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。     

镉在海雀稗体内的分布及化学形态特征

通过盆栽试验,研究了不同浓度(0、1、10、50、100、200 mg·kg~(-1))镉处理下,海雀稗地上部与地下部的生物量受镉胁迫的影响及其体内镉的富集特征,进一步分析低镉处理(1 mg·kg~(-1))和高镉处理(50 mg·kg~(-1))镉在海雀稗根、茎、叶中的化学形态及根、叶中镉的亚细胞分布特征.结果表明,镉浓度≤50 mg·kg~(-1),海雀稗地上部、地下部生物量和耐性系数都未显著下降,海雀稗根部对镉的积累远大于地上部分;海雀稗根系细胞壁中镉含量分配比例50%,其次为可溶部分,高镉处理中细胞壁、可溶部分中镉的分配比例比低镉处理增加6.14%、0.32%,细胞膜部分和原生质体部分镉分配比例下降;海雀稗镉形态主要为氯化钠、醋酸提取态,高镉处理降低了毒性较高的水提取态和乙醇提取态的比例总和,根中氯化钠和盐酸提取态,茎、叶中醋酸提取态、氯化钠提取态增加.研究表明,海雀稗中毒性较低、活性较弱的盐酸提取态、醋酸提取态和氯化钠提取态Cd分配比例增加,根中细胞壁固持和液泡区隔化可能是海雀稗应对镉胁迫的重要耐性机制.     

镉在五节芒(Miscanthus floridulus)不同种群细胞中的分布及化学形态

通过营养液培养,以种子分别来自粤北大宝山矿区和惠州博罗非矿区的2个五节芒种群为试验材料,并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法,比较研究了Cd在2个种群根、茎和叶片中的亚细胞分布及化学形态.结果表明,五节芒2种群各部位的Cd主要富集在细胞壁和以液泡为主的可溶组分,在叶绿体、细胞核和线粒体中的分布较少;2种群根、茎、叶的亚细胞各组分Cd含量由高到低的次序均为:细胞壁组分(F1),可溶组分(F4),细胞核和叶绿体组分(F2),线粒体组分(F3).Cd在五节芒矿区种群根、茎、叶中的含量均显著高于非矿区种群.提高Cd处理质量浓度,对于非矿区种群,Cd在细胞壁(F1)和可溶组分(F4)的分配比例下降,在细胞核和叶绿体组分(F2)与线粒体组分(F3)的分配比例卜升;而对于矿区种群,Cd在细胞壁(F1)的分配比例上升,在可溶组分(F4)、细胞核和叶绿体组分(F2)与线粒体组分(F3)的分配比例下降,细胞壁对Cd的同持作用增强.五节芒2种群根中Cd的化学形态存在着明显差异:低Cd(5 mg·1-1)处理下,矿区种群根中的Cd以水提取态、氯化钠提取态和醋酸提取态为主,各占36.41%、28.15%和17.04%,其它形态所占比例较少;而非矿区种群根中的Cd以氯化钠提取态、水提取态和醋酸提取态所占比例较大,各占31.58%、23.15%和20.85%.提高Cd处理质量浓度,矿区种群根中的氯化钠提取态为优势形态,所占比例提高到41.29%,水提取态所占比例也提高到38.25%.其他提取态所占比例均有不同幅度下降;而非矿区种群根中氯化钠提取态Cd含量比例下降到21.45%,各化学形态的在分配比例上表现为平均化趋势.因此,细胞壁同持、可溶组分的液泡区隔化和向活性较弱的结合形态转移可能是五节芒矿区种群耐Cd的主要机制.     

外加Cd对两水稻品种细胞超微结构的影响研究

为了研究Cd在不同水稻品种(Oryza sativa L.)细胞中的分布位点及其耐Cd的具体表征状况,以子粒Cd积累水平不同的两水稻品种(品种A:中浙优1号,子粒高Cd含量品种;品种C:J196,子粒低Cd含量品种)为材料,进行盆栽实验,设不加Cd处理(CK)和加Cd处理(25mg·kg-1),采用透射电镜技术研究了外加Cd对两水稻品种细胞超微结构的影响.结果表明:Cd处理下两水稻品种的部分根细胞有Cd沉积现象,但不同品种的沉积部位表现不同,品种A主要在液泡边缘而品种C则在细胞壁和细胞间隙,表明不同水稻品种根系的耐Cd机制不同,品种A主要表现为液泡区室化,而品种C主要表现为细胞壁上有特定沉积.水稻叶肉细胞器中的叶绿体和线粒体是对Cd胁迫较为敏感的细胞器,外加Cd对茎叶细胞超微结构造成的伤害主要表现在使叶绿体上淀粉粒消失,叶绿体空泡化,部分线粒体出现肿胀或解体现象,品种C的受害程度高于品种A。     

外加镉对水稻镉吸收、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响

研究不同水稻(Oryza sativa)品种外加Cd处理下镉吸收特征、PCs(主要是非蛋白巯基)的解毒机制及从微观水平探寻亚细胞镉的分布状况,对了解不同水稻基因型的耐Cd机理有重要意义。通过盆栽实验研究了不同外加Cd处理对水稻体内Cd的吸收累积、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响。结果表明,外加Cd胁迫显著诱导根合成NPT-SH,外加Cd及品种差异对水稻体内Cd的吸收具有不同程度的影响,两品种相比,不加Cd处理下,品种J196地上部Cd含量/根系Cd含量的比值高于中浙优1号;当外加Cd浓度达到5 mg·kg-1时,品种A根系向地上部转移的Cd远高于品种C,分为25.7%和7.4%;但在外加Cd处理达到25 mg·kg-1时,两品种间无显著差异。根中NPT-SH的诱导量与水稻根系内Cd的含量变化一致。外加Cd处理下,品种J196根系内NPT-SH含量均高于中浙优1号,从细胞水平上表明中浙优1号可能具有从根系向茎叶的高镉转运能力。同时以差速离心法探究Cd在两杂交水稻品种不同器官的亚细胞分布为根系细胞的Cd大部分存在于细胞壁中,占52.6%~83.2%,少部分存在于细胞可溶部分(细胞质),其镉含量分布的百分率为3.0%~10.1%,且根系细胞壁中J196的分布率高于中浙优1号;表明J196的根系细胞壁的具有较强的固Cd能力;和对照相比,外加Cd促使中浙优1号根系细胞内可溶物向地上部移动,且高Cd处理下,Cd在中浙优1号细胞内溶物的分配率大于J196,从而在亚细胞水平上推测了品种中浙优1号为高转运品种的可能机制。     

Cd胁迫下杂交水稻对Cd的吸收及其动态变化

镉（Cd）是非必需的有毒元素,是农业环境和农产品的重要污染物,易被水稻吸收并在籽粒中积累。不同水稻品种拥有不同的独特基因,导致水稻籽粒吸收积累Cd的能力存在一定的差异。因此,开展不同水稻品种耐Cd特性及其不同生育期的吸收转运效率研究具有重要意义。本文采用水培试验,研究了两个水稻（Oryza sativa L.）品种：D83A/R527（低吸收累积Cd）和辐优838（高吸收累积Cd）在不同质量浓度Cd胁迫下籽粒Cd质量分数及不同生育时期水稻根、茎、叶内Cd的吸收积累量及其动态变化特点。结果表明,两种水稻品种在Cd胁迫下籽粒Cd积累量差异显著,辐优838在1.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下籽粒Cd质量分数就已超过国家食品卫生标准;在1.0~3.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下,D83A/R527籽粒内Cd质量分数仅为辐优838的50~60%。随着Cd处理浓度增加和生育时期推进,两种水稻各部位Cd吸收量均表现为逐渐增加,其增加幅度总体表现为：辐优838〉D83A/R527;不同部位中,根的积累效应最强,叶片吸收积累能力最低,辐优838茎、叶吸收积累效率分别是D83A/R527的1.5~2.0倍左右。在1.0~3.0mg·L^-1 Cd胁迫下,水稻Cd积累差异较为显著的时期为灌浆期,辐优838的根系向茎、叶的转移效率大于D83A/R527,且D83A/R527主要表现为由根系向茎Cd转移效率较高,叶片Cd积累相对较少。灌浆期是水稻籽粒干物质积累的重要时期,也是吸收累积Cd的重要时期,这为筛选低吸收积累水稻品种和调控Cd在水稻籽粒中的吸收累积奠定了重要理论基础。     

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。     

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。     

水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运:田间研究

近年来,稻米Cd、Pb含量超标问题频繁出现,稻米质量安全备受关注。通过在Cd-Pb复合污染土壤上,采用田间试验方法研究了7个水稻(Oryza.sativa L.)品种(宜优673、东联5号、花优63、春优84、浙优18、甬优9号和台粳8号)对土壤Cd和Pb的富集与转运能力,并探讨了影响稻米富集Cd和Pb的因素,以期为Cd、Pb污染农业土壤的安全利用提供依据。研究结果表明,Cd、Pb主要富集在水稻根中,Cd、Pb在各组织中的含量分别表现为根茎叶糙米、根叶茎糙米。糙米Cd、Pb含量分别为0.06~0.18、0.09~0.31 mg·kg~(-1),品种间Cd、Pb含量差异均达显著水平(P0.05);供试水稻糙米中Cd含量均未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017),除台粳8号以外,其他品种糙米Pb含量也未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017)。糙米Cd含量随稻谷产量的升高而升高,糙米Pb含量则随稻谷产量的升高而降低。不同水稻品种对土壤Cd的富集能力表现为:春优84甬优9号浙优18宜优673东联5号、花优63、台粳8号,最大相差2.4倍;对土壤Pb的富集能力表现为:台粳8号宜优673浙优18花优63、春优84、甬优9号东联5号,最大相差3.3倍。高根表铁膜Cd含量促进了水稻根系对Cd的吸收,但高根表铁膜Pb含量则抑制了根系对Pb的吸收。糙米Cd含量随Cd在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数的升高而升高(P0.01),但糙米Pb含量与Pb在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数无明显相关(P0.01)。台梗8号是低产低Cd累积品种,东联5号为高产低Cd积累品种,东联5号和甬优9号为高产低Pb积累品种,在Cd污染、Pb污染或Cd-Pb复合污染的农田上可以酌情选种。     

高、低Cd积累水稻和小麦籽粒中Cu、Zn的富集特性

Cu、Zn含量过低不仅直接关系到稻麦植物的生长发育和籽粒的营养品质,而且与人类的饮食健康密切相关。采集我国水稻优势产区典型土壤,选择Cd高、低积累性明显不同的水稻和小麦品种各2个,通过温室盆栽试验研究稻-麦轮作体系下植物可食部分Cu、Zn吸收性差异。结果表明,高、低Cd积累水稻糙米Cu平均含量分别为5.07和5.75 mg·kg~(-1),Zn平均含量分别为42.10和33.60 mg·kg~(-1),品种间差异显著(P0.05);高、低Cd积累小麦籽粒Cu平均含量分别为4.37和4.94 mg·kg~(-1),Zn平均含量分别为34.40和35.40 mg·kg~(-1),差异不显著。高、低Cd积累小麦籽粒Cu、Zn含量差异不显著,可能与小麦籽粒Cu、Zn变异系数大多属于强变异有关。稻麦籽粒对Zn的富集系数均高于Cu;对于东北地区土壤,高和低Cd积累水稻糙米Cu、Zn富集系数分别为0.31、0.73和0.41、0.64,而高和低Cd积累小麦Cu、Zn富集系数分别为0.19、0.44和0.22、0.42,即糙米Cu、Zn富集能力显著高于小麦。因此,与小麦相比,在北方种植水稻能更有效地提高Cu、Zn在作物中的富集。上述结果表明,从稻麦的安全品质和营养品质方面考虑,种植高、低Cd积累稻麦不会导致Cu、Zn含量过低而引起营养失衡。     

孔雀草对镉胁迫的响应及其积累与分布特征

采用营养液培养法研究了不同浓度的Cd(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)对孔雀草叶片光合色素和丙二醛含量以及Cd积累量、亚细胞与化学形态分布的影响.结果表明,随着营养液Cd浓度的增加,叶片光合色素含量呈先升后降趋势,丙二醛含量则呈线性递增趋势,高浓度Cd处理(≥0.1 mmol·L-1)对孔雀草产生了显著的胁迫响应.Cd主要贮存于可溶组分中,根系中占50.91%—66.40%,叶片中占39.09%—60.52%;其次为细胞壁,细胞器中的镉比例较低.随着Cd处理浓度的增加,Cd在根系细胞壁中的贮存比例呈增加趋势.液胞区隔化和细胞壁固持是孔雀草应对Cd胁迫的重要耐性机制.根系中的Cd主要以乙醇提取态存在,占27.62%—70.46%,叶片中Cd主要以去离子水提取态和氯化钠提取态存在,两者合计占58.91%—71.09%.叶片中活性态Cd含量显著低于根系,显著降低了地上部Cd的积累,也显著降低了Cd对地上部的胁迫作用.     

NaCl胁迫下苋菜中镉的亚细胞分布及转运研究

中国大面积的农田土壤面临盐渍化和重金属的双重污染。探索盐分胁迫下作物可食部分的重金属累积特征将为保障农产品安全提供科学依据。本文主要从镉的亚细胞分布和离子选择性角度探讨盐分胁迫对苋菜（Amaranthus mangostanus L.）镉转运过程的影响。本试验采用水培苋菜的方式,添加不同质量浓度（0、2.5、5.0、7.5和10.0 g·L-1）NaCl和3.0μg·L-1Cd处理,测定台湾白苋菜（耐盐型）和尖叶青苋菜（敏感型）根、茎、叶中Cd和Ca的亚细胞质量分数变化。Cd的亚细胞组分质量分数由大到小顺序均为：细胞壁（FI）>细胞器（FII）>>细胞液（FIII）。NaCl胁迫下,苋菜根、茎、叶中细胞壁（FI）和细胞器（FII）Cd质量分数总体显著下降,下降幅度为16%~71%,胞液（FIII）Cd质量分数基本不变,这主要和Na的竞争吸附和吸收有关。同时耐盐型台湾白苋菜根细胞器,茎、叶细胞壁和细胞器Ca质量分数总体下降,下降范围为20%~70%。敏感型尖叶青苋菜根、茎细胞壁和细胞器组分Ca质量分数均显著下降,叶细胞壁Ca质量分数下降幅度高达80%,说明细胞壁和质膜的生理结构和组成可能发生了变化;另一方面,苋菜的运输选择性比例TSK. Na(根-茎)、TSCa. Na(根-茎)和TSMg. Na(根-茎)显著下降,下降幅度达50%以上,TSK. Na(茎-叶)、TSCa. Na(茎-叶)和TSMg.Na(茎-叶)相较对照急剧上升,上升幅度均在44%以上,表明苋菜根部K、Ca、Mg向茎转移的选择性减弱;而茎向叶转移的选择性增强。苋菜细胞组成和离子选择性的变化使根、茎中细胞壁和细胞器对Cd的截留能力变差,Cd向地上部转移的比例增大,Cd在苋菜的转运系数TF(根-茎)、TF(茎-叶)较对照处理呈现不同程度的上升。台湾白苋菜的TF(根-茎)大于尖叶青苋菜,而TF(茎-叶)小于尖叶青苋菜,表明敏感型苋菜茎细胞对Cd截留能力较强,而耐盐型苋菜根细胞对Cd的截留能力较强。     

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。     

外源硫对蓖麻镉胁迫与积累的调控作用

以能源作物品种淄蓖麻5号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同浓度(0、0.5、1、2 mmol·L-1)的外源硫对50μmol·L-1镉(Cd)胁迫条件下蓖麻植株生长、生理特性、镉积累以及亚细胞分布的影响.结果表明,外源添加适量的硫能显著缓解镉对蓖麻植株的胁迫作用.1 mmol·L-1的硫处理使镉胁迫下的蓖麻总生物量和叶绿素总含量分别提高了52.24%和26.08%、叶片中丙二醛和过氧化氢含量分别降低了30.43%和39.22%;施硫对蓖麻根系镉含量没有显著影响,但降低了茎和叶中的镉含量,有助于缓解蓖麻地上部镉胁迫作用;镉在蓖麻根系中主要分布于可溶组分,在叶片中则主要分布于细胞壁中,施硫显著降低了根系可溶组分的镉含量,提高了细胞壁组分镉含量,表明外源硫加强了蓖麻根系对镉的细胞壁固持作用,而液泡的区隔化作用则有所减弱.镉的亚细胞分布变化可能是外源硫调控镉从根系向地上部的迁移从而缓解地上部镉生理毒害的重要机制之一.     

Cd胁迫对续断菊Cd吸收分配及有机酸代谢的影响

通过水培试验,研究了Cd在续断菊(Sonchus asper L.Hill.)体内的亚细胞分布、化学形态,Cd对续断菊地上部和根部有机酸含量的影响,以及根系分泌低分子有机酸对Cd胁迫的响应.结果表明:(1)续断菊根部和地上部的Cd含量随Cd处理浓度增加而显著增加;(2)Cd在续断菊体内的化学提取形态分布为:NaCl提取态(F_(NaCl))HAC提取态(F_(HAC))HCl提取态(F_(HCl))残渣态(FR)去离子水提取态(FW)乙醇提取态(FE);(3)续断菊体内的Cd主要分布在细胞壁中,占总Cd含量的36%—47%,且随着Cd浓度的升高,细胞壁中的分布量增加;其次是细胞核中,占总含量的20%—33%;(4)续断菊体内低分子有机酸含量大小为:酒石酸苹果酸柠檬酸乙酸,酒石酸占有机酸总量的68%—96%,植株地上部和根部Cd含量均与体内苹果酸和柠檬酸含量显著正相关,相关系数为0.993和0.994(P0.01)、0.953和0.982(P0.05);(5)不同Cd浓度下,续断菊根系分泌低分子有机酸主要为酒石酸,占有机酸总量的52%—89%,且在30 d时与植株地上部和根部Cd含量显著正相关,相关系数为0.967和0.978(P0.05).根系分泌酒石酸和苹果酸促进了续断菊对Cd的吸收,续断菊体内的苹果酸和柠檬酸参与Cd的吸收、运输、积累,从而缓解了Cd的危害;同时,细胞壁固持和活性较强化学形态的减少是续断菊耐Cd胁迫的主要机制.     

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.     

烟草对砷的吸收累积特征及其健康风险研究

以福建省主栽烟草品种翠碧1号、K326和云烟87为材料,在外源砷添加量为0、10、20、40、70和100 mg·kg~(-1)的土壤中进行盆栽试验,探讨砷对烟草的毒害效应以及砷在土壤-烟草体系中的迁移累积特征,并对植烟土壤中砷的安全临界值进行计算。结果表明,在砷毒害下,烟草生长受到抑制,且烟草根系生长受抑制程度最强。随着砷添加量的增加,土壤中有效砷含量和烟草各部位砷含量均显著提高(P 0.05),砷在根系中的含量最高,在茎中的含量最低。砷处理下各部位间的转移系数表现为TF_((茎-叶)) TF_((土-根)) TF_((根-茎)),且外源砷的增加促进砷从茎到叶片中转移。38.28%～74.37%的砷富集在烟草根部,上部叶中砷的富集量最少(4.61%～11.7%),且所研究的3个烟草品种中翠碧1号对砷的富集能力最强。根据通过吸烟进入人体砷的限量以及土壤有效砷含量与烟草中部叶砷含量的回归模型,推算出翠碧1号、K326和云烟87的植烟土壤有效砷的安全临界值分别为14.17、14.31和11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。并将福建省植烟土壤有效砷的安全临界值拟定为11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。本研究结果为福建省烟草安全生产提供一定技术指导。     

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。     

钒在不同品种玉米幼苗中的亚细胞分布和动态变化

为了阐明V在玉米作物的富集特性和毒性机理,分析植物耐受性和亚细胞分布的内在联系,通过水培试验结合差速离心技术,研究了不同钒(V)质量浓度(0、5、15、30 mg·L~(-1))胁迫4、8和12 d,两个品种甜玉米幼苗中V的亚细胞分布和动态变化。结果表明,不同品种玉米幼苗中V含量分布均为:根远大于茎叶,玉米幼苗吸收的V主要积累在根部,美甜糯一号根占总量的73.91%—98.65%,益甜608为63.75%—98.82%。两个品种玉米不同器官中,V的亚细胞分布主要以细胞壁(F_1)和细胞可溶部分(F_4)为主。美甜糯一号和益甜608玉米根中F_1和F_4的分配比例之和分别为76.25%—85.98%和72.35%—83.75%,茎叶中分别为71.94%-86.55%和75.84%—82.34%,在细胞核(F_2)和线粒体叶绿体(F_3)分配较少,说明细胞壁和细胞可溶性组分是V在玉米幼苗亚细胞中的主要结合位点。随着V胁迫浓度和胁迫时间的增加,不同品种玉米幼苗中,V在F_1的分配比例增加,F_4的分配比例减少,美甜糯一号和益甜608玉米根系的F_1分配比在30.31%—62.15%和22.05%—57.11%,F_4分配比在45.94%—23.82%和50.30%—26.64%。两种玉米对V胁迫表现出不同的抗性作用机理,美甜糯一号主要依靠细胞壁的沉积作用,而益甜608则是可溶性组分的区隔化起主要作用,细胞壁固持和液泡区隔化可能是玉米植物应对V胁迫的主要耐性机制。     

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。