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.     

镉污染对水稻不同生育期抗氧化系统的影响

采用土培的方法,研究了不同Cd添加水平（0、5、10、20、30、60 mg.kg-1,以CK,T1,T2,T3,T4,T5表示）对水稻分蘖期、孕穗期和抽穗期叶绿素、可溶性蛋白质、丙二醛（MDA）、总巯基（-SH）、谷胱甘肽（GSH）、植物络合素（PCs）含量以及水稻叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明,叶片中Cd的含量随生长时期的延长而增加;T1处理时,水稻3个时期中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b含量最高,表明低质量分数Cd有利于水稻的生长;而T4和T5处理显著降低了叶绿素含量（P〈0.05）。Cd对不同生育时期抗氧化酶的影响不一,对分蘖期SOD、POD、CAT活性影响较明显,而对孕穗期和抽穗期SOD、POD、CAT活性以及可溶性蛋白质含量影响不显著（P〉0.05）。高质量分数Cd提高了叶片中MDA含量,在T5处理时,MDA含量在分蘖期、孕穗期和抽穗期分别为对照的1.9倍、4.5倍和4.6倍。水稻不同生育时期总-SH、GSH、PCs含量随着Cd处理质量分数的增加而增加,表明Cd处理诱导了水稻PCs的解毒机制。     

镉胁迫对水稻生长发育的影响及伤流液与稻米镉含量的相关性研究

立足于我国水稻受镉污染的实际情况,研究镉胁迫对水稻生长发育的影响,并探讨伤流液镉含量与稻米镉含量之间的关系,为镉污染地区稻米安全生产提供数据支持和科学指导。采用营养液培育试验方法,选择中嘉早17和泰优390两个水稻品种,设置CK(0μg·L~(-1))、Cd10(10μg·L~(-1))、Cd50(50μg·L~(-1))、Cd200(200μg·L~(-1))、Cd500(500μg·L~(-1))和Cd1000(1 000μg·L~(-1)) 6个Cd浓度处理,分析不同浓度镉胁迫对水稻生长发育的影响以及各部位镉含量与糙米镉含量的相关性。结果表明,与CK相比,ρ(Cd)≤10μg·L~(-1)处理对水稻生长有促进作用,但未达显著水平(P0. 05),当ρ(Cd)10μg·L~(-1)时有抑制作用,Cd浓度越高,抑制作用越明显。水稻各部位镉含量随着镉胁迫浓度的增大而增大,伤流液中镉含量增加幅度与各部位变化趋于一致。伤流液镉含量与糙米镉含量之间存在极显著正相关(P0. 01),且在分蘖期伤流液镉含量能较好地用于预测水稻镉毒害程度。     

镉胁迫对苎麻(Boehmeria nivea)根系及叶片抗氧化系统的影响

镉(Cd)是非必需和毒性最强的重金属元素之一,不合理的开发利用可导致土壤受到Cd的严重污染,严重危及土壤环境或水环境。以苎麻为材料,采用模拟镉(Cd)污染盆栽培养法,选择21 d和49 d等2个不同胁迫期,测定不同浓度Cd2+胁迫下苎麻根系与叶片中渗透调节物质含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量及根系活力的变化。结果表明,高浓度胁迫49 d后,苎麻根系中的渗透调节物质含量明显高于叶片含量,且极显著高于对照,并在240 mg·L~(-1)Cd处理下出现最高值;胁迫49 d时,根系与叶片的渗透调节物质含量与Cd2+浓度极显著正相关。在2个不同胁迫周期,苎麻根系的SOD与POD活性均明显高于叶片;在胁迫21 d时,根系的CAT活性低于叶片,而胁迫49 d后,则明显高于叶片;胁迫21 d时,苎麻根系与叶片的抗氧化酶活性均较胁迫49 d要高;胁迫49 d时,根系POD活性与Cd2+浓度呈极显著正相关,表明根系POD酶在抗氧化酶中占主导地位。不同胁迫时长下苎麻根系或叶片的MDA含量变化趋势不明显,但根系或叶片受胁迫21 d后的MDA含量随Cd2+浓度增加的波动相对受胁迫49 d后的更明显,表明植物早期生理功能出现暂时性的修复。2个不同胁迫周期内,不同浓度镉胁迫下苎麻的根系活力均比对照组下降。研究显示,苎麻根系与叶片对镉胁迫的应答机制不同,且在不同胁迫时间下的响应机理差异较大,根系表现出更强的耐受能力。     

类芦根系抗氧化酶和植物螯合肽对Cd、Pb胁迫的应答

类芦(Neyraudiarey naudiana)是中国南方金属矿区最为常见的耐性植物,且能大量富集重金属,是修复重金属污染的潜能植物。为研究其对重金属胁迫的应答机制,采用营养液培养的方法研究了不同浓度(0、25、50、100μmol·L~(-1))Cd、Pb处理24 h后,类芦根系氧化损伤、抗氧化酶活性和非蛋白巯基化合物含量的变化。结果表明,在Cd、Pb胁迫下,类芦根系H_2O_2和O_2~(·-)含量显著增加,且伴随有MDA含量的升高,当Cd、Pb浓度为100μmol·L~(-1)时,MDA分别达到6.72和16.12nmol·g~(-1),发生膜脂质过氧化,造成植物氧化损伤。Pb胁迫下,SOD,POD活性随着处理浓度的增加呈现先上升后下降的趋势;Cd胁迫下SOD活性变化趋势与Pb胁迫的相似,而POD活性呈下降趋势。根系非蛋白巯基化合物含量检测显示,Cd、Pb处理下,GSH和PCs均呈先增加后下降的趋势。综合分析得出,类芦根系对不同重金属的不同浓度胁迫响应不一,其能通过调节抗氧化酶活性和植物螯合肽等的合成水平,降低重金属的毒性及其对植物的伤害,从而维持自身的稳态。     

硅钙镁肥对不同母质稻田土壤水稻Cd吸收累积的影响及其差异研究

为研究硅钙镁肥(GF)对不同母质稻田土壤水稻Cd吸收累积的影响及其差异,选取黄泥田(板页岩母质发育水稻土)和麻砂泥(花岗岩母质发育水稻土)进行水稻盆栽试验,分析各生育时期土壤pH值与CEC变化、土壤溶液中Cd浓度、水稻各部位(根、茎、叶、谷壳和糙米) Cd含量及水稻全株总累积量、水稻根表铁膜Cd、Fe含量与总累积量.结果表明:稻田土壤施用GF显著降低了土壤溶液Cd浓度;施用GF显著提升了土壤pH和CEC;施用GF降低了水稻根、茎、叶、谷壳与糙米中的Cd含量,显著降低水稻全株Cd累积量.稻田土壤施用GF促进了水稻根表铁膜的形成,增加了各生育时期DCB-Fe、降低了DCB-Cd含量,抑制了Cd由根部向上迁移;稻田土壤施用GF,黄泥田与麻砂泥水稻糙米Cd含量降低至0.11 mg/kg和0.15 mg/kg,均低于国家标准.相关性分析表明,土壤pH与土壤溶液Cd浓度、水稻糙米Cd含量呈显著(P0.05)或极显著负相关(P0.01),水稻根表铁膜Fe累积量与DCB-Cd、根与糙米Cd含量呈极显著负相关(P0.01); GF使叶对糙米Cd再转运贡献率降低5.88%(黄泥田)和12.80%(麻砂泥).稻田土壤施用GF可有效阻控水稻对Cd的吸收累积,且麻砂泥效果优于黄泥田.     

水稻镉高积累材料的筛选及其镉积累特征研究

由于当前土壤Cd污染问题日益严重,筛选获得水稻Cd高积累材料,研究水稻Cd高积累材料对Cd的积累特征,为Cd污染农田修复提供理论依据。采用Cd污染农田土壤进行大田试验,以56份水稻材料为研究对象,以水稻地上部生物量和Cd含量为筛选指标,筛选出水稻Cd高积累材料,并分析其Cd积累特征。(1)当大田土壤Cd含量为13.89 mg·kg-1时,56份水稻材料地上部Cd含量和Cd积累量在分蘖期(变异系数CV=44.05%和变异系数CV=50.21%)和孕穗期(变异系数CV=23.57%和变异系数CV=28.62%)均存在极显著差异。(2)以分蘖期和孕穗期水稻地上部Cd积累量、生物量和富集系数为筛选指标,采用聚类分析方法,当聚类距离为14.62(分蘖期)和12.48(孕穗期)时,将水稻材料按Cd积累能力由高到低划分为Cd高积累材料、Cd中积累材料和Cd低积累材料。(3)Cd高积累材料地上部和整株生物量在分蘖期和孕穗期均显著大于Cd中积累材料,其在孕穗期地上部和整株生物量分别达835.66和994.59 g·m-2。Cd高积累材料地上部Cd积累量在孕穗期显著高于Cd中积累材料和Cd低积累材料;其整株Cd积累量在分蘖期和孕穗期均显著高于Cd中积累材料和Cd低积累材料。(4)Cd高积累材料在分蘖期和孕穗期富集系数和转移系数均大于Cd中积累材料和Cd低积累材料。通过筛选得到的水稻Cd高积累材料(GR泸17/548//泸17_9、GR548/明63//527_1、GR泸17/IRBN95-199_1、GR泸17/548//泸17_7、GR泸17/IRBN92-332//泸17_1、GR泸17/548//泸17_3、GR泸17/IRBN92-332//527_8)具备Cd富集植物的特征,可用于Cd污染农田土壤的修复。     

Cd胁迫对水稻生长及内源激素含量的影响

镉(Cd)是水稻(Oryza sativa L.)生长非必需且有毒的元素,其对水稻生长发育和生理代谢过程有重要影响,而内源激素平衡对水稻生长发育起着重要的调节作用。因此,研究Cd胁迫下水稻生长和内源激素的变化对认知Cd对水稻毒害的生理过程有重要的意义。以水稻亲本蜀恢498、Ⅱ-32A和杂交稻Ⅱ优498为试验材料,通过不同Cd质量浓度条件(0、0.5、1、3 mg·L-1)下的水培试验,探究Cd胁迫对水稻生长和内源激素的影响。研究结果表明:相比对照处理,中Cd(1 mg·L-1)和高Cd处理(3 mg·L-1)显著降低水稻株高、地上部和根生物量;水稻中Cd质量分数和累积量均随Cd处理质量浓度的增加而增加,在1.0~3.0 mg·L-1 Cd质量浓度胁迫下,水稻地上部Cd含量和累积量表现为蜀恢498Ⅱ-32AⅡ优498;当处理浓度1.0~3.0 mg·L-1时,水稻IAA和GA3含量显著降低,而ABA则显著增加,品种间总体表现为Ⅱ优498的IAA含量显著高于亲本,ABA则显著低于亲本,GA3差异较小;随Cd质量浓度的升高(0~3 mg·L-1),水稻IAA/ABA比值先升后降,而GA3/ABA则逐渐降低,Ⅱ优498变幅明显低于亲本;Cd对杂交稻内源激素的影响明显轻于亲本。由此可见,Cd胁迫破坏水稻体内正常的激素调节平衡,影响水稻的正常生长;杂交稻Cd的耐受能力强于亲本材料。     

镉和铅对菲律宾蛤仔脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响

为了研究亚致死浓度的重金属对海洋贝类的毒性效应,探讨其可能的作用机理,在实验生态条件下以菲律宾蛤仔(Ru-ditapes philip pinarum)为目标生物,采用半静态毒性实验方法,研究了不同浓度Cd2+(0.0948、0.237和0.474mg·L-1)和Pb2+(0.276、0.690和1.380mg·L-1)对菲律宾蛤仔鳃和消化腺组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量的影响。结果显示:(1)鳃和消化腺中的抗氧化酶及MDA的变化呈现出类似的趋势,在胁迫初期,各浓度处理组菲律宾蛤仔鳃和消化腺组织SOD和CAT与对照组相比活性都显著升高(P<0.01),呈现出明显的诱导效应,而MDA含量与对照组相比差异不显著(P>0.05);随着胁迫时间的延长,高浓度Cd2+(0.474mg·L-1)和Pb2+(1.380mg·L-1)处理组中SOD、CAT活性快速下降,与对照组相比差异显著;低浓度处理组中的抗氧化活性虽然也较对照组有所下降,但总体下降幅度不如高浓度组明显,并且所历暴露时间较长。各浓度处理组中MDA含量变化一致,均呈现出先升高后降低的趋势,且含量均高于对照组。(2)通过相关性分析,菲律宾蛤仔消化腺组织中的SOD活性与Cd2+浓度的相关性大于鳃组织,与Pb2+浓度的相关性则小于鳃组织;消化腺组织中的CAT活性与Cd2+、Pb2+浓度呈抛物线型相关,与鳃组织CAT活性相关性不十分显著。这说明消化腺组织中SOD活性对Cd2+的敏感性大于鳃组织,消化腺组织中CAT活性对Cd2+、Pb2+的敏感性大于鳃组织。因此,菲律宾蛤仔消化腺中SOD、CAT对水环境中的重金属反应敏感,且存在一定的剂量-效应关系,消化腺组织中SOD和CAT活性与其他敏感性指标一起可以作为指示早期海洋重金属污染的生物标志物。     

洞庭湖湿地Cd富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究

采用盆栽植株和外源Cd胁迫的方法,分别对不同生长期蒌蒿植株根、叶组织中的抗氧化酶活性、可溶性蛋白及MDA含量进行测定,以揭示蒌蒿在Cd胁迫下的抗氧化机理和耐受机制。研究结果表明,Cd胁迫对上述生理指标均有显著影响:≤20mg·kg-1的Cd处理可使幼苗期植株器官中的可溶性蛋白含量增加16.5%～19.1%,100mg·kg-1的Cd含量水平则导致其含量减少近30%,可溶性蛋白含量的变化与植株的生物量积累关系密切;3种酶活性在0～10mg·kg-1的Cd处理下未显示出明显变化,幼苗期植株CAT、POD活性在10～80mg·kg-1的Cd胁迫下增加明显,高于此浓度范围则使酶蛋白受到破坏而失活,中等含量水平(≤40mg·kg-1)的Cd处理经过长时间作用可使植株逐渐适应胁迫环境,胁迫强度较大的Cd处理可显著提高SOD酶的活性;Cd胁迫过程中植株MDA积累量不断增加。3种抗氧化酶活性的增强在蒌蒿植株耐受Cd胁迫方面能起到较好的防御作用。     

2种常规水稻Cd、Zn吸收与器官分配的生育期变化：品种、土壤和Cd处理的影响

Cd在土壤-作物-膳食食物链中的迁移是人类对环境Cd暴露及其健康风险的主要途径,而水稻是子粒Cd积累最强的大宗作物之一.采用全生育期淹水盆栽试验研究了2种常规水稻(高Cd吸收品种“苏香粳1号”和低Cd吸收品种“99-22”)在添加Cd(2mg·kg-1)和不添加Cd处理下对2种土壤(红沙泥田,乌栅土)中Cd、Zn的吸收及其生育期变化.结果表明:1)常规水稻对Cd、Zn的吸收积累受土壤、品种和外源Cd的影响.Cd处理、土壤、品种间的正交互作用(高Cd吸收品种植于高Cd处理且Cd有效性高的红壤中)使常规稻植株Cd/Zn比成数十倍提高,从而使子粒Cd/Zn比产生强烈升高;2)水稻对Cd、Zn的吸收强度因不同生育期而异,Cd吸收的主要时期是分蘖期和成熟期,而Zn吸收的主要时期则是分蘖期、抽穗期和灌浆期.在整个生育期中,水稻Cd吸收伴随着对Zn的排斥现象,这在高Cd吸收下尤为强烈;3)水稻各器官对Cd、Zn的吸收分配无论是同品种的生育期间抑或同生育期时的不同品种间均有显著差异.Cd积累量为根系>穗粒>茎叶,而Zn却表现为茎叶>根系、穗粒.观察到水稻吸收的Cd在生育后期向穗粒的强烈运移.相对于低Cd吸收品种来说,Cd向穗粒转运较强,而Zn的转运较弱是高Cd吸收品种子粒Cd积累强而Cd/Zn比高的植株因素.     

镉对不同基因型水稻生长毒害影响的比较研究

利用水培分期添加镉试验，研究了杂交水稻和常规水稻在不同生育时期对环境镉毒害的反应。结果表明，在水稻幼穗分化之前，镉主要降低光合生产力，影响植株生长；幼穗分化至抽穗期，主要抑制生殖器官分化，造成颖花败育；抽穗期之后，镉主要干扰体内营养物质的迁移和再分配。就对产量影响而言，幼穗分化至抽穗期是水稻对镉反应最敏感时期，杂交稻比常规稻对镉污染毒害敏感。     

大气汞浓度升高对水稻叶片生理效应的影响研究

采用大田开顶式气室熏气实验,研究大气汞浓度升高对水稻叶片气体交换参数、脯氨酸、丙二醛的积累以及超氧化物歧化酶活性的影响。实验结果显示,水稻叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)随大气汞浓度的升高均较对照略微下降,表明大气汞浓度的升高对水稻光合作用和气孔开放程度有一定影响;扬花期水稻胞间CO2浓度(Ci)随大气汞浓度的升高明显降低(P0.05)表明Pn的略微下降属于气孔限制,同时蒸腾速率(Tr)显著增加(P0.01)表明大气汞对水稻的蒸腾生理功能有一定的影响。乳熟期水稻叶片气体交换参数与大气汞浓度无显著差异(P0.05),且各指标均低于扬花期。水稻叶片脯氨酸(Pro)含量在拔节期随大气汞浓度的升高而显著增加(P0.05),扬花期先升高后下降,在45 ng·m-3时达到最大,成熟期无显著差异(P0.05);水稻叶片丙二醛(MDA)含量在拔节期先升高后下降,45 ng·m-3时达到最大,扬花期和成熟期均无显著差异(P0.05);水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性在拔节期先升高后下降,15 ng·m-3时达到最大,扬花期无显著差异(P0.05)。以上结果表明大气汞浓度的升高可以引起水稻叶片膜脂过氧化以及脯氨酸和丙二醛含量的积累,且随着体内Pro、MDA和SOD对大气汞胁迫的协同反应,水稻对逆境的适应能力增强,对汞胁迫产生了耐受性。     

Si对盐胁迫下水稻根系活力、丙二醛和营养元素含量的影响(Effects of Si on the Index of Root Activity, MDA Content and Nutritional Elements Uptake of Rice under Salt Stress)

为深入了解盐胁迫下外源硅(Si)对水稻生长的作用,采用溶液培养法研究了外源Si对盐(NaCl)胁迫下野生型水稻和硅突变体水稻(不能正常吸收Si)营养元素和生理指标的影响.结果表明:1)外源Si可显著提高盐胁迫下两种水稻的生物量.当NaCl的浓度为100mmol·L-1时,添加1.0mmol·L-1的Si可使野生型水稻茎叶和根系干重提高12.81%和15.25%,硅突变体水稻茎叶干重提高12.31%.2)外源Si可提高盐胁迫下两种水稻茎叶和根系中营养元素含量,降低Na的含量.3)外源Si可显著降低盐胁迫下野生型水稻叶片MDA含量,但对突变体水稻叶片MDA含量影响不大.4)外源Si可显著提高盐胁迫下两种水稻的根系活力.盐胁迫下,与不加Si的对照相比,添加1.0mmol·L-1的Si可分别使野生型和突变体水稻根系活力指数提高60.47%和42.42%.     

O3对水稻叶片氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响

臭氧(O3)被认为是重要的气污染物之一,水稻又是主要的粮食作物,因而准确地评估O3浓度升高对水稻生长发育的影响具有十分重要的意义。采用开顶式气室法模拟研究了O3对水稻叶片可见伤害症状、氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响。结果显示,O3污染胁迫会导致水稻叶片产生明显的伤害症状,具体表现为:老叶叶鞘褪绿,有褐斑,直至完全干枯;稻穗小且黄化,籽粒不饱满;水稻成熟期提前等。O3浓度升高对水稻叶片的硝酸还原酶活性有显著影响。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,水稻叶片硝酸还原酶活性与对照组相比均降低,其中,分蘖期分别降低了25.3%、67.4%和86.3%;拔节期分别降低了57.4%、75.7%和97.8%;抽穗期分别降低了91.0%、97.2%和99.3%;乳熟期分别降低了89.5%、89.5%和96.7%。水稻叶片铵态氮和硝态氮含量随着O3浓度的升高而显著地降低,例如当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,与对照相比,水稻叶片硝态氮含量分别降低46.3%、52.7%和65.7%,铵态氮含量分别降低6.5%、12.9%和43.4%。O3污染胁迫下水稻叶片脯氨酸含量在不同生长期变化不同,分蘖期、拔节期和抽穗期脯氨酸含量在40nL.L-1浓度O3熏蒸下急剧地提高,但是随着O3浓度的增加,脯氨酸含量又不断地降低。在水稻乳熟期,脯氨酸含量均随着O3浓度的增加而显著地下降。O3污染胁迫导致水稻叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著低于对照组,而氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量显著高于对照组。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,乳熟期水稻叶片GSH含量分别比对照组降低68.7%、80.2%和78.2%,GSSG含量分别比对照提高494.4%、527.2%和439.8%。研究表明,O3污染胁迫对水稻叶片氮代谢和抗氧化系统产生了极显著的影响。     

酸雨对全生育时期水稻叶绿素荧光的影响

酸雨是全球关注的重大环境污染问题之一,中国亦继西欧和北美之后,成为当今世界第三大酸雨区。光合作用是植物生物量和作物经济产量形成的生理基础,叶绿素荧光常用来判断逆境胁迫对植物光合作用造成的伤害。有研究表明,酸雨会对植物叶绿素荧光造成影响,然不同生长阶段植物对逆境的抵抗能力亦存在差异,采用模拟酸雨（酸雨 pH 值梯度为4.5、3.5、2.5）或模拟天然降水持续胁迫（每隔3天喷施1次）水稻（Oryza sativa）（从幼苗期至灌浆期）,利用原位无损伤叶绿素荧光测定技术（德国Walz公司PAM-210脉冲调制式荧光仪）分别探测和分析幼苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期水稻叶片（处理组和对照组）,研究酸雨对全生育期水稻叶绿素荧光的影响,相关研究未见报道。结果表明,与CK相比,pH 4.5酸雨使幼苗期和孕穗期初始荧光（Fo）显著提高了7.69%、8.84%,使幼苗期、分蘖期和孕穗期非光化学猝灭参数（qN）显著提高了8.64%、4.86%、6.09%,使幼苗期和孕穗期最大光化学量子产量（Fv/Fm）,PSII电子传递速率（ETR）,实际原初光能捕获效率（ΦPSII）,光化学猝灭参数（qP）显著降低,幼苗期、孕穗期降幅依次为Fv/Fm（3.01%、6.88%）、ETR（8.40%、10.24%）、ΦPSII（8.39%、12.23%）、qP（3.79%、12.55%）;pH 3.5、pH 2.5酸雨不同程度地显著降低了各生育时期Fv/Fm、ETR、ΦPSII、qP,幼苗期和孕穗期qN,显著提高了各生育时期Fo,且随酸雨pH值降低,变化幅度增大。同时,pH 4.5或pH 3.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为灌浆期＆lt;幼苗期＆lt;分蘖期＆lt;孕穗期;pH 2.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为分蘖期＜幼苗期＜灌浆期＜孕穗期。总之,酸雨胁迫强度与水稻叶绿素荧光参数存在剂量-效应关系,酸雨持续胁迫会对不同生育时期水稻光合作用造成影响,并且不同生育时期水稻光合作用对酸雨胁迫敏感性存在差异,这些是评价酸雨胁迫对植物影响时需考虑因素。     

麝香酮和镉单一与复合污染对金鱼藻的生态毒理效应研究

为从生物化学角度探讨一种新型污染物———麝香酮与镉(Cd)单一和复合污染的生态毒理效应,以金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)为研究对象,分析了不同浓度麝香酮和Cd在水中单一与复合污染对金鱼藻叶片中抗氧化系统酶,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT),脂质过氧化最终产物丙二醛(MDA),可溶性蛋白(SP)和叶绿素含量的影响.结果表明:在单一麝香酮和Cd暴露下,SOD活性第1天均显著降低,而第7天在低浓度污染物的胁迫下呈升高趋势;金鱼藻受麝香酮和Cd胁迫的第1天,POD酶活性分别呈升高和降低趋势;麝香酮浓度为0.05mg·L-1或Cd浓度为0.01mg·L-1时,金鱼藻叶片中的CAT活性变化表现为显著的毒物兴奋作用;用两种污染物单一或复合处理第7天,金鱼藻叶片中的MDA和叶绿素含量可以作为评价麝香酮或/和Cd污染水体环境的敏感指标;SP在这两种污染物胁迫下处于能量及脂蛋白的补偿和应激蛋白的合成两方面的得失平衡过程中,故其含量与处理浓度之间无显著相关关系;复合污染中低浓度的麝香酮和Cd复合对金鱼藻表现为拮抗作用,高浓度的复合表现为相加或协同作用.     

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。     

水合欢对重金属Cd、Pb的耐受性及吸收富集特性

土壤重金属污染一直以来备受关注,作物能够吸收重金属从而对人体健康产生威胁,利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点。本研究以一种水生豆科作物水合欢(Neptunia olerace)为研究对象,采用盆栽实验,研究水合欢对不同浓度Cd (0、50、100、180 mg·kg~(-1))、Pb (0、500、1 000、1 800 mg·kg~(-1))的耐受能力及吸收与富集情况。结果表明,(1)在Cd胁迫下,水合欢表现出一定的耐受性,生物量和植株长度与对照相比均显著降低(P0.05),可溶性蛋白、叶绿素以及根和茎中的MDA含量与对照均无显著差异,叶片中CAT活性显著提高(P0.05),但根中CAT、茎中SOD和叶片中POD活性及叶中MDA含量均先降低后升高;(2)在Pb胁迫下,水合欢表现出很强的耐受性,水合欢生物量、植株长度、可溶性蛋白、叶绿素和MDA含量与对照均无显著差异,但叶片中CAT活性显著提高(P0.05),根和茎中SOD、茎中CAT和叶片中POD活性均先降低后升高(P0.05);(3) Cd浓度为50、100、180 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.28、0.32和0.29,转运系数分别为0.05、0.06和0.08; Pb浓度为500、1 000、1 800 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.02、0.04和0.02,转运系数分别为0.04、0.08和0.05。水合欢对土壤中Cd、Pb的吸收均未达到超富集植物的标准,但本研究发现水合欢地下部重金属含量远高于地上部重金属含量,且水合欢为直根系植物,根系较浅,容易回收,基于此,可考虑将其与水稻等水生作物进行间套作,这种生产方式既可固氮,又可利用其根系来原位缓解土壤重金属污染对粮食等农产品生产所造成的安全风险。