A proteomic analysis of rice seedlings responding to 1,2,4-trichlorobenzene stress

The proteomic analysis of rice （Oryza sativa L.） roots and leaves responding tol,2,4-trichlorobenzene （TCB） stress was carded out by two dimensional gel electrophoresis, mass spectrometric （MS）, and protein database analysis. The results showed that 5 mg/L TCB stress had a significant effect on global proteome in rice roots and leaves. The analysis of the category and function of TCB stress inducible proteins showed that different kinds of responses were produced in rice roots and leaves, when rice seedlings were exposed to 5 mg/L TCB stress. Most responses are essential for rice defending the damage of TCB stress. These responses include detoxication of toxic substances, expression of pathogenesis-related proteins, synthesis of cell wall substances and secondary compounds, regulation of protein and amino acid metabolism, activation of methionine salvage pathway, and also include osmotic regulation and phytohormone metabolism. Comparing the TCB stress inducible proteins between the two cultivars, the β-glucosidase and pathogenesis-related protein family 10 proteins were particularly induced by TCB stress in the roots of rice cultivar （Oryza sativa L.） Aizaizhan, and the glutathione S-transferase and aci-reductone dioxygenase 4 were induced in the roots of rice cultivar Shanyou 63. This may be one of the important mechanisms for Shanyou 63 having higher tolerance to TCB stress than Aizaizhan.     

产多胺细菌提高小麦Cd抗性和消减Cd吸收机制

为了探究重金属固定植物促生细菌强化作物消减对重金属的吸收及其机制,以产多胺细菌Enterobacter bugandensis YX6和小麦为研究对象,通过水培试验研究Cd胁迫下菌株YX6对小麦生长和Cd吸收以及Cd在小麦根系中亚细胞分布的影响,同时借助非标记蛋白质组学技术研究菌株YX6对小麦根系蛋白质表达的影响.结果表明,与单独3 mg·L^-1Cd处理相比,Cd胁迫下接种菌株YX6显著提高了小麦根（42.71%）和叶片（82.83%）的干重,显著降低了小麦根（48.56%）和叶（61.41%）中Cd的含量.同时,菌株YX6的接种显著提高了小麦根和叶中多胺的含量,进而增强了小麦对Cd的抗性.此外,YX6+Cd处理组中小麦根细胞器和可溶性部分中Cd的比例显著低于单独Cd处理中的比例,而细胞壁中Cd的比例则要高于单独Cd处理中的比例.非标记蛋白质组学显示,Cd胁迫下菌株YX6提高了小麦根系中与DNA修复（蛋白质-DNA复合物和DNA包装复合物）和激素（脱落酸和茉莉酸）合成相关蛋白质的表达,从而提高了小麦对Cd的抗性和消减Cd吸收.结果可为阐明产多胺细菌消减小麦Cd吸收的分子机制和保障小麦安全生产提供科学依据和技术途径.     

重金属Cd、Cu对小麦(Triticum aestivum)幼苗生理生化过程的影响及其毒性机理研究

对Cd、Cu单因子处理下小麦幼苗叶片和根系的SOD、POD酶活、可溶性蛋白含量以及叶片中叶绿素含量的变化进行了研究.结果表明,Cd、Cu胁迫下,小麦幼苗受到损伤的明显症状之一是叶片叶绿素含量下降;小麦植株叶片POD、SOD酶活能够被诱导而升高;重金属Cd、Cu对小麦幼苗根系的损伤较叶片大;重金属对小麦幼苗的毒害机理之一是抑制了蛋白质的生物合成;重金属引起的各个生化指标随着处理浓度和处理时间的变化远比有机污染物(如豆磺隆)简单.     

土壤中佳乐麝香和镉污染对苗期小麦生长及其污染物积累的影响

选用潮土和褐土2种理化性质不同的土壤,采用室外盆栽实验,以小麦(Triticum aestivum)为供试植物,研究了佳乐麝香(HHCB)和镉(Cd)复合污染对小麦植株生物量及污染物在小麦植株各部分累积量的影响.结果表明,在2种土壤中小麦植株地上和地下部分的干重变化顺序均为,单一HHCB污染土壤＞HHCB-Cd复合污染土壤＞单一Cd污染土壤.潮土中HHCB在小麦植株各部分的累积量高于褐土,且潮土中Cd对HHCB在小麦植株各部分累积量的影响与褐土中不同.潮土中的单一HHCB在小麦植株根、茎、叶中的累积量顺序为：根＞茎＞叶;Cd能够显著促进HHCB在小麦根部的累积,而对HHCB在小麦茎和叶中的累积则起抑制作用,抑制率最高可达44.07%.褐土中单一HHCB在小麦植株根、茎和叶中的累积顺序为：根>叶>茎;Cd对HHCB在小麦根部累积的影响不显著,但是中高浓度Cd却可显著促进HHCB在小麦茎和叶中的累积,促进率最高可达35.95%.潮土中Cd在小麦植株各部分的累积量低于褐土,但2种土壤中HHCB均能够明显促进Cd在小麦植株根、茎、叶中的累积.潮土中Cd在根、茎、叶中的累积量增加率分别为30.84%、61.82% 和61.82%,褐土中Cd在根、茎、叶中的累积量增加率分别为 41.53%、184.16% 和206.18%,可见褐土中HHCB对Cd在小麦植株中累积的促进作用强于潮土.     

镉对小麦叶片DNA伤害的彗星实验研究

为了建立植物基因毒性的研究方法 ,以小麦为对象 ,进行了植物彗星实验方法的研究 .以 0 1mg·L- 1 的Cd2 + 溶液处理小麦叶片后 ,采用机械方法分离细胞核 ,制备玻片后变性 0 ,5 ,15 ,3 0min ,在 10 0 ,2 0 0 ,3 0 0mA下电泳 5 ,15 ,3 0min .实验结果表明 ,采用机械分离的方法可以获得大量的、能够进行彗星实验的细胞核 ,增加DNA的变性时间、电泳电流大小和电泳时间可以增加DNA片段在电场中的迁移 ,提高实验的灵敏度 ,但变性时间和电泳时间过长增加了对照处理DNA片段的迁移 .因此 ,本实验提出了小麦叶片彗星实验的最佳条件是DNA变性 15min ,3 0 0mA下电泳 15min ,并在该条件下研究了重金属镉对小麦的基因损伤 .结果表明 ,重金属镉能引起小麦基因的损伤 ,并随镉浓度的增加伤害程度加大     

太湖流域主要粮食作物中19种元素的背景值及其特征

本研究用等离子体发射光谱法、石墨炉原子吸收法、原子荧光法和冷原子吸收法等对太湖地区糙米和小麦中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Mn、Co、Al、Fe、V、Cr、Mo、P、Ca、Mg、K、Na、Hg、As等19种元素进行测定,经统计学检验分别得出其背景值,发现Hg、As、Pb、Cd和Cr 5种有毒元素的含量均低于卫生标准,对人畜无害。分析了糙米、小麦中元素含量的特征,包括不同作物、不同地区、不同土类之间的元素含量差异,土壤pH值和有机质对元素含量的影响和土壤有效态元素与粮食中相应元素的相关性等。     

锌冶炼厂周围重金属在土壤-蔬菜系统中的迁移特征

采用对应采样方法研究了葫芦岛锌冶炼厂周围土壤、蔬菜中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量及其在土壤-蔬菜中的传递,分析了土壤、蔬菜中重金属的来源.结果发现锌厂周围土壤、蔬菜受到重金属的严重污染.蔬菜可食用部分Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量(以鲜重计)最高可分别达到0.013、5.476、2.852、41.16和1.515 mg/kg.通过转移因子的比较分析,锌厂周围重金属在土壤-蔬菜中的转移能力为Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Hg,重金属从土壤向蔬菜叶片中的转移能力高于蔬菜的其它器官.土壤中重金属主要来源于锌厂周围的大气.蔬菜叶片中的Pb可能部分来源于大气,而汞则主要来源于大气.     

陕西潼关农田土壤及农作物重金属污染及潜在风险

对矿业活动频繁的陕西潼关农田土壤和主要农作物小麦和玉米中的Hg、Cd、Pb、Cu、Zn和As元素的污染现状进行了调查.结果表明,潼关农田土壤主要受到Hg、Cd、Pb的污染,超标率分别为89.8%,57.1%和12.2%,研究区83.6%的土壤已经受到了不同程度的重金属污染.小麦和玉米样品的调查表明,Hg、Cd、Pb是研究区农作物最主要的污染物,小麦和玉米中3种重金属的超标率分别为39.1%和44.4%,39.1%和33.3%,47.8%和33.3%.从潜在生态危害指数可以看出,样品具有轻微、中等、强和很强生态危害的比例分别为44.9%、38.8%、12.2%和4.1%,具有轻微的生态危害的农田土壤主要分布在研究区西北部和东部;具有中等的生态危害的农田土壤主要分布在研究区中部和南部;具有强生态危害和很强生态危害的农田土壤分布在南部.小麦和玉米中重金属含量与土壤中重金属含量的相关性分析表明,小麦和玉米中Hg的含量与土壤中Hg的含量显著相关.研究表明,加紧对陕西潼关重金属污染农田的治理刻不容缓.     

1999年与2014年贡嘎山峨眉冷杉枝和叶中常见重金属的生物富集特征对比

经济的快速发展使得生态环境的承载力日益接近上限,而关于偏远地区森林系统的重金属污染的时间变化趋势却鲜有报道.本文测定了贡嘎山1999年与2014年采集的峨嵋冷杉枝、叶中的Pb、Hg、Cr、As、Cd、Mn、Cu、Zn与Ba.结果表明：11999年枝、叶样品中Pb、Hg、As、Cd、Mn与Cu显著高于2014年的量,而2014年枝、叶样品中Cr、Zn和Ba高于1999年的量;2枝中Pb、Hg、Cr、As、Cd、Mn、Cu、Zn和Ba与生长龄无统一的变化趋势,而在叶中的含量随着生长龄的增加有增加的趋势;3Hg易在叶中富集,而其它元素更易在枝中富集;通过在主成分分析的基础上进行多元线性回归判断常见重金属元素的来源,枝、叶中的Pb、Cr、As、Cd、Cu、Zn和Ba有42.3%~92.2%的含量来自于土壤,而枝、叶中的Hg有70.6%的含量来自于大气.这说明Hg存在与其他重金属在森林系统不同的累积机制.     

Hg、Cd对莼菜越冬芽光合膜光化学活性及多肽组分的影响

研究了重金属Ｈｇ＾２＋、Ｃｄ＾２＋对水生植物莼菜越冬芽光合膜叶绿素含量、多肽组分及光化学特性的影响。实验结果表明，经１ｍｍｏｌ／Ｌ浓度Ｈｇ＾２＋处理后，叶片光合膜叶绿素含量、叶绿素ａ／ｂ值、室温吸收光谱、荧光发射光谱、光系统电子传递活性呈下降趋势；当Ｈｇ＾２＋处理浓度超过２ｍｍｏｌ／Ｌ时，叶片光合膜叶绿素含量及其它化光学活性显下降，光合膜多肽组分也产生降解。茎光合膜对Ｈｇ＾２＋的敏感程度比叶片低     

皖江经济带耕地重金属健康风险评价及环境基准

以皖江经济带耕地为研究区对象,采集了水稻和小麦及其根系土样品338组,测定了5种重金属含量(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb),采用地累积指数法和综合污染指数法评价了土壤-农作物污染特征,进行摄入农作物重金属对人体健康风险进行评估,并基于物种敏感分布模型(SSD)反演了区域耕地土壤环境基准值.结果表明,研究区水稻和小麦土壤受到不同程度重金属(As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb)污染,其中Cd为水稻首要污染因子,超标率在13.33%,Cr为小麦的主要超标因子,超标率达11.32%;地累积指数显示水稻Cd污染比例达80.7%,小麦Cd污染率为35.85%.与土壤重金属高污染水平相反,仅有17.19%和7.55%的水稻和小麦中Cd超过国家食品安全限量标准,重金属Cd的累积能力为水稻>小麦.健康风险评价表明重金属对研究区成人和儿童具有较高的非致癌风险和不可接受的致癌风险,水稻摄入的致癌风险高于小麦,儿童的健康风险均高于成人.SSD反演得出研究区水稻田土壤的As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb基准值HC₅为6.24、 0.13、 258.27、 0.12和53.61m...     

开花后小麦地上部镉、砷分布及其转运特征

为了探明小麦开花后叶片和茎节对籽粒中镉(Cd)和砷(As)累积的影响效应,采用田间小区试验,研究了山农28(SN28)和济麦22(JM22)两个小麦品种地上部各器官Cd和As的分布规律和迁移特征.结果表明,在灌浆期,小麦地上部的Cd主要分布在节中,Cd由节间3到节2、节间2到节1和叶鞘1到节1的转运能力显著强于其他部位.在成熟期,Cd主要分布于叶片中,Cd由叶鞘到叶片和由节1到穗轴的转运能力显著增强.此外,JM22中颖壳到穗轴和穗轴到籽粒的Cd转运能力显著低于SN28,使JM22的穗轴、颖壳和籽粒中Cd含量与SN28相比分别显著降低了22.3%、 40.8%和44.4%.同时,从灌浆期到成熟期小麦地上部的As主要分布于叶片中,且JM22颖壳和籽粒中As含量显著低于SN28,降幅分别为25.8%和33.3%.在灌浆期和成熟期,小麦中As转运系数由叶鞘到节显著高于叶到叶鞘和节到节间,平均增幅为438%和190%.此外,JM22中As由颖壳到籽粒和穗轴到籽粒的转运系数分别比SN28显著降低40.6%和44.4%.总之,开花后小麦旗叶、节1和穗轴调控了Cd转运及其在籽粒的累积,而小麦的叶3、旗...     

镉胁迫对小麦叶片细胞膜脂过氧化的影响

镉胁迫使植物体内活性氧自由基清除系统的功能降低,造成细胞内H₂O₂积累,抗坏血酸过氧化酶和谷胱甘肽还原酶活性下降,内源抗氧化剂抗坏血酸和谷胱甘肽含量减少,小麦叶片的组织自动氧化速率显著提高。细胞内丙二醛的积累表明,膜脂过氧化发生和膜系统受到损伤。推测小麦镉伤害过程中,活性氧自由基代谢失衡造成的膜脂过氧化起着重要作用。     

雄安新区企业周边农田土壤-作物系统重金属污染风险及累积效应

为评估雄安新区企业密集区工业生产经营活动对其周边农田土壤和农作物中重金属污染风险的影响程度,系统分析企业周边农田区小麦籽实及其根系土壤重金属含量特征与超标情况,利用地累积指数(Igeo)和潜在生态风险指数(RI),采用主成分分析和相关分析等统计方法开展重金属污染风险评估和源解析.结果表明,根系土壤96.67％的样品存在1种以上重金属含量超出农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618-2018),小麦籽实96.67％的样品Pb含量和16.67％的样品Cd含量超出食品安全国家标准(GB 2762-2017).根系土壤Cd和Pb污染相对严重,Igeo呈中～重污染以上等级状态的样品数占比分别为83.33％和53.33％,Cu、Hg和Zn处于轻污染和中污染状态的样品数占比90％以上,As和Ni呈现轻污染状态,Cr处于无污染状态.根系土壤样品RI介于212.69～1 022.69之间,73.33％的样品RI为强生态风险等级,Cd潜在生态危害最大,其次为Hg和Pb元素.土壤重金属Cd、Zn和Cu的富集主要受周边企业生产活动的影响,As、Hg和Pb除受企业生产活动因素影响外,还可能受汽车尾气、燃煤等人为源影响,Cr和Ni主要受自然地质背景因素影响.企业周边农田土壤-农作物系统重金属元素的累积与其距离企业距离(H)均呈负相关关系,距离企业越近,周边土壤-农作物系统重金属元素累积效应越显著.     

雄安新区农田土壤-农作物系统重金属潜在生态风险评估及其源解析

为评估雄安新区农田土壤-农作物系统重金属潜在生态风险,分析测试新区小麦籽实和根系土壤中重金属含量及其赋存形态,利用综合污染指数（IPI_N）、潜在生态风险指数（RI）、生物富集系数（BFC）和风险评价指数（RAC）,采用主成分分析和相关分析等统计方法开展重金属潜在生态风险评估及来源解析.结果表明,新区根系土壤中Cd、Cu、Pb和Zn含量均值显著高于河北省表层土壤背景值.IPI_N介于0.2~5.18之间,94.83%的根系土样为安全无污染等级;土壤中Cd单指标潜在生态危害最大,其次为Hg元素,Cr、Ni和Zn潜在生态危害较小;总潜在生态风险以轻微和中等等级为主,占比分别为64.66%和30.17%.根系土壤中Cd生物活性形态组分（离子交换态和水溶态）占比达33.43%,生物有效性相对较高,其他各重金属元素赋存形态均以残渣态为主（残渣态占比>60%）.RAC指数由大到小为Cd > Ni > Hg > As > Cu > Cr > Zn > Pb,重金属Cd的RAC均值为22.75%,以中等风险为主,其他各元素RAC均为低风险或无风险.根系土壤重金属主要潜在来源是在地质背景的基础上叠加了人为活动.农作物籽实中重金属迁移、富集能力依次为Zn > Cu > Cd > Hg > As > Ni > Pb > Cr,其中As、Cd、Pb和Zn的生物有效组分对小麦籽实吸收重金属起促进作用,农作物籽实中重金属含量与土壤pH值呈负相关,土壤理化指标（OM和CEC等）双向影响土壤中重金属生物有效态组分比例.     

Oxidative stress and DNA damages induced by cadmium accumulation

Experimental evidence shows that cadmium （Cd） could induce oxidative stress and then causes DNA damage in animal cells, however, whether such effect exists in plants is still unclear. In the present study, Vicia faba plants was exposed to 5 and 10 mg/L Cd for 4 d to investigate the distribution of Cd in plant, the metal effects on the cell lipids, antioxidative enzymes and DNA damages in leaves. Cd induced an increase in Cd concentrations in plants. An enhanced level of lipid peroxidation in leaves and an enhanced concentration of H2O2 in root tissues suggested that Cd caused oxidative stress in Vicia faba. Compared with control, Cd-induced enhancement in superoxide dismutase activity was significant at 5 mg/L than at 10 mg/kg in leaves, by contrast, catalase and peroxidaseactivities were significantly suppressed by Cd addition. DNA damage was detected by neutral/neutral, alkaline/neutral and alkaline/alkaline Comet assay. Increased levels of DNA damages induced by Cd occurred with reference to oxidative stress in leaves, therefore, oxidative stress induced by Cd accumulation in plants contributed to DNA damages and was possibly an important mechanism of Cd-phytotoxicity in Vicia faba plants.     

不同土壤-小麦体系中铅镉交互作用与转运特征

选用海伦黑土、咸宁棕红壤和长武黑垆土这3种土壤,分别设置4组不同含量配比的Pb和Cd复合处理,进行为期5个月的小麦种植(郑麦9023号)盆栽试验,结合小麦植株各部位Pb和Cd含量,分析3种土壤-小麦体系中Pb和Cd交互作用对小麦富集转运重金属的影响.结果表明,低pH棕红壤水溶态Cd和Pb含量最高,且土壤颗粒表面Pb和Cd交互作用显著,高有机质黑土及高碳酸钙含量的黑垆土中Cd和Pb活性较低.3种土壤中黑垆土种植小麦的株高和干重表现最差,但Pb和Cd复合作用使其株高较对照增加了2.68～8.49 cm, Pb和Cd交互作用对黑土中小麦的株高和干重影响最小,但抑制了棕红壤中小麦生长.3种土壤-小麦体系的Pb和Cd交互作用差异较大,棕红壤中Pb和Cd间存在协同作用,125 mg·kg^-1和250 mg·kg^-1Pb处理下棕红壤种植的小麦籽粒Pb含量随Cd添加量升高分别显著增加73.2%和19.1%;黑土中Pb和Cd间存在拮抗作用,0.3 mg·kg^-1和0.6 mg·kg^-1 Cd处理下黑土中小麦籽粒Cd含...     

重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦生长的影响

通过水培实验,研究了不同浓度的重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦的生长初期(发芽、长出两片真叶后7d)的影响。测量指标有叶绿素含量和重金属在小麦体内的积累量。结果表明,低浓度的重金属并不影响小麦叶绿素的合成,甚至会起促进作用。高浓度重金属的存在对生长初期小麦叶绿素的合成有抑制作用,不同重金属的抑制作用也不同,Pb和Cr的抑制作用最大,Cd和Zn次之。小麦体内吸收的重金属量随着重金属浓度升高而增加,但吸收能力各有差异,最强的是Pb和Cr,其次是Cd和Zn。     

Toxicity and subcellular distribution of cadmium in wheat as affected by dissolved organic acids

We aim to investigate the effects of humic acid (HA) and citric acid (CA) on the toxicity and subcellular distribution of Cd in wheat. Results show that the toxicity and uptake of Cd decreased with increasing HA. The EC₅₀ values of Cd increased from 3.36 μmol/L to 4.96 and 7.33 μmol/L at 50 and 250 mg/L HA, respectively, but decreased to 1.39 μmol/L in the presence of CA based on free ion activity model (FIAM). HA decreased the relative subcellular distribution of Cd in the heat-denatured proteins (decreased from 54% to 33%) but increased Cd in the heat-stable proteins in root (from 25% to 50%) at 7.61 μmol/L {Cd²⁺} (free Cd activity), which resulted in decreasing Cd toxicity. However, CA increased Cd toxicity due to the increased internalization of Cd although the relative subcellular distributions of Cd exhibited a decrease in the heat-denatured proteins and increase in the granule fraction compared to the control at high-level Cd. The FIAM could not predict the toxicity of Cd in the presence of organic acids. Alternatively, the internal Cd accumulation and subcellular Cd concentration were better to describe the toxicity of Cd to wheat.