品种淄蓖麻5号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同浓度(0、0.5、1、2 mmol·L-1)的外源硫对50μmol·L-1镉(Cd)胁迫条件下蓖麻植株生长、生理特性、镉积累以及亚细胞分布的影响.结果表明,外源添加适量的硫能显著缓解镉对蓖麻植株的胁迫作用.1 mmol·L-1的硫处理使镉胁迫下的蓖麻总生物量和叶绿素总含量分别提高了52.24%和26.08%、叶片中丙二醛和过氧化氢含量分别降低了30.43%和39.22%;施硫对蓖麻根系镉含量没有显著影响,但降低了茎和叶中的镉含量,有助于缓解蓖麻地上部镉胁迫作用;镉在蓖麻根系中主要分布于可溶组分,在叶片中则主要分布于细胞壁中,施硫显著降低了根系可溶组分的镉含量,提高了细胞壁组分镉含量,表明外源硫加强了蓖麻根系对镉的细胞壁固持作用,而液泡的区隔化作用则有所减弱.镉的亚细胞分布变化可能是外源硫调控镉从根系向地上部的迁移从而缓解地上部镉生理毒害的重要机制之一.     

镉对不同生态型水稻的毒性及其在水稻体内迁移转运

采用溶液培养方法研究镉(Cd)对两种不同生态型水稻的毒性影响以及Cd在水稻体内的转运.结果表明,粳稻品种杨辐粳7号比籼稻品种K优818对Cd毒害反应更敏感.两种生态型水稻品种的根系对Cd的吸收积累差异比较大,在10 μmol·L-1 Cd浓度下生长3～14 d,杨辐粳7号根系中Cd浓度比K优818高44.5％ ～ 99...     

Cd胁迫下不同水稻品种组织细胞中Cd的转运分配研究

采用土培试验,以越冬稻、R1088(籽粒Cd低积累)和IR34582、太粳558(籽粒Cd高积累)4个水稻品种为试验材料,研究不同水稻品种在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下对Cd的吸收、转运及其分配特征,以期为培育镉低积累水稻品种提供科学依据。结果表明,(1)Cd胁迫下,Cd低积累水稻品种根Cd含量显著高于Cd高积累水稻品种,而地上部Cd含量却显著低于Cd高积累水稻品种;同时,其TF_(根-茎)和TF_(茎-叶鞆)也显著低于Cd高积累水稻品种。(2)Cd在各组织亚细胞中的含量表现为细胞壁可溶部分细胞膜细胞器。Cd胁迫下,Cd低积累水稻品种根系细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)Cd含量均显著高于Cd高积累水稻品种,而茎、叶鞘和叶中F1、F2、F3和F4Cd含量却显著低于Cd高积累水稻品种。(3)不同水稻品种各组织间转移系数与根系Cd亚细胞分布比例相关性分析表明,Cd5处理中,TF_(根-茎)分别与F1和F4分配比例呈极显著负相关和显著正相关,相关系数分别为-0.93 1(P0.01)和0.702(P0.05);Cd25处理中,TF_(根-茎)与F1和F4分配比例呈极显著负相关和极显著正相关,相关系数分别为-0.908和0.786(P0.01)。综上所述,Cd胁迫下水稻各组织Cd含量显著增加,且Cd含量和TF_(根-茎)在Cd高低积累水稻品种间存在显著差异,根系细胞壁和可溶部分在Cd从根部向上转运的过程中起着重要作用。     

Cd胁迫下杂交水稻对Cd的吸收及其动态变化

镉（Cd）是非必需的有毒元素,是农业环境和农产品的重要污染物,易被水稻吸收并在籽粒中积累。不同水稻品种拥有不同的独特基因,导致水稻籽粒吸收积累Cd的能力存在一定的差异。因此,开展不同水稻品种耐Cd特性及其不同生育期的吸收转运效率研究具有重要意义。本文采用水培试验,研究了两个水稻（Oryza sativa L.）品种：D83A/R527（低吸收累积Cd）和辐优838（高吸收累积Cd）在不同质量浓度Cd胁迫下籽粒Cd质量分数及不同生育时期水稻根、茎、叶内Cd的吸收积累量及其动态变化特点。结果表明,两种水稻品种在Cd胁迫下籽粒Cd积累量差异显著,辐优838在1.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下籽粒Cd质量分数就已超过国家食品卫生标准;在1.0~3.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下,D83A/R527籽粒内Cd质量分数仅为辐优838的50~60%。随着Cd处理浓度增加和生育时期推进,两种水稻各部位Cd吸收量均表现为逐渐增加,其增加幅度总体表现为：辐优838〉D83A/R527;不同部位中,根的积累效应最强,叶片吸收积累能力最低,辐优838茎、叶吸收积累效率分别是D83A/R527的1.5~2.0倍左右。在1.0~3.0mg·L^-1 Cd胁迫下,水稻Cd积累差异较为显著的时期为灌浆期,辐优838的根系向茎、叶的转移效率大于D83A/R527,且D83A/R527主要表现为由根系向茎Cd转移效率较高,叶片Cd积累相对较少。灌浆期是水稻籽粒干物质积累的重要时期,也是吸收累积Cd的重要时期,这为筛选低吸收积累水稻品种和调控Cd在水稻籽粒中的吸收累积奠定了重要理论基础。     

Accounting for Cadmium: Tracking Emissions of Cadmium From the Global Economy

This paper examines the flow of cadmium through the global economy, with the aim of quantifying emissions of cadmium into the environment as a result of anthropogenic activities. First, a materials balance methodology is presented as the most appropriate means of assessing cadmium emissions from a wide range of anthropogenic sources. This is then applied to the best available data, from a variety of sources, to arrive at estimated flows of cadmium. Results are presented for 10 geo-political world regions and for a range of economic activities including non-ferrous metals production, iron and steel production, combustion of fossil fuels, fertilizer manufacture and use, cement production and the manufacture, use and disposal of cadmium containing products. Initially, this analysis partitions the total flow of cadmium into three major categories: atmospheric emissions, water-borne effluents and solid or bulked waste arisings. the paper then suggests a probable further partition of the initial emissions into different environmental media.     

Accounting for Cadmium: Tracking Emissions of Cadmium From the Global Economy

This paper examines the flow of cadmium through the global economy, with the aim of quantifying emissions of cadmium into the environment as a result of anthropogenic activities. First, a materials balance methodology is presented as the most appropriate means of assessing cadmium emissions from a wide range of anthropogenic sources. This is then applied to the best available data, from a variety of sources, to arrive at estimated flows of cadmium. Results are presented for 10 geo-political world regions and for a range of economic activities including non-ferrous metals production, iron and steel production, combustion of fossil fuels, fertilizer manufacture and use, cement production and the manufacture, use and disposal of cadmium containing products. Initially, this analysis partitions the total flow of cadmium into three major categories: atmospheric emissions, water-borne effluents and solid or bulked waste arisings. the paper then suggests a probable further partition of the initial emissions into different environmental media.     

稻米来源镉对生长期猪的生长特性及不同脏器组织镉蓄积的影响

环境中的镉污染对动植物及人类都带来了极大的危害。目前,多数镉毒理研究关注其无机状态,而来源于稻米的有机态镉的毒害作用报道较少。为评估稻米来源镉对生长期猪的毒性作用,选用初始体重为30 kg左右的健康生长猪28头,随机分为体重无明显差异的2组,即对照组与稻米来源镉组(试验组),研究稻米来源镉对生长期猪(生长及育肥全阶段)的生长特性及不同脏器组织镉蓄积的影响。结果表明,在生长及育肥阶段,试验组与对照组相比:1)生长特性无显著差异(P0.05);2)育肥期组织游离氨基酸含量,除肌肉中的赖氨酸显著降低外(P0.05),血浆、肝脏、肾脏及肌肉中其他游离氨基酸水平均无显著差异(P0.05);3)心脏、肝脏、脾脏、肾脏、肺脏、胃、小肠、大肠、骨骼中镉蓄积量显著增高(P0.05),而肌肉、血液中无显著差异(P0.05),脂肪、皮中未检出镉。日粮使用大比例镉超标稻米后镉在各脏器和组织中的蓄积规律为肾脏肝脏小肠脾肺大肠胃血液骨头心腿肌背肌脂肪、皮。由此可见,镉超标稻米对生长期猪的生长特性未产生显著的影响,稻米来源镉主要蓄积于肝脏和肾脏,而主流食用组织肌肉和血液中镉的蓄积量较少。     

不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响

为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑。结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg^-1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控。为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg^-1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg^-1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg^-1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运。     

碲化镉量子点Cd~(2+)释放对小鼠肝、肾组织毒作用的研究

探讨碲化镉量子点(cadmium telluride quantum dots,Cd Te QDs)Cd2+释放与其体内毒性之间的关系。将24只雄性ICR小鼠(24.7~26.8g)随机分为4组,每组6只,分别为0 nmol组(对照组)、5 nmol染毒组、50 nmol染毒组和500 nmol染毒组(以Cd2+的摩尔浓度计算)。采用尾静脉注射方式进行染毒,染毒组注射0.15 ml不同浓度的Cd Te QDs溶液,对照组注射同等体积的生理盐水。染毒24h后小鼠脱臼处死,计算脏器系数,进行血常规和血清生化指标分析以及肝、肾组织的病理组织学检查。选取金属硫蛋白(metallothionein,MT)作为生物体内游离Cd2+水平的生物标志物,通过酶联免疫吸附实验(ELISA)和免疫组织化学技术检测小鼠肝、肾组织中的MT水平。结果表明,各染毒组小鼠肝、肾脏器系数与对照组相比,差异无统计学意义(P0.05),尿素氮水平与对照组相比显著降低(P0.01)。随着染毒剂量增加,小鼠肝、肾组织病理改变逐渐加重,肝细胞可见不同程度的水性样变和肿胀;肾小管管腔水肿、肾上皮细胞水样变性,以及远曲小管水肿。染毒组小鼠肝、肾组织中MT的含量与对照组相比明显升高(P0.05),且随着染毒剂量增加MT表达增强。研究结果提示,Cd Te QDs对小鼠肝、肾组织具有一定的毒作用,其毒作用大小与Cd Te QDs降解释放的游离Cd2+含量呈正相关。     

Exposure and Health Effects of Cadmium

The results of a study of photocatalytic degradation of phenol using aqueous oxygenated TiO₂ (anatase) suspensions in a batch Pyrex photoreactor are reported. The influence on the photodegradation rate of various parameters as pH, phenol and TiO₂ content, oxygen partial pressure, anions present in the dispersions was investigated. A complete oxidation of phenol was observed. Intermediate compounds, catechol and quinone, were detected. It was observed that the photodegradation also proceeded with sunlight radiation. A mechanistic and kinetic model, which accounts for the results obtained, is given. Likely reasons for inactivity of the rutile modification for this reaction are also given.     

硫化镉量子点与常规硫化镉对小鼠遗传毒性的比较研究

为比较硫化镉量子点(CdS quantum dots,CdSQDs)与常规硫化镉(CdS)对小鼠的遗传毒性作用,将30只昆明种健康雄性小鼠随机分为对照组、CdSQDs组和常规CdS组,通过经口灌胃法进行染毒,其中CdSQDs组和常规CdS组染毒剂量为100mg·kg-1,对照组为等体积的生理盐水.染毒35d后将小鼠处死,通过单细胞凝胶电泳观察外周血淋巴细胞DNA损伤情况,取小鼠一侧附睾观察精子畸形率,并取双侧肾脏做组织病理学检验.结果表明,与对照组小鼠比较,CdSQDs组和常规CdS组小鼠DNA损伤和精子畸形率均显著升高(p<0.05);CdSQDs组小鼠DNA损伤程度及精子畸形率均显著低于常规CdS组(p<0.05);组织病理切片观察显示,两种材料均可引起小鼠肾脏病变,但CdSQDs组小鼠病变程度明显轻于常规CdS组.以上结果提示,CdSQDs和常规CdS均会对小鼠产生一定程度的遗传毒性作用,但CdSQDs毒性低于相同剂量的常规CdS.