镉胁迫下两种不同小白菜的生长、镉吸收及其亚细胞分布特征

通过室内溶液培养试验,研究了镉（0.5 m·gL-1、5.0 m·gL-1）胁迫对两个不同镉耐性小白菜品种上海青（Cd敏感型）和杭油冬（Cd耐性）的生长、Cd吸收及亚细胞分布的影响.结果表明,高Cd胁迫10 d后两个小白菜生长受到严重抑制,植物地上部和地下部Cd含量随着Cd处理浓度的增加而增加,且Cd主要积累在植物的根...     

生长介质中CaCO3质量分数及水分状况与HCO3-的关系

探讨生长介质中CaCO3质量分数(g/kg)与HCO3^-质量摩尔浓度(mmol／kg)之间的定量关系，以及HCO3^-产生过程中水分条件所起的作用。培养试验结果表明，生长介质中CaCO3质量分数一旦达到较高水平，将对作物生长产生明显的不利影响。介质中CaCO3质量分数与HCO3^-质量摩尔浓度之间未表现出显著的正相关关系；但HCO3^-质量摩尔浓度随着水分含量增加而显著增加，尤其是过饱和的水分条件能使HCO3。质量摩尔浓度大幅度增加。随CaCO3含量增加，培养介质的pH值并未产生明显变化，水分状况对介质pH值的影响也不显著。供试条件下CaCO3在介质中的淋溶量随着供水量的增加而增加。     

土霉素对小麦毒性效应的品种间差异

为了研究土霉素对小麦毒性效应的品种间差异,收集了63个小麦品种,根据土霉素对小麦种根影响的试验结果,从中筛选出对土霉素耐性相差最大的两个小麦品种,探讨了土霉素对这两个小麦品种叶片叶绿素含量的影响.结果表明:1)小麦对土霉素的耐性存在品种间差异,在供试的63个小麦品种中,核优1号对土霉素最敏感,而烟农21对土霉素最不敏感,二者的EC50值分别为1.25和54.21mg·L-1;2)土霉素处理能够显著降低小麦叶片叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素的含量,其中对土霉素敏感品种核优1号的抑制显著高于不敏感品种烟农21;3)就同一品种而言,土霉素胁迫条件下,叶片叶绿素a的降低程度明显高于叶绿素b,叶片叶绿素a/b的比值显著降低.土霉素对敏感品种核优1号叶绿素a/b比值的影响显著弱于不敏感品种烟农21.     

Zn2+对藻类生物膜生长生理特性影响研究

利用自制的简易生物膜反应器,在3500 lx的光照和14∶10的光暗比下,以Zn2+为模式重金属,利用模拟氮磷废水驯化培养鞘藻（Oedogonium sp.）使其形成藻类生物膜,研究不同Zn2+浓度对鞘藻形成的藻类生物膜生长及生理特性的影响。综合考虑藻类对Zn2+的耐受范围,选定模拟氮磷废水中Zn2+5个质量浓度水平：1.0、3.0、5.0、10.0、20.0 mg·L-1,定时从反应器中取一定量的藻类生物膜,测定以下生理生化指标：叶绿素、超氧化物歧化酶（SOD）、硝酸盐还原酶（NR）、蛋白质及胞外多聚糖,并以藻细胞干质量为基准。研究结果表明：藻类生物膜对Zn2+有一定的耐受性,且质量浓度为5 mg·L-1的Zn2+对藻类生物膜的生长有明显的促进作用,但当质量浓度增大至20 mg·L-1时,藻体大量死亡,藻类生物膜生长明显受到抑制。Zn2+质量浓度为3 mg·L-1的实验组对鞘藻的叶绿素含量有明显的促进作用,而当Zn2+质量浓度为20 mg·L-1时,鞘藻内的叶绿素含量明显减少。不同Zn2+质量浓度对鞘藻的生理生化指标也表现出不同的作用,其中SOD含量随着Zn2+质量浓度的升高明显受到抑制;10 mg·L-1的Zn2+对NR有明显的促进作用;各实验组蛋白质含量在实验初期均有增加,但随之又均有降低;在实验前2 d,20 mg·L-1的Zn2+对胞外多聚糖有明显的促进作用,其含量为对照的1.4倍。以上现象均表明藻类生物膜在重金属的作用下其生长代谢会发生一定的变化,使藻类生物膜能够在一定重金属浓度范围内较好地生长,为藻类生物膜的进一步利用奠定理论基础。     

锌胁迫下宽叶山蒿的耐性与富集特征

采用室内盆栽试验研究宽叶山蒿(Artemisia stolonifera)在Zn胁迫条件下的耐性和富集特征.结果表明,当w(Zn)≤500 mg·kg-1时,宽叶山蒿株高、根长和生物量均先随土壤中Zn浓度的升高而增加,之后则随Zn浓度的升高,Zn对宽叶山蒿的胁迫作用渐趋明显.与对照相比,当w(Zn)为1 500～3 500 ng·kg-1时,宽叶山蒿根部POD活性显著增大,当w(Zn)为3 500 mg·kg-1时,根部CAT活性显著增大;而叶片POD和CAT活性整体变化较不明显.宽叶山蒿根部和地上部w(Zn)最大值分别为999和3214mg·kg-1,对Zn的最大富集量分别为3.40和17.33 mg·盆-1.宽叶山蒿地上部对Zn的富集系数和迁移系数分别为0.26～0.82和0.65 ～1.05.可见,宽叶山蒿是一种对Zn具有较强耐性和富集潜力的植物,可用于Zn污染土壤的修复.     

外源Cd对小白菜吸收与分配Cd、Zn的影响

采用盆栽试验研究外加Cd处理下红沙泥田和乌栅土中小白菜(Brassica chinensis L.)[四月慢(SYM)和高梗白(GGB)]对Cd、Zn的吸收与分配规律.结果表明:(1)小白菜对Cd、Zn的吸收积累受土壤类型、蔬菜品种和外源Cd剂量的影响,四月慢吸收Cd能力比高梗白强,外加Cd处理、土壤、品种间的正交互作用使小白菜植株Cd/Zn比值提高;(2)小白菜食用部位Cd/Zn比值并不服从于植株对Cd、Zn的总吸收量之比,而是取决于其在根和地上食用部位中的分配,Cd的地上部分配系数为56.3%～71.1%,而Zn则为77.6%～80.6%.在一定Cd处理水平下,地上部Cd分配系数下降,而Zn分配系数无明显变化,从而减缓了Cd/Zn比值升高的趋势,使小白菜地上部受Cd毒害的风险性降低;(3)2种小白菜对Cd和Zn的吸收动态随生长时间不同而异,Cd积累量随时间延长呈不断增加趋势,而对Zn的吸收积累能力自苗期后缓慢降低.这种差异使小白菜生长后期Cd/Zn比值升高,从而提高了小白菜Cd暴露的潜在风险.此现象在红壤加Cd处理下表现尤其明显.     

高Cu、高Zn对白星花金龟幼虫的毒性作用

Cu(铜)和Zn(锌)是环境中最常见的重金属污染元素,为探究其对白星花金龟幼虫的毒性,采用滤纸接触法、人工土壤法和菌渣培养法研究了高Cu、高Zn对白星花金龟幼虫的生长及氧化胁迫效应。结果表明,滤纸接触法和人工土壤法中试验浓度Cu、Zn对白星花金龟幼虫死亡率无明显影响。菌渣培养法中虫体的取食抑制率和体重增长抑制率均与Cu、Zn浓度呈显著性正相关关系;Cu处理诱导了虫体可溶性蛋白含量的增加,抑制了SOD(超氧化物歧化酶)、GST(谷胱甘肽转移酶)的活性和MDA(丙二醛)的产生,对CAT(过氧化物酶)活性没有显著影响;Zn浓度为3 500和5 000 mg·kg-1的处理组可溶性蛋白含量被显著诱导、MDA含量被显著抑制,浓度为2 000和6 500 mg·kg-1处理组的SOD活性被激活(P0.05),Zn胁迫未对CAT、GST活性造成明显影响。表明Cu、Zn污染对白星花金龟幼虫生长具有毒性效应,在评价高浓度的重金属污染对虫体的毒性作用时,不能仅采用SOD、CAT、GST等指标作为标志物,需要综合其他指标进行分析。     

镉胁迫对两品种水稻生长及抗氧化酶系统的影响

水稻Oryza sativa L.被认为是Cd吸收最强的大宗谷类作物,本研究采用网室盆栽实验研究2个籽粒镉积累水平不同的水稻品种（中浙优1号、高Cd品种和J196、低Cd品种）,研究不同浓度Cd处理对水稻幼苗生长和抗氧化酶系统的影响。结果表明：高Cd水稻品种的Cd耐性高于低Cd水稻品种,表现为前者体内的MDA含量低于后者,而SOD、CAT、POD活性高于低Cd品种;在Cd胁迫下,高Cd品种的SOD 活性、CAT活性随Cd处理浓度增加先增后降,在10 mg·kg-1时达到峰值,POD活性则为先降后增,在Cd浓度为5 mg·kg-1时达到峰值;而低Cd品种随着外源Cd浓度增长,3种酶活性在25 mg·kg-1达到峰值,除SOD比对照降低外,CAT和POD分较对照升高38.07%和62.10%,表明在本试验处理下,Cd胁迫下,两品种中3种抗氧化酶保护作用不同,高Cd品种CAT的保护性最强,低Cd品种POD的保护作用最强。但本研究对两品种生长性状的研究却发现,高Cd品种的根系耐受指数及根系鲜质量显著低于低Cd品种,这可能和水稻对Cd的耐受原因多元化,且本实验条件下的Cd处理未产生植株生长抑制,Cd敏感品种自身的保护机制有关。     

会泽铅锌尾矿区自然生长的3种豆科植物铅锌耐性的研究

为了解会泽铅锌尾矿区自然发生的豆科植物对重金属的耐性,研究了该地区自然发生的3种豆科植物在Pb2＋/Zn2＋单盐和双盐胁迫下种子萌发及其幼苗生长的情况。研究表明：在本实验所设的浓度范围内,Pb2＋/Zn2＋单独胁迫时,对供试植物种子及幼苗的生长主要表现为抑制作用,除苕子（Vicia Cracca L.）外,金属离子的质量浓度越大抑制作用越强;Pb2＋/Zn2＋共同胁迫时出现复杂的交互作用。对于苕子的种子及幼苗的生长,Pb2＋/Zn2＋呈现明显的相互加强抑制作用;对于其它2种植物,当Zn2＋浓度在低质量浓度时,Pb2＋似乎对Zn2＋抑制有缓解作用,同样当Pb2＋浓度在低质量浓度时,Zn2＋似乎对Pb2＋抑制有缓解作用,但是当Pb2＋/Zn2＋高浓度时,Pb2＋/Zn2＋呈现明显的相互加强抑制作用。不论是单盐还是双盐,苕子对的耐性最强,其次为白三叶（Trifolium repens L.）,紫花苜蓿（Medicago sativa L.）最弱。会泽铅锌尾矿区重金属含量高是该区植被恢复的最大障碍,进一步研究植物对Pb2＋及Zn2＋的耐受性对于铅锌尾矿区的植被恢复有极其重要的意义。     

蜈蚣草对Pb、Zn复合污染的响应

为探明蜈蚣草修复重金属复合污染土壤的能力,本实验利用水培实验研究Pb、Zn交互作用下蜈蚣草对Pb、Zn积累变化以及蜈蚣草对Pb、Zn的解毒机理.实验结果显示,在Pb、Zn复合污染情况下,重金属Zn在0—10 mg.L-1下可促进蜈蚣草根、茎对Pb的富集能力,降低蜈蚣草对Pb的转运能力;而Pb则促进蜈蚣草对Zn的转运系数,提高蜈蚣草茎、叶对Zn的富集能力,并呈现出蜈蚣草对Pb的富集能力大于对Zn的富集能力.实验结果进一步显示,随着重金属复合暴露浓度增加,蜈蚣草叶绿素含量先上升后下降,丙二醛含量先下降后上升,淀粉、蔗糖、O2-含量则逐渐上升.这说明淀粉、蔗糖、O2-.等具有一定的解毒作用,能增强植物对重金属的抗性.实验结果还显示,蜈蚣草对Pb、Zn具有较强的耐性和富集能力,可利用蜈蚣草修复Pb污染土壤以及低Zn浓度的Pb-Zn复合污染土壤.     

水稻磷效率差异的生理生化特性

以磷效率差异显著的IR71379—2B—10—2—3-1(磷低效型)、IR7133l-2B-2-1(中间型)及IR74(磷高效型)3个品种为供试材料，采用水培法研究了它们对磷的吸收效率、运输效率及植株体内磷的利用效率，进而研究了其对低磷胁迫的根系形态学和生理生化机制的适应性反应．结果表明：水稻磷效率的高低是由基因型对磷的吸收效率，运输效率及利用效率综合作用的结果．磷高效基因型IR74和磷效率表现为中间型的IR71331-2B-2-1具有高的磷吸收效率．旺盛的根系生长，高的根系活力，Km、Cmin小，Imax大及相对酸性磷酸酯酶(APase)活性高等是水稻对磷高效吸收的特征．但品种不同特征也有别，本试验中的IR74对磷高的吸收效率主要是由于根系生长旺盛，根系吸收面积大所致，而IR71331-2B-2-1高的磷吸收效率则主要缘于根系活力强，Imax大．低磷胁迫下，叶片中核糖核酸酶的活性也大大升高，约是对照的10～15倍，但品种间无显著差异．图2表6参21     

作物地上部氨排放及对大气氮沉降的吸收

为研究作物地上部分氨排放以及对大气氮沉淀的吸收情况,以水稻(Oryza saliva L.)品种武运粳7号和小麦(Triticumaestivum L.)品种扬麦15为例.在盆栽条件下,利用~15N同位素示踪技术,采用探索性的研究方法,初步分析了水稻成熟期植株NH_3排放和小麦植株直接吸收的大气沉降氮.结果表明,土培的水稻品种武运粳7号地上部植株成熟期排放氨氮(NH_3-N)量约占当季总施氮(N)量的(0.50±0.21)%;收获后水稻植株不同部位~(15)N丰度值以根部最高,茎叶次之,籽粒最低,这与植株体内养分的运移顺序变化一致;贫化~(15)N小麦砂培试验测定的包括植株直接吸收在内的大气氮沉降数量为N(14.8±4.3)kg·hm~(-2),低于国外类似方法以其它作物作为研究对象的测定结果.     

重金属在土壤-水稻体系中的分布、变化及迁移规律分析

以佛山市南海区小塘镇和高明区杨梅镇的标准农田为研究对象,分析重金属在土壤和水稻植株不同部位的分布及其随时间变化、迁移规律。结果表明:重金属被水稻吸收以后,多数仍滞留在土壤里,只有少量向地上部分迁移。重金属在水稻植株不同部位的质量分数分布由大到小的次序为:根→茎→籽→叶。水稻地上部分中4种重金属元素分布由大到小的次序是:Zn→Cu→Pb→Cd。水稻分蘖期重金属在根、茎和叶的积累量达到最大,随着时间的延续,在根部积累的重金属就越来越少,茎和叶积累的重金属在拔节期降至最小,随后又慢慢上升。4种重金属在水稻植株中的迁移能力由大到小依次为:Cd→Zn→Cu→Pb,但也有个别情况是Cu的迁移能力大于Zn。     

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。     

根表铁膜的形成和添加硒对水稻吸收转运无机汞和甲基汞的影响

为了研究根表铁膜和硒对水稻吸收、转运不同形态的汞的影响,用Fe2+溶液诱导根表形成铁膜后,将水稻植株分别暴露于无机汞(Hg Cl2)、甲基汞(Me Hg Cl)、无机汞和亚硒酸钠(Hg Cl2+Na2Se O3)混合溶液、甲基汞和亚硒酸钠(Me Hg Cl+Na2Se O3)混合溶液的培养液中继续培养72 h。用DCB(dithionite-citrate-bicarbonate)提取根表铁膜,并用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定DCB溶液中Fe、Hg含量及水稻根、茎叶中Hg含量。结果表明:水稻根表铁膜对Me Hg Cl和Hg Cl2均有吸附,对Me Hg Cl的吸附作用高于Hg Cl2。根表铁膜的形成显著降低了汞暴露水稻根、茎叶中汞的含量;铁膜的形成也显著降低了Hg Cl2和Me Hg Cl从水稻根部到茎叶部分的转运效率。硒的存在可增加铁膜对Hg Cl2和Me Hg Cl的吸附,降低水稻对Hg Cl2和Me Hg Cl的吸收和转运。研究结果表明:根表铁膜和硒单独或联合作用能显著抑制水稻对无机汞和甲基汞的吸收和转运,进而可以减少汞在稻米中的蓄积。研究的开展对于提高汞污染区稻米的质量和保证粮食安全具有一定的现实意义。     

磷胁迫对水稻基因型根系形态及吸收铁锰铜锌的影响

采用营养液培养方法研究了缺磷胁迫下4种水稻基因型(90-90—1、金23A、90-68-1、CDR22)的根系形态变化情况及其吸收微量元素铁、锰、铜、锌的影响。结果表明，(1)磷胁迫下，每个基因型在磷胁迫下其根系形态发生了明显变化、如根长、根冠比均呈增加趋势，并且根表有红棕色铁氧化物膜包被。(2)磷胁迫下根系形态的变化影响了水稻对生长介质中铁、锰、铜、锌的吸收：正常水稻植株中铁、锰、锌的含量高于磷胁迫植株，其中磷营养状况对水稻吸收铁、锰影响最明显；而磷营养状况对水稻植株铜含量的影响与铁、锰、锌正好相反，且影响程度较小。     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜及其各部位砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,以耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012为材料,通过土培试验,研究水分、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤中水稻根表铁膜以及植物体内砷分配的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)明显减少水稻根表铁膜量,降低铁膜、根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量。与30mg·kg-1P2O5相比,180mg·kg-1P2O5能明显减少两个品种水稻的根表铁膜量以及根系和秸秆中的砷含量;对耐低磷品种铁膜砷含量影响不大,但显著降低磷敏感品种铁膜砷含量;在50mg·kg-1砷处理中增加磷用量对水稻颖壳砷含量影响不大,在100mg·kg-1砷处理时能显著降低颖壳砷含量;增加磷用量可明显增加耐低磷品种的精米砷含量,降低磷敏感品种的精米砷含量。水、磷交互效应主要受水分效应的影响。加砷处理后,相同处理下耐低磷品种的根表铁膜量和铁膜中的砷含量显著高于磷敏感品种,而根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量则相反。研究表明,可以通过节水灌溉,并根据砷污染程度和植物磷营养特性确定适当的磷肥用量,从而减少砷在水稻体内的累积,提高食品安全。     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻（OryzasativaL．）根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23—184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0．92％～14．8％、1．61％～16．3％、2．57％～20．3％、1．52％-17．2％和3．71％～32．8％,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2．55％-31．2％、1．44％～21．4％、1．78％～27．2％、2．16％～23．4％和8．14％～52．9％;此外,23．184μmol·L-1的镨处理对直径≤1．0mm的根长和根表面积、直径0．5mm〈D≤1．0mm的根体积影响较大,其分别提高了0．9％～24．3％、1．9％。32．6％、0．4％～33．2％,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。     

接种丛枝菌根真菌(Glomus mosseae)对旱稻吸收砷及土壤砷形态变化的影响

采用接种和不接种菌根真菌(Glomus mosseae)两种模式,研究了菌根真菌对旱稻中砷积累的影响。结果表明接种菌根真菌能够明显提高旱稻地上部磷的含量(对照0.84g·kg-1,接种2.23g·kg-1)和地下部(对照0.76g·kg-1,接种1.04g·kg-1)对磷的吸收;降低地上部(对照2.40mg·kg-1,接种0.69mg·kg-1)和地下部(对照8.90mg·kg-1,接种4.87mg·kg-1)中砷的积累;提高磷从地下部向地上部的转运能力,从而有效抑制了砷从地下部到地上部的传输。进一步研究发现,菌根真菌还可以降低土壤溶液中AsIII和总砷含量,即菌根真菌能够降低水稻可获得的砷含量,从而减少砷对人体健康的威胁。     

锌铬复合污染对水稻根系可溶性糖代谢的影响

植物具有逐步适应逆境的能力,在不同生育期对逆境的适应程度不同。可溶性糖是植物碳代谢的主要物质之一,与植物的抗性有密切关系。通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染下,在水稻(Oryza sativa L.)不同生育期,水稻根系可溶性糖的代谢。结果表明,随着土壤中锌、铬质量分数的增加,在水稻不同生育期,其根干质量及地上部分干质量均呈降低的趋势,而根冠比呈现一定的升高趋势;水稻根系可溶性糖含量呈升高的趋势。偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤中锌、铬质量分数与水稻根系可溶性糖含量均呈显著或极显著的偏相关关系。锌在水稻孕穗期及灌浆结实期对水稻根系可溶性糖含量的作用均大于铬,在分蘖期小于铬。这表明在重金属胁迫下,水稻通过增加其根系中可溶性糖含量来协调源流库的关系,从而提高自身对锌铬复合污染的生态适应能力。