硒对水稻镉含量及其在亚细胞中的分布的影响

通过元素含量测定与亚细胞分离的方法,分析水稻镉在不同器官、组织之间的差异分布特征,从微观水平上阐释硒增强水稻镉耐受能力的机理,阐明硒降低稻米镉累积量的作用机理。研究结果显示,(1)随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加。在2、4、8和16 mg·kg~(-1) Cd质量分数处理时,1.2 mg·kg~(-1) Se处理的糙米干物质量比Se空白处理分别增加了6.81%、7.73%、14.24%和49.62%。(2)当土壤镉质量分数在2~16 mg·kg~(-1)时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度的增高而显著增加。未施硒时,4、8和16 mg·kg~(-1) Cd处理糙米中镉质量分数分别为0.23、0.37和0.57 mg·kg~(-1),均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.20 mg·kg~(-1))。(3)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,4、8 mg·kg~(-1) Cd处理组中,糙米的镉含量均低于0.20 mg·kg~(-1),且1.2 mg·kg~(-1) Se处理优于0.4和0.8 mg·kg~(-1) Se处理。(4)镉在水稻各器官中的分配比例为:根系茎叶糙米精米。随着硒浓度的增加,镉在精米中的分配比例下降。结论:硒能够通过调整镉在水稻不同器官中的分配比例,降低稻米中的镉含量;而硒元素对镉毒害的抑制作用,可能是通过细胞对镉的区室化分隔而实现的。     

镉污染对水稻不同生育期生长和品质的影响

通过盆栽试验,研究了在CK、5、10和20 mg·kg-1 4个不同镉处理浓度下,水稻生长发育农艺指标和部分品质指标的变化,同时分析了不同生育期水稻根系活力和伤流液中镉含量的变化规律.结果表明,淹水条件下,镉对水稻产生生育障碍的浓度比较高.土镉20.84 mg-kg-1时,水稻的经济产量减产超过10%,同时,糙米中直链淀粉的含量也显著增加.当土壤镉含量为4.48 mg·kg-1时,糙米中镉含量显著增加而蛋白质含量显著减少.在水稻不同的生长发育期,根系活力与伤流液中镉的含量表现出相同的变化趋势.伤流液中镉在营养生长阶段吸收最大,且与土壤中的镉呈线性关系.     

不同水稻品种对镉的吸收转运及其非蛋白巯基含量的变化

镉(Cd)被列为环境污染物中最危险的5种物质之一。镉极易被作物吸收并通过食物链在人体内积累导致人体健康受到威胁.镉污染地区稻米镉积累是亟待解决的重要农业问题。分析镉污染土壤上种植的不同水稻品种对镉的耐受性具有重要意义。采用盆栽试验方法,研究了种植于镉污染土壤(Cd全量2.36 mg·kg~(-1))上的不同水稻(Oryza sativa)品种(两种粳稻和两种籼稻)镉积累情况及根、茎、叶中非蛋白巯基物质含量。研究结果表明,在镉污染土壤条件下,4种水稻籽粒镉含量明显高于国家二级标准(水稻籽粒镉含量0.2 mg·kg~(-1)),且表现为根部茎叶籽粒。籼稻籽粒镉含量大于粳稻籽粒镉含量;4种水稻的镉转移系数不同,不同水稻品种对镉的吸收和运转具有显著差异,籽粒镉含量高的水稻品种镉的转移系数高于籽粒镉含量低的水稻品种。水稻非蛋白巯基(NPT)含量不仅与Cd胁迫程度密切相关,也在一定程度上制约着Cd从根部向地上部的转运,从而对水稻籽粒Cd含量产生影响。粳稻籽粒镉含量高的秀水09根茎中NPT含量较徐稻5号高,但秀水09叶中NPT含量低于徐稻5号,籼稻籽粒镉含量高的丰两优1号根茎中NPT含量也较高,但叶中NPT含量低于两优6206。粳稻与籼稻籽粒镉含量高的水稻品种根茎叶中GSH含量高于籽粒含量低的水稻品种;粳稻籽粒镉含量高的秀水09根中PC含量明显高于籽粒含量低的徐稻5号,籼稻籽粒镉含量不同的两种水稻根中PC含量无明显差异。研究表明,不同水稻品种在镉胁迫下的解毒过程不同,巯基物质含量对水稻镉污染较敏感。     

镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生理特性的影响

为了解植物根系对重金属镉的反应,以水稻秀水63和秀水09为试验材料,采用溶液培养方法,研究不同浓度镉(0、1、5、10、25、50、100 μmol·L~(-1))对水稻幼苗根系形态和部分生理特性的影响.结果表明:1 μmol·L~(-1)镉处理对2个水稻品种根系生长有一定的促进作用,表现为植株干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力均略有升高.但随着镉浓度(5～100 μmol·L~(-1))增加,表现出一定的抑制效应,与对照相比,秀水63和秀水09分别在10 μmol·L~(-1)和25 μmol·L~(-1)镉处理时的根系干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力明显受到抑制,而根系平均直径、质膜透性均有所增加.不同浓度镉胁迫对两个水稻品种直径≤1.5 mm的根系生长影响最大,其中高于10 μmol·L~(-1)镉胁迫下,秀水63直径≤1.5 mm根系长度、根系表面积和根系体积分别降低了11.89%～55.39%、10.77%～57.27%和18.37%～67.35%,秀水09分别降低了6.84%～40.48%、8.55%～42.79%和16.50%～52.42%.本实验结果表明,2个水稻品种对镉胁迫存在着一定的差异,秀水09对Cd胁迫的耐受能力要强于秀水63.     

镉、铅胁迫对滇杨(Populus yunnanensis)幼苗生长及其光合生理的影响

为探究滇杨(Populus yunnanensis)在Cd、Pb胁迫下的生长及其光合生理反应,采用水培的方式对滇杨幼苗开展胁迫试验。结果表明,在Cd胁迫下,滇杨株高无显著变化,总根长显著降低,地径在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著增加;在Pb胁迫下,滇杨株高、总根长均显著降低,地径则在Pb浓度为50和100μmol·L~(-1)时显著增加。Cd、Pb胁迫下丙二醛含量随着胁迫浓度增加而上升,总酚含量仅在胁迫浓度为100和200μmol·L~(-1)时显著提高。200μmol·L~(-1) Cd处理、100和200μmol·L~(-1) Pb处理的叶绿素含量显著低于对照。PSⅡ最大光化学效率和PSⅡ潜在活性仅在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著低于对照。在Cd胁迫下,滇杨的净光合速率随着胁迫浓度的增加而降低,而在Pb胁迫下,净光合速率则随着胁迫浓度的增加先升后降。滇杨在Cd浓度为50μmol·L~(-1)时耐受性最强,在Pb浓度为100μmol·L~(-1)时耐受性最强,滇杨对Cd的耐受性强于Pb。     

低浓度镉对忍冬生长及光合生理的影响

采用营养液水培方式,以中高浓度镉(25 mg·L~(-1)Cd)为参照,研究不同胁迫水平低浓度Cd对忍冬(Lonicera japonica Thunb.)生长及光合生理的影响.结果表明,低浓度Cd(2.5 mg·L~(-1))对忍冬的生长具有一定促进作用,而25 mg·L~(-1)Cd对其生长并未产生较大影响.当Cd处理浓度为2.5—10 mg·L~(-1)时,其叶绿素含量和净光合速率(P_n)均比对照显著增加,说明低浓度Cd对忍冬生长和光合作用具有一定的毒物兴奋效应.而25 mg·L~(-1)Cd处理对忍冬生长及光合作用产生的影响,可能与膜脂过氧化损伤指标丙二醛(MDA)含量增加相关.当Cd处理浓度为10 mg·L~(-1)时,叶中超氧化物歧化酶(SOD)活性达到峰值875.51 U·g~(-1),而随着Cd处理浓度的增加,根系中SOD活性持续升高,表明忍冬对Cd具有很强的抗性,这对于Cd污染土壤的实地修复具有重要的现实意义.     

3种土壤类型下镉胁迫对红椿生物量分配及其镉富集特性的影响

红椿(Toona ciliata Roem.)为中国国家级(Ⅱ)重点保护植物,同时也是(亚)热带珍贵速生用材树种。为了解镉(Cd)胁迫对红椿生长及镉富集特性的影响,采用盆栽控制试验研究了长江上游3种典型土壤(黄壤、酸性紫色土和冲积土)条件下,不同浓度Cd处理[0(对照)、20、40、80和160 mg·kg-1]对其幼树生长发育、生物量分配、镉积累与分配及镉富集特性的影响,为深入认识镉污染土壤的有效修复提供理论依据。结果显示,(1)低浓度镉胁迫(40 mg·kg~(-1))可促进红椿幼树生长,而高浓度镉胁迫(≥40 mg·kg~(-1))则表现为严重抑制;各器官生物量随镉浓度增加而先升后降,除酸性紫色土壤上茎生物量外。(2)3种土壤条件下,红椿幼树各器官镉含量均随镉处理浓度增大而增大。相同镉浓度处理下主根镉含量表现为:黄壤酸性紫色土≥冲积土,而冲积土条件下侧根镉含量均低于黄壤或酸性紫色土。同时,3种土壤下各器官镉含量随土壤镉浓度增大而增加,且地下部显著大于地上部。(3)随着镉处理浓度增大,除地上部富集系数(BC)在冲积土条件下无显著差异外,其他土壤条件下地上和地下部均显著增大;而3种土壤条件下转移系数(TF)均逐渐降低。高浓度镉胁迫下,幼树BC和TF虽均大于1,但地上部镉含量低于100 mg·kg~(-1)。随着镉浓度升高,3种土壤条件下红椿耐性指数(TI)均先增后降,高镉处理下冲积土TI显著大于黄壤和酸性紫色土壤。红椿虽不是典型的镉超富集植物,但其能在较严重镉污染土壤中较好生存,可作为镉污染区域(特别是镉污染冲击土)潜在的土壤修复树种。     

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。     

硅对镉胁迫下菜心微量元素吸收与转运的影响

为探讨镉(Cd)胁迫下,施硅(Si)处理对植物体对微量元素吸收与转运的影响,采用营养液培养方式,研究了在低(1μmol·L~(-1))、高(5μmol·L~(-1))Cd胁迫下施Si处理对菜心(Brassica campestris L.ssp.chinensis var.utilis)地上部、根部微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)含量,根系质外体、共质体及细胞壁中微量元素含量分配和木质部中各微量元素浓度变化的影响。结果显示,(1)Cd胁迫下菜心地上部对微量元素的吸收均表现出"低促高抑"的趋势,根部吸收紊乱,施Si后,地上部Fe、Cu、Zn含量呈不同程度的增加趋势,但Mn含量降低;根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后也普遍增加,但差异不显著,对Mn则表现出拮抗作用。(2)Cd胁迫破坏了根系质外体、共质体、细胞壁中微量元素分布平衡,施Si处理普遍提高根系共质体和细胞壁中Fe、Cu、Zn含量,同时降低了Mn含量,增大了共质体中各微量元素的分配比例。(3)施Si普提高了木质部中Fe、Cu、Zn的浓度,降低了Mn的浓度,缓解了Cd对木质液中微量元素运输的影响。结论:Cd胁迫下,施Si通过提升微量元素在根系共质体及共质体的再分配,增强木质部微量元素的转运能力及其在地上部的富集能力,维持了菜心在Cd胁迫下的微量元素平衡。     

水稻幼苗镉积累特征和离体叶片耐镉性的基因型差异

水稻根系对镉(Cd)的富集能力和向地上部的转运效率直接决定着水稻地上部的Cd积累量,是影响稻米中镉含量的关键因素。提高水稻根系对Cd的阻控能力有助于降低南方稻区大米镉含量超标的风险。以水稻核心种质资源中的高Cd积累品种‘齐头白谷’和低Cd积累品种‘27760’的幼苗和离体叶片为材料,对其Cd吸收转运特性和耐镉能力进行了比较研究。结果表明,根系细胞壁和原生质体的Cd吸收动力学特征都符合米氏方程,‘齐头白谷’的Cd最大吸收速率F_(max)显著大于‘27760’,Km值无显著差异。当根际环境中的Cd浓度高于0.89μmol·L~(-1)时,‘齐头白谷’的细胞壁和原生质体的Cd积累速率显著高于‘27760’。地上部细胞壁和原生质体的Cd吸收速率与根系可溶性组分中的Cd浓度呈显著的线性正相关。当根系可溶性组分中的Cd浓度相近时,‘齐头白谷’地上部细胞壁和原生质体的Cd积累速率显著高于‘27760’。在0.89~8.9μmol·L~(-1)的Cd溶液中,‘齐头白谷’离体叶片的失绿速度明显低于‘27760’。‘齐头白谷’具有耐Cd能力强、Cd积累速率快和转运效率高的特点。水稻离体叶片的耐Cd能力和幼苗根系的Cd积累能力以及幼苗的Cd转运能力高度相关,它们都可作为快速鉴定低Cd积累品种的生理指标。     

赣江流域水体中可溶态镉的时空分布特征及水质评价

为了解赣江流域水体中镉的分布特征,在赣江流域的重点河段采集44个水样(丰水期和枯水期各22个),采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定水体中可溶态镉浓度。结果表明,赣江水体ρ(可溶态镉)〔(0.112±0.111)μg·L-1〕较低,丰水期水体ρ(可溶态镉)〔(0.095±0.116)μg·L-1〕显著低于枯水期〔(0.128±0.160)μg·L-1〕(P0.05)。干流水体ρ(可溶态镉)〔(0.116±0.038)μg·L-1〕略低于支流〔(0.121±0.102)μg·L-1〕,且从上游到下游呈逐步下降趋势。从水体可溶态镉浓度的空间分布来看,赣州城区至峡江县城之间应该是赣江流域水体镉污染的重点监控区域。     

磺胺二甲嘧啶与镉单一和复合污染对生菜生长的影响

为阐明磺胺二甲基嘧啶(SM2)与镉(Cd)对生菜(LachicasativaL.)的单独和复合毒性效应及其毒性机制,采用随机区组试验研究了水培条件下,SM2(0、0.5、2、10 mg·L~(-1))与Cd(0、1、5 mg·L~(-1))单一和复合污染对生菜种子发芽、幼苗生长和污染物积累的影响。结果表明,单一SM2处理对生菜幼苗根伸长具有一定的毒性效应,与对照相比,单一SM2处理下,随SM2质量浓度的增加(0.5-10 mg·L~(-1)),根长抑制率增加了11.51%-51.87%;但单一SM2处理对生菜发芽率、生物量则无显著影响。而单一Cd处理对生菜发芽率、根生物量以及根伸长均无显著影响。Cd的加入可以增强SM2对生菜的毒害作用,与10 mg·L~(-1) SM2处理相比,10 mg·L~(-1) SM2+5 mg·L~(-1) Cd处理的发芽率降低了7.14%;加入1、5mg·L~(-1)Cd后SM2的根伸长半抑制浓度IC50分别降低了7.89%、23.68%。单一污染条件下,生菜对Cd/SM2的积累随污染物质量浓度的增加而增加。低浓度Cd处理(1 mg·L~(-1))条件下,加入SM2可显著降低生菜根系和地上部Cd含量,但是对于高浓度Cd(5 mg·L~(-1)),加入SM2可以增加根系和地上部Cd积累量。低浓度SM2(0.5、2 mg·L~(-1))条件下,加入Cd可显著促进生菜根部SM2的累积,但高浓度SM2(10mg·L~(-1))条件下,Cd的加入却显著降低生菜根部SM2的累积。SM2处理下,Cd的加入对生菜地上部SM2的积累无显著影响。SM2/Cd在生菜中的富集和迁移受其性质、投加量及质量浓度组合影响,复合污染下生菜对Cd的积累能力在较高Cd质量浓度时表现出协同作用,而对SM2的积累能力则在相对低质量浓度时表现出协同作用。这可能与Cd和SM2复合存在条件下会形成络合物,以及络合物对生菜产生的毒性效应有关。     

不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长、镉吸收及糙米镉含量的影响

采用分阶段加镉水培试验,对杂交水稻“威优1126”和常规水稻“浙辐802”不同生育期对Cd胁迫的生长反应及其对Cd吸收、积累与分配特性进行了比较研究。结果表明,水稻对Cd胁迫的反应因生育期不同而异,幼穗分化之前(前期),镉毒害主要表现为降低光合生产力;幼穗分化至抽穗期(中期)主要抑制幼穗的分化与发育过程;抽穗之后(后期)主要阻碍碳水化合物和NP养分向穗部迁移和转化。从对产量形成影响来看,幼穗分化—抽穗期是水稻对Cd胁迫反应最敏感时期。水稻吸Cd速率为中期>后期>前期。糙米中Cd的含量受水稻植株吸收Cd的总量和茎叶Cd向籽粒转移效率的双重影响。杂交稻对Cd的吸收能力与常规水稻相近,但Cd在地上部分累积的比例比常规水稻高4.9%~21.8%,籽粒部分的镉与茎叶部分镉的比例比常规稻高49%~95%,糙米Cd含量比常规稻高33%~72%。从减产效应和对稻米卫生品质损害来看,杂交水稻对环境Cd污染比常规水稻更加敏感。     

喷施烯效唑(S3307)对2种生态型鬼针草镉积累的影响

随着土壤重金属污染的加剧,探究提高超富集植物对土壤修复效率的方法具有十分重要的现实意义。为揭示烯效唑(S3307)对超富集植物鬼针草(Bidens pilosa)生长和重金属积累的影响,通过盆栽试验,研究喷施不同浓度S3307溶液(0、25、50、75、100和125 mg·L~(-1))对2种生态型(农田生态型和矿山生态型)鬼针草生长和镉积累的影响。结果表明,与对照相比,S3307对2种生态型鬼针草的生长均表现出抑制作用,显著降低其生物量及株高。与对照相比,S3307显著提高2种生态型鬼针草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素等光合色素以及镉含量。当ρ(S3307)为125 mg·L~(-1)时,农田生态型和矿山生态型鬼针草地上部分镉含量均达到最大值,分别比对照提高91.44%和77.79%。对鬼针草镉积累量而言,当ρ(S3307)为25 mg·L~(-1)时2种生态型鬼针草地上部分和整株镉积累量均达到最大值。适当浓度的S3307可以有效提高农田生态型和矿山生态型鬼针草对镉污染土壤的修复能力,当ρ(S3307)为25 mg·L~(-1)时效果最好。     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

吡啶硫酮金属对华美盘管虫抗氧化性的影响

我国近岸局部海域的重金属污染严重威胁着生态环境和人类健康。吡啶硫酮铜(CuPT)和吡啶硫酮锌(ZnPT)在海洋防污和化工产品中的应用近来逐年增加,对其生态毒性及其机理进行研究迫在眉睫。本文以我国南海常见多毛类——华美盘管虫(Hydroides elegans Haswell)为受试生物,研究了CuPT和ZnPT对华美盘管虫的抗氧化系统的影响。试验结果表明在CuPT和ZnPT胁迫下,华美盘管虫体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,以及还原型谷胱甘肽含量(GSH)和丙二醛(MDA)含量发生与暴露毒物种类、浓度和时间相关的变化。SOD、CAT和GR的活性在较低浓度(25μg·L~(-1))的CuPT胁迫6 h后呈显著上升趋势,但随暴露时间延长(12 h和24 h),GR的活性显著下降;而暴露于较低浓度(50μg·L~(-1))的Zn PT中,仅SOD活性显著升高,CAT和GR的活性都显著下降。在较高Cu PT(100μg·L~(-1))或Zn PT(200μg·L~(-1))浓度中,CAT和GR的活性都显著下降。GSH含量对Cu PT或Zn PT胁迫的响应呈现明显的时间效应,即随暴露时间的延长,通常由显著上升转为显著下降。MDA含量在Cu PT(100μg·L~(-1))或Zn PT(200μg·L~(-1))高浓度组中呈显著升高趋势。     

镉胁迫对脊尾白虾的毒性效应研究

为揭示重金属镉对脊尾白虾的毒性效应,采用急性毒性实验方法,研究了不同浓度镉(Cd~(2+))对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)血清氧化应激相关生理指标的活性以及肌肉组织中腺苷酸转移酶基因(ANT)和热激蛋白70基因(HSC70)表达水平的影响。共设置4个Cd2+浓度胁迫(0、0.0002、0.001、0.005 mmol·L~(-1)),分别在0、3、6、9、12、24、36、48、72和96 h共10个时间点对相关指标进行测定。结果显示:不同浓度镉胁迫下,脊尾白虾血清中H_2O_2含量、MDA含量和GSH含量均表现为先升高后降低的趋势,H2O2含量在胁迫3 h时即出现明显的升高,而MDA和GSH则均在9 h时出现升高趋势,表现为一定的滞后性。H2O2含量在0.005 mmol·L~(-1)胁迫3 h时出现峰值,MDA含量在0.005 mmol·L~(-1)胁迫9 h时出现峰值,GSH含量在0.001mmol·L~(-1)胁迫48 h时出现峰值,且均与对照组存在显著性差异(P0.05)。HSC70基因的表达量在不同浓度胁迫下均表现为先升高后降低的趋势,且均在24 h时达到峰值,具体表达量水平的顺序为:0.0002 mmol·L~(-1)0.001 mmol·L~(-1)0.005 mmol·L~(-1)。ANT基因的表达量在不同浓度下则均表现为明显的下调趋势。由此可见,急性Cd~(2+)胁迫不仅影响脊尾白虾的氧化应激相关生理指标,还影响机体内组成型HSC70及与能量传递有关的ANT基因的表达水平。     

不同适应温度对镉暴露中大型溞生理和亚细胞水平的作用

虽然水生生物大多是变温动物并且温度对化合物的毒性有非常重要的作用,但生态毒理学实验一般在实验室标准温度(20℃)或者生物最适温度下进行。我们调查了适应温度(20℃、24℃和28℃)对镉暴露(0,20和40μg·L~(-1))中大型溞生理和亚细胞水平的作用,实验终点包括镉的急性毒性(48 h-EC50)、大型溞的21 d存活率、21 d累积繁殖数(21-d CR)、第一次生育时间(time to first brood,TFB)、能量储存、电子转移活性(electron transport system activity,ETS)、热应激蛋白hsp70和金属硫蛋白(MT)。结果显示:适应温度升高时大型溞的镉耐性降低,20℃、24℃和28℃下的48 h-EC50分别为(40.2±9.9)μg·L~(-1)、(15.6±2.7)μg·L~(-1)和(10.7±1.9)μg·L~(-1);28℃下,大型溞21 d存活率分别比对照(20℃,0μg·L~(-1)镉暴露)降低23%(20μg·L~(-1)镉暴露)和87%(40μg·L~(-1)镉暴露)并且大型溞的21 d累积繁殖数(21-d CR)显著降低。大型溞的能量储存随适应温度的升高而降低,24℃和28℃时分别降低了46%和62%(0μg·L~(-1)镉暴露),48%和60%(20μg·L~(-1)镉暴露)、80%和91%(40μg·L~(-1)镉暴露)。而镉浓度只有达到40μg·L~(-1)时,对大型溞的能量储存有明显影响。适应温度和镉暴露对电子转移系统活性(ETS)没有显著影响。28℃的适应温度和40μg·L~(-1)的镉暴露都能诱导大型溞热应激蛋白hsp70和金属硫蛋白(MT)显著上升,但适应温度(20℃~28℃)和镉暴露(0~40μg·L~(-1))的结合对hsp70先诱导后抑制,MT则一直被诱导上升。总之,生物在不同温度下对毒物的反应存在差异,将不同适应温度下的毒性数据整合到生态危险性评价能够保证生物获得更充分的保护;此外,hsp70和MT的变化是环境压力的综合反应,作为某种污染物的生物标志物时需要综合考虑环境因素。     

镉对单环刺螠非特异性免疫及组织蓄积的影响

为探究镉(Cd)对海洋动物的毒性效应,考察了不同质量浓度(0.005、0.05和0.5 mg·L~(-1)) Cd处理对单环刺螠相关免疫生理指标及主要组织中Cd蓄积量的影响。结果表明:Cd胁迫下,血细胞密度(density of hemocyte, DHC)先升后降再升,酚氧化酶(phenoloxidase, PO)活力先升后降,溶菌酶(lysozyme, LSZ)活力先降后升再降,至处理96 h,处理组DHC均显著高于对照组(P0.05),总蛋白含量变化不显著;除低浓度胁迫组(0.005 mg·L~(-1))PO活力与对照组相近外,其他处理组的PO和LSZ活力均显著低于对照组(P0.05)。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活力和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量总体呈上升趋势,过氧化氢(H_2O_2)含量先升后降再升,至胁迫96 h,各处理组SOD活力、MDA和H_2O_2含量均显著高于对照组(P0.05)。总之,Cd胁迫对单环刺螠非特异性免疫影响显著,Cd的短期胁迫可刺激DHC、PO和LSZ升高,免疫力增强,而高浓度Cd的胁迫时间较长会造成机体解毒能力下降,持续刺激机体产生过氧化反应,MDA含量升高,可作为单环刺螠在Cd长期胁迫下的免疫检测指标。不同胁迫浓度组单环刺螠肌肉和消化道中的Cd含量随胁迫时间均呈上升趋势,且存在显著的时间-剂量-效应关系(P0.05),其蓄积量水平为:消化道肌肉,具有组织特异性。     

镉对中华蟾蜍蝌蚪生长、变态和Dios、TRs表达以及肝脏的影响

镉(cadmium,Cd)是一种典型的工业毒素和环境污染物,对两栖类生物具有强烈的毒性作用。为了探讨镉对两栖类生物的毒害作用,选择中华蟾蜍蝌蚪作为受试生物,研究了不同浓度Cd对中华蟾蜍蝌蚪生长、变态和Dios、TRs表达以及肝脏的的影响,结果表明,500μg·L~(~(-1))Cd可以极显著降低蝌蚪的变态率、全长、尾长和体重(P0.01);Real-time PCR结果显示,在变态高峰期,500μg·L~(~(-1))Cd可以显著下调Dio2、TRα和TRβ mRNA的相对表达量(P0.05),显著上调Dio3 mRNA的相对表达量(P0.05);透射电镜试验结果显示Cd可以破坏中华蟾蜍蝌蚪肝脏细胞胞浆中的细胞器和胆管中的微绒毛。综合以上结果,可知,高浓度的Cd可以紊乱甲状腺的内分泌和导致肝脏的病变,进而影响中华蟾蜍蝌蚪的生长和变态。