叶绿素荧光技术在海草生态学研究中的应用

本文综述了近10 a来国外关于叶绿素荧光技术在海草生态学研究中应用的概况和进展,主要从以下两方面进行论述:(1)叶绿素荧光技术在海草各种环境因子胁迫(如光照、温度、盐度、藻类竞争、除草剂、重金属和毒性有机物等)测试下的应用;(2)海草叶片荧光特性的差异性对叶绿素荧光技术应用的影响以及荧光参数应用层面的拓展.最后对未来的研究提出了建议和展望,为我国在这方面的研究提供相关的依据.     

海草生产力研究进展

海草是生活在热带和温带海域浅水中的单子叶植物,具有较高的生产力,在全球的C、N、P循环中发挥着重要作用.作者对国内外海草生产力的研究进展和研究方法进行了综述,并分析了海草生产力的影响因素.海草地上部分生产力主要采用改进的Zieman标记法(如针孔法),地下部分采用末端标记法.影响海草生产力的因素包括海草种类、光照、无机...     

海南岛东海岸海草床近10a变化趋势探讨

2004~2013年对海南岛东部沿海海草床进行长期定点监测,对近10 a来海南岛东部沿海海草床海草种类、平均盖度、平均密度及平均生物量进行了统计分析,探讨其变化趋势。结果表明,海南岛东部沿海海草床常监测到的种类为2科3亚科6属8种海草,分别为海菖蒲(Enhalus acoroides)、泰莱草(Thalassia hemprichii)、海神草(Cymodocea rotunda)、齿叶海神草(Cymodocea serrulata)、二药藻(Halodule uninervis)、针叶藻(Syringodium isoetifolium)、小喜盐草(Halophila minor)、喜盐草(Halophila ovalis);海草床整体平均覆盖度总体上呈下降趋势,由2004年58.60%下降到2013年21.12%;平均密度总体上呈下降趋势,由2004年1756株/m2下降到2013年223株/m2;平均生物量总体上保持稳定,主要为植株高大,个体平均生物量较高的海菖蒲分布稳定,而植株矮小,对环境要求苛刻的种类随着人类活动、陆源污染、海洋工程以及台风影响分布面积逐渐减少,生境退化。本文希望通过对海南岛东海岸海草床近10 a来海草床变化趋势探讨,掌握海南岛东部沿海海草床基本情况,并提高公众对海草保护意识,为海南岛海草床的保护与修复提供科学理论依据。     

铜在拔节期小麦中的亚细胞分布

为了解小麦对Cu的解毒及耐性机制,通过盆栽试验并采用差速离心法研究了Cu在拔节期小麦根和叶片中的亚细胞分布。研究表明,在Cu胁迫下根和叶亚细胞组分中Cu含量随胁迫浓度的升高呈上升趋势,Cu主要富集在小麦根部,向地上叶片中输送较少,小麦根部Cu含量是叶片中的1.7~4.1倍。细胞质可溶性部分和细胞壁是Cu在小麦细胞内分布的主要位点,分别占总量的36%~81%和14%~48%,细胞器中分布较少,提高Cu胁迫浓度增强了细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用,减弱了细胞壁对Cu的固持作用,同时减少了Cu在细胞器中的分布;叶片细胞壁对Cu的固定作用较强,根部细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用较强。分析表明,细胞壁的沉淀和细胞质的区隔化作用对小麦对Cu的耐性起着重要的作用。     

广西合浦海草示范区的生态补偿机制

海草床对沿海生态系统具有重要意义,但是近年来,由于自然和人为因素影响,我国海草生态系统受到严重破坏.本文以广西合浦海草示范区生态补偿为例,在海草生态服务功能价值评估的基础上进行了利益相关者分析,确定了利益受损方和受益方;同时对合浦海草床生态价值和利益受损者实际损失进行了评估,调查了利益受损渔民的接受赔偿意愿.结果表明,对从事挖沙虫、挖螺渔民的补偿强度为3443元/户·a较为合适.建议采取资金补偿、智力补偿和政策补偿等多种补偿方式相结合,以保证合浦海草示范区的顺利实施.     

海南岛海草床分布变化及恢复建议

海南岛的海草分布在港湾及潟湖沿岸,有2科8属13～14种,长期监测到2科8属10种,分别为海菖蒲、泰来草、单脉二药草、卵叶喜盐草、圆叶丝粉草、针叶草、齿叶丝粉草、小喜盐草、羽叶二药草及贝克喜盐草。近年来,受陆源污染、海洋工程、非法渔业以及极端天气等因素影响,海南岛周边海草在种类、分布面积、密度及生物量等方面均出现下降,出现海草床由成片分布退化为斑块状分布再退化成零星分布现象。为遏制海草持续退化、维持海草床稳定以及促进海南岛的海草床保护与恢复,本研究提出海南岛的海草床保护与恢复应以保护及自然恢复为主,辅以人工修复,并开展长期跟踪监测及修复效果评估工作。     

铜、铅在车前草中的亚细胞分配

通过盆栽试验研究了四川荥经县宝贝凼(BBD)和泸县(LX)车前草在铜(Cu)、铅(Pb)单元素污染处理下叶片中Cu和Pb的亚细胞分布特征.结果表明,BBD车前草生物量和富集Cu、Pb的能力均明显高于LX.不同处理下,BBD车前草各亚细胞组分中Cu和Pb含量变化特征为细胞器最高,细胞壁次之,胞液最低;;LX车前草各亚细胞组分中Cu和Pb含量变化特征为细胞壁最高,细胞器次之,胞液最低.BBD和LX车前草亚细胞各组分Pb含量均高于Cu.细胞器是细胞最重要的光合作用和呼吸作用的场所,结合Cu、Pb的能力较强,细胞壁对进入植物体内的Cu和Pb有极强的束缚作用,这可能是车前草能够解毒的重要原因.     

海南椰林湾海草床调查及其演变研究

根据现场调查研究,首次汇集了海南岛椰林湾海草床海草、浮游植物和浮游动物资源的基础资料,概要分析和总结了该海草床的演变过程及其面临的威胁,提出了椰林湾海草床保护与管理建议,以期能在发展经济的同时,采取适当的措施保护椰林湾海草床的海草资源及其海洋生态环境,使之得到合理利用和可持续发展.     

钾肥对延胡索植株铜污染的缓解作用

缓解重金属污染对植物伤害的方法是目前研究的热点之一。铜(Cu)是植物生长发育所必需的微量营养元素。过量的Cu则对植物的生长发育有抑制作用。钾(K)是植物生长所必需的营养元素,施用钾肥(K2SO4)能明显增加植物的抗逆性。为了探讨外源K对Cu胁迫下延胡索植株生理生化响应的调节作用,为延胡索高效经济,优质高产的栽培模式提供理论与实践指导,以小叶型延胡索(Cf)和大叶型延胡索(C)为研究材料,采用土培的方法,研究外源K对Cu胁迫下2个延胡索叶型植株生长、抗氧化酶系统和Cu积累等的影响。结果表明:各浓度Cu胁迫下外源K的最适缓解浓度均为200 mg/kg。200 mg/kg K能明显缓解Cu胁迫对2种叶型(C和Cf)植株生长的抑制作用,增加植株的耐Cu性;尽管存在一定的叶型差异,但外源K能使2种叶型叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的活性降低,降低了叶片中的可溶性糖含量和丙二醛(MDA)含量,从而缓解Cu对延胡索植株的毒害。另外,外源K影响Cu对延胡索植株地上部分和地下部分Cu的积累,其影响程度与延胡索叶型有关,其中能显著降低大叶型延胡索植株地下部分Cu含量(p0.05)。机制较复杂。     

海南岛海草资源分布现状及存在威胁

2004～2009年对海南岛周遍海域的海草资源进行综合调查,结果表明:海南岛海草资源丰富,共有6属10种,面积约55 km2,优势种为泰莱藻;海南岛海草分布于近岸海域的珊瑚坪内侧或泻湖沿岸,主要位于潮间带低潮区和潮下带上部4m水深范围;海草生物量范围为71.24～727.24 g/m2,平均为410.26 g/m2;海草密度范围为4 131.20～550.40株/m2,平均为1 753.39株/m2。海南岛海草主要受陆源污染、海洋工程、渔业活动、非法渔业等活动影响。     

模拟酸雨下土壤中铜、镉行为及急性毒性效应

本文论述模拟酸雨下红壤、黄棕壤和黑土中Cu、Cd行为及急性毒性效应.试验表明:(1)模拟酸雨对添加性土壤Cu、Cd的淋溶有一定的影响,随着降水酸度的增大,土壤中Cu、Cd的淋出量增加,但增加的程度与土壤类型、添加金属的浓度和种类有关,相同酸度下,红壤中Cu、Cd的淋出量远大于黄棕壤和黑土,淋出率随着沉降酸度而改变的程度也最显著,酸雨对黑土中Cu、Cd淋溶影响最小.Cd对酸雨淋溶的敏感性大于Cu.(2)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd形态影响较为明显,随着酸雨pH的降低,黄棕壤和黑土中部分Cu、Cd形态明显地向着交换态转化,红壤中部分Cu、Cd形态明显地向着水溶态转化.(3)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd的生物毒性影响很大,但这种影响同时又受土壤类型相当大的制约,红壤中毒性影响最大,黑土中毒性影响最小,表明三类土壤的抗酸能力顺序为黑土>黄棕壤>红壤.     

Cu和Cd胁迫下接种外生菌根真菌对油松根际耐热蛋白固持重金属能力的影响

铜和镉是我国土壤重金属常见种类,生物固定过量重金属以降低其生理毒害是修复土壤重金属污染的有效方法之一.外生菌根能够通过分泌大量有机物质来降低土壤中重金属的生物有效性.在Cu或Cd胁迫下,外生菌根真菌接种油松幼苗根际分泌的耐热蛋白具有固持重金属的潜力.结果表明,纯培养条件下接种并没有增加耐热蛋白的分泌,但是在Cu或Cd的胁迫培养下,接种幼苗耐热蛋白的分泌量增加.不同Cu浓度处理下,接种油松幼苗总提取耐热蛋白(total thermostable protein,TTP)和易提取耐热蛋白(easily extracted thermostable protein,EETP)的分泌量为未接种油松的2.64~11.79倍;Cd处理下接种油松TTP和EETP的分泌量,分别是未接种油松的1.49~7.56倍.虽然Cu处理下无论是接种还是未接种,根际耐热蛋白和根系细胞中固持的总Cu量显著大于空白对照,但接种显著增加了根际的重金属固持量,其Cu总相对含量是未接种的1.81~2.75倍,且绝大部分重金属固持在耐热蛋白中,使得根际耐热蛋白中的Cu相对含量是根系细胞含量的4.19~43.00倍.Cd处理下也得到了相似的结论.说明接种菌根真菌促进了植物分泌耐热蛋白量,加强了根系对重金属的固持能力,从而达到减少过量重金属的生物有效性,缓解土壤重金属污染的目的.     

铜、锌、镉对固定态和悬浮态小球藻的除磷效果比较

采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了在pH为4,5,6,7和8的条件下,无重金属及ρ(Cu2+),ρ(Zn2+)和ρ(Cd2+)分别为0.05,0.5和5 mg/L时,固定态和悬浮态蛋白核小球藻对污水中磷的净化效率.结果表明:①相对于悬浮态,固定态小球藻由于海藻酸钠的包埋稳定性较强,磷的去除率较高;②小球藻磷的去除率受ρ(重金属)影响,随着ρ(重金属)的升高,磷的去除率降低,重金属产生的胁迫作用增强;③Cu2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用较Zn2+和Cd2+大,而Zn2+和Cd2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用随着ρ(重金属)的变化而有所差异;④pH对小球藻磷的去除率的影响随重金属种类、质量浓度及时间的变化而不同,Zn2+和Cd2+存在时,小球藻磷的去除率最高一般出现在pH为8的弱碱条件下,而Cu2+存在时小球藻磷的去除率受pH的影响差异不显著(P>0.05).     

Physiological responses and detoxific mechanisms to Pb, Zn, Cu and Cd in young seedlings of Paulownia fortunei

Paulownia fortunei has been successfully used in the phytoremediation of many Pb/Zn mine tailings. However, seed germination and young seedlings of P. fortunei rarely occurred in these mine tailings. The physiological responses and detoxific mechanisms of P. fortunei young seedling to Pb, Zn, Cu and Cd stress were investigated. The germinated rate, shoot length, chlorophyll and carotenoid contents in leaves of young seedlings had a great reduction under Zn and Cu treatments, but had little decrease under Pb and Cd treatments. The production rate of O₂^•−, H₂O₂ and malondialdehyde (MDA) contents significantly increased in response to added Zn and Cu indicating great oxidative stress for young seedlings, but they had no significant change to added Pb and Cd. Young seedlings had effective detoxific mechanism to Pb and Cd, as antioxidant enzymes activities, phytochelatins (PCs-SH) and proline contents increased with increasing rates of added Pb and Cd. However, young seedlings had un-effective detoxific mechanisms to Zn and Cu stress. Results revealed the heavy metals (such as Cu) that present at low concentrations in mine tailings may be major constraint for the survival of young seedlings.     

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.     

Subcellular localization of copper in tolerant and non-tolerant plant

The ability of Elsholtzia splendens Naki( E. splendens) to accumulate copper appears to be governed by its high degree of copper tolerance. However, the tolerance mechanism on the physiological basis is unknown. Using transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive analysis of X-rays(EDX), the likely location of copper within the cells of the tolerant and non-tolerant was determined. Here the role of vacuolar and cell wall compartmentalization in this copper tolerant plant were investigated. A direct comparison of copper locations of E. splendens and the non-tolerant Astragalus sinicus L. ( A. sinicus ) showed that the majority of copper in the tolerant was localized primarily in the vacuolar, cell wall, on the plasmamembrane, beside lipid grains induced by copper pollution, in the chloroplasts and amyloids; but in the non-tolerant, copper precipitates only be observed on the plasmamembrane, in the chloroplasts and cytoplasm under copper exposure conditions that were toxic to both species. This revealed that the tolerant accumulates more copper in the vacuole and cell wall than the non-tolerant, where was regarded as the storage compartment of tolerant plant or hyperaccumulator for heavy metals.