镉胁迫对大豆花荚期生理生态的影响

为了探讨重金属胁迫对大豆繁殖期生理生态的影响,采用盆栽试验方法,研究了Cd2+胁迫对五月王和日本青两个大豆品系花荚期植株生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD),活性、过氧化物酶(POD),活性和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:(1)低质量分数Cd2+胁迫对2个大豆品系的花荚期植株生物量和植株高度均具有促进作用,但随着Cd2+质量分数的增加转而抑制大豆植株的生物量和高度的增加,且质量分数越高其抑制作用越明显.(2)不同质量分数Cd2+处理对花荚期大豆叶片叶绿素合成具有刺激效应,两个大豆品系结荚期的叶绿素含量随胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋势.(3)短时间、低质量分数的Cd2+胁迫能增强大豆花荚期SOD活性,长时间、高质量分数的Cd2+胁迫能抑制大豆花荚期SOD活性.(4)随着Cd2+质量分数增加,五月王和日本青结荚期POD活性逐渐升高,但其时间效应有差异;随着胁迫时间的延长,日本青花荚期POD活性稳步提高,而五月王在长时间、高质量分数Cd2+胁迫下POD活性降低.(5)随着Cd2+质量分数和胁迫时间的递增,大豆MDA含量呈"先升后降"趋势.(6)大豆五月王和日本青花荚期对Cd2+耐受性存在较大差异,这主要是由二者的遗传学因素不同决定的而不是环境因素.     

成团泛菌(Pantoea agglomerans)对镉胁迫下蒌蒿耐受性的影响

为探讨功能微生物对镉(Cd)胁迫下蒌蒿耐受性的影响,以成团泛菌(Pantoea agglomerans)J2为对象,通过盆栽试验,研究不同Cd处理水平下J2菌对蒌蒿生长、生理、Cd富集转运与根际微生态的影响。结果表明:J2菌可显著促进蒌蒿株高、地上部干重、地下部干重、总生物量及根冠比的增加。在J2菌的作用下,蒌蒿叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加,丙二醛(MDA)含量明显减少。J2菌可显著促进蒌蒿对Cd的富集转运,蒌蒿地上部、地下部与总Cd含量均显著增加,地上部生物富集系数(BCF)明显大于地下部,转运系数(TF)相比于对照增加了7.5%~37.4%。J2菌可显著增加蒌蒿根际土壤细菌、放线菌数量及微生物总量,明显减少真菌数量。研究表明成团泛菌J2对蒌蒿生长、生理、Cd富集转运与根际微生态可产生积极影响,在一定程度上可提高蒌蒿植株对Cd的耐受性。     

萘乙酸和Zn对大豆Cd胁迫伤害的缓解效应

为探讨植物生长调节剂对大豆Cd胁迫伤害的缓解效应,采用营养液培养试验方法,研究了喷施萘乙酸(NAA)和加Zn处理对3个Cd胁迫大豆幼苗的影响.结果表明,加Zn和喷施NAA均可降低Cd胁迫大豆幼苗叶片丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)含量,可减轻膜脂的过氧化作用及蛋白质的水解;喷施NAA还可降低Cd胁迫大豆幼苗POD活性,提高硝酸还原酶(NR)活性;加Zn对Cd胁迫大豆幼苗NR活性的降低缺乏抑制作用,但降低沔1101叶片中POD活性,提高湘04-6和特早熟毛豆的POD活性,品种之间表现明显的差异性.     

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。     

镉胁迫对吊兰生长与土壤酶活性的影响

选用观赏植物吊兰进行盆栽试验,研究了吊兰对Cd的耐性、高浓度Cd胁迫对土壤酶活性以及土壤有效态Cd含量的影响.结果表明,随着Cd浓度的不断提高,脲酶活性显著下降.过氧化氢酶和蔗糖酶活性在Cd浓度为10 mg.kg-1的时候均达到了顶峰,而土壤磷酸酶活性则在Cd浓度为50 mg.kg-1的时候最大.4种土壤酶对重金属的敏感顺序为:脲酶>磷酸酶>蔗糖酶>过氧化氢酶.吊兰对Cd具有很强的耐性,在1500 mg.kg-1Cd胁迫浓度范围内,吊兰对Cd的耐性指数均大于50%.土壤有效态Cd与土壤Cd添加量和土壤酶活性呈显著相关性,可将土壤有效态Cd含量和土壤酶活性这两类指标作为镉污染土壤的评价指标.     

镉、铜、铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应(Ecotoxicological Effect of Cd-Cu-Pb Compound Pollution on Loquat Soil Microbe)

以土壤微生物生化过程与数量、土壤酶活性为指标,通过正交实验,在室内培养条件下探讨了Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,1)Cd、Cu、Pb复合污染可显著降低土壤脲酶、蔗糖酶活性,对土壤过氧化氢酶和磷酸酶则表现出协同抑制或激活效应,不同重金属对土壤酶抑制效应顺序为Cd>Cu>Pb,土壤脲酶、蔗糖酶活性可作为指示土壤Cd、Cu、Pb复合污染程度的预警指标;2)不同微生物对Cd、Cu、Pb复合污染的敏感性为:细菌>放线菌>真菌,对微生物种群数量的影响强度为Cd>Cu>Pb;3)Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物呼吸强度的影响较小,抑制率普遍较低,个别组出现激活作用.     

Zn和Cd胁迫作用对长梗白菜形态和生理性能的生态毒理影响

本文以不同Cd、Zn浓度胁迫下的长梗白菜为研究对象,采用盆栽实验,分析了Cd和Zn胁迫下长梗白菜形态参数(重量、长度、表面积、叶的分形维数)、生理性能的影响以及从土壤中提取Cd和Zn的能力.结果 表明,Cd、Zn胁迫对长梗白菜的生长具有"低促高抑"效应,且共同胁迫对生长的影响大于单一胁迫.在0.6 mg·kg-1 Cd...     

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.     

镉胁迫下柳树5个无性系生理特性的变化

柳树(Salix)以其自己特有的生物学特性,对环境Cd污染具有一定的吸收蓄积能力.以5个金丝柳无性系为材料,用盆栽方法研究了镉胁迫对柳树生理特性的影响,以主成分分析法分析7个生理指标的重要性,并以隶属函数法评价了金丝柳5个无性系镉耐性的强弱.研究结果表明,在10～150 mg.kg-1镉胁迫范围内,金丝柳5个无性系生理变化程度不同,但变化规律基本一致.在Cd胁迫下,金丝柳各无性系植株生长受到抑制;叶绿素质量分数降低;叶片细胞膜透性和游离脯氨酸积累量增加,丙二醛和可溶性蛋白质量分数降低.主成分分析表明本试验中选取的5个成分在评价柳树Cd耐性方面有重要作用,它们分别是地径生长率、叶绿素质量分数、MDA质量分数、脯氨酸质量分数和可溶性蛋白质量分数.用隶属函数法以评定金丝柳5个无性系Cd耐性的强弱顺序为4号＞6号＞5号＞7号＞2号.     

Cd对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)主要组织器官SOD和POD同工酶的影响

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)的方法,研究了5种浓度的镉(Cd:7.25,14.5,29,58,116mg/L)对河南华溪蟹(Sinopotamonhenanense)肝胰腺、鳃和心脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)同工酶的影响。结果显示,在实验剂量范围内,随着Cd浓度的增加,肝胰腺和鳃中SOD同工酶和POD同工酶有显著的变化,包括新酶带的出现和酶带强度的变化.Cd对肝胰腺和鳃中SOD同工酶具有明显的激活效应,但是对POD同工酶却有抑制作用.Cd对心脏中SOD同工酶的影响不明显,基本没有变化,但却可以抑制POD同工酶的相对活性,包括酶带数和酶带强度的变化.表明SOD和POD同工酶的变化可以灵敏地反映Cd对河南华溪蟹的胁迫程度及毒性大小.     

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。     

镉在北京褐潮土中对玉米幼苗及其根际微生物的毒性效应

通过温室盆栽实验,研究了镉在北京褐潮土中对玉米(品种郑单958)幼苗的毒性效应及其生物富集特性,并通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,探讨了镉对玉米根际微生物群落结构的影响。结果表明,高浓度(>100mg·kg-1)镉对玉米幼苗的生长发育有明显的抑制作用,北京褐潮土中镉引起玉米幼苗株高下降1/2的效应浓度(EC50)为654.6mg·kg-1,引起玉米根部和地上部干质量下降1/2的EC50分别为323.6和110.2mg·kg-1,玉米幼苗地上部生物量(干质量)可作为评价重金属生态毒性的适宜终点。玉米幼苗对镉有一定的吸收累积效应,镉在玉米幼苗各组织中的浓度分布为根>茎>叶,其中根部对镉有一定的富集作用(生物富集系数BAF>1)。镉污染可引起玉米根际微生物群落结构发生改变,高浓度(1000mg·kg-1)镉可导致部分微生物种群数量减少甚至完全消失,表明镉污染可对植物幼苗、植物根际微生物以及植物-微生物之间的相互作用造成重要的干扰和威胁。     

Cd胁迫下As污染土壤对农作物生长及农产品安全性的影响

采用盆栽实验的方法研究了在Cd胁迫下As污染物对水稻(Oryze sativa L.)、大豆(Glycine mdx L .)生长发育及重金属吸收积累的影响,As-Cd污染土壤采用不同改性剂对农产品安全性的影响研究.研究结果表明:单元素As处理与对照相比水稻株高降低了10.3锄、产量下降了9.8%,而大豆株高、产量分别增加了6 cm、36.9%,在实验设计污染物浓度范围内,As对大豆生长发育有刺激作用.As-Cd处理与对照相比水稻的株高、产量分别下降了2.3 cm、1.75%,而大豆株高、产量下降了12 cm、5.6%,As-Cd污染处理抑制了作物的生长发育;As-Cd处理比单元素As处理其水稻籽实、茎叶、根中As含量分别多4.2倍、1.14倍、1.7倍,As-Cd处理比单元素As处理大豆籽实、茎叶、根中As含量分别多4.63倍、2.82倍、1.85倍,Cd元素的存在对水稻、大豆吸收As具有协同作用;采用腐殖酸4%、pH4处理改性措施使土壤中有效态As含量降低,降低了As对农作物的健康风险.     

Cd对野茼蒿种子发芽的影响

为了研究重金属Cd在野茼蒿生长初期所产生的毒性效应,本文以野茼蒿种子为实验材料,分别设定了低浓度组(0、0.2、0.5、0.8、1.0和5.0 mg·L-1)和高浓度组(0、10、25、50和100 mg·L-1)2组实验,对在Cd胁迫作用下野茼蒿种子的萌发生长进行了研究.结果表明:在低浓度(＜5 mg·L-1)下,C...     

镉对3株不同地点生长的大麻生长及矿质元素吸收的影响

为了研究镉胁迫对不同大麻生长的影响,以来自山西的大麻M1和来自甘肃的大麻M2、M3为材料,通过土培盆栽试验,研究了镉胁迫对大麻SPAD值、光合参数、不同组织碳水化合物含量和矿质元素含量的影响及不同地点株间差异。结果表明:镉胁迫显著降低大麻SPAD值,及其光合能力,且不同植株间存在显著差异,M1受抑制严重;镉胁迫使大麻地上部蔗糖和总可溶性糖含量显著升高,根系、叶片和籽粒淀粉含量显著降低。镉含量分析结果显示,镉主要滞留在根系中,其中M1镉积累量最高;镉胁迫显著抑制了大麻M1根系对锰和铜元素的吸收,同时也影响了其在地上部各器官的分配和积累,降低了M3对锌元素的吸收。镉对大麻的影响因大麻不同植株间及组织部位而异。     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收.近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注.通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响.小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验.结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著.经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.     

The Impact of the Hyperacid Ijen Crater Lake. Part I: Concentrations of Elements in Crops and Soil

In Asembagus (East Java, Indonesia) irrigation water is contaminated with effluent from the hyperacid Ijen Crater Lake resulting in a low pH and high levels of various elements. As a first step towards a risk assessment, locally produced food items (rice, maize, cassava leaf, cassava root, peanuts) were collected and concentrations of As, B, Ca, Cd, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn were compared to samples from a reference area and with literature values. Further, concentrations in rice were compared to total soil concentrations in paddy fields. Compared to the reference area, food items produced in the contaminated area had increased levels of Cd, Co, Ni and Mn in particular, while levels of Mo were lower. In contrast, total soil concentrations of Cd and Mn in particular have decreased whereas especially Mo was increased. In combination with the observed soil acidification, it is likely that the bioavailable concentration of most elements in the contaminated soil is higher (except for Mo) due to an increased weathering rate and/or input via the contaminated irrigation water. In terms of human health, concentrations in foods were generally within normal literature values. However, it was observed that essential elements (in particular Fe) known for their inhibitory effects on e.g. Cd and Mn toxicity did not accumulate in crops whereas Cd and Mn did.     

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.     

利巴韦林对4种作物种子发芽的影响

利巴韦林作为一种强效抗病毒药物在畜禽养殖业中应用广泛,有着较高的生态环境风险。采用室内培养箱培养的方法,研究了利巴韦林对4种作物(小麦、白菜、萝卜和番茄)的种子发芽、根伸长和芽伸长的影响。结果表明,利巴韦林对4种作物的种子发芽率影响不大,但其浓度与4种作物的根伸长及芽伸长抑制率显著相关(P<0.01或P<0.05),作物的根伸长比芽伸长对利巴韦林的胁迫更敏感。土壤中利巴韦林浓度与4种作物根伸长抑制率之间呈现正相关关系。根伸长的抑制率达到10%所对应的利巴韦林浓度(IC10)分别为:IC10(白菜)=4.25mg·kg-1,IC10(番茄)=29.7mg·kg-1,IC10(萝卜)=33.2mg·kg-1,IC10(小麦)=49.4mg·kg-1。可以看出,4种作物对土壤中利巴韦林胁迫的敏感性依次是:白菜>番茄>萝卜>小麦。从利巴韦林对4种作物的根伸长和芽伸长抑制率综合来看,小麦对利巴韦林的耐受性最强,而白菜对利巴韦林最敏感。