玉米异羟肟酸类物质的分泌与其耐铝性的关系

铝毒是植物在酸性土壤中生长的主要限制因子,由于生长环境的差异,植物进化出不同的策略来抵抗铝毒害。阐明这些机理,将有助于开发抗铝毒农作物新品种。大部分陆生植物利用根系分泌一些有机酸来对付铝毒害,但根系分泌的异羟肟酸类物质(丁布和门布等)与玉米的耐铝能力的关系尚未见报道。收集中国56个主栽玉米(Zea mays)品种,设置铝胁迫试验,测定它们在铝的胁迫下根系异羟肟酸的分泌量、根伸长量、根尖胼胝质的质量分数和铝质量分数,分析了根系分泌的异羟肟酸与玉米耐铝能力的相关性。结果表明,铝可诱导玉米根系分泌异羟肟酸;用铝处理后,玉米根伸长受阻,根尖铝质量分数和胼胝质质量分数增加。在铝的胁迫下,根相对伸长率与异羟肟酸分泌量呈极显著正相关(r丁布=0.455 0**,r门布=0.600 8**),而根尖铝质量分数与异羟肟酸分泌量呈极显著负相关(r丁布=-0.354 2**,r门布=-0.484 1**),根尖胼胝质质量分数与异羟肟酸分泌量也呈负相关(r丁布=-0.365 1**,r门布=-0.135 1)。并且,聚类分析表明耐铝型的30个玉米品种在铝胁迫下根系分泌异羟肟酸的能力显著高于铝敏感型的7个品种。这些研究结果表明,铝诱导的根系分泌异羟肟酸类物质可能是一些耐铝玉米品种抵御铝毒害的一种机制。     

低磷胁迫下木豆利用磷的基因型差异及其机制

以木豆[Cajanus Cajan(L.)Millsp]MD2、MD5、MD7为材料,采用水培试验方法研究了木豆对磷的吸收、利用的基因型差异及其机理。结果表明:低磷(P1 μmol·L-1)胁迫下,木豆对磷素的吸收和利用效率存在明显的基因型差异,其中MD2、MD7属于磷素吸收、利用效率较强的基因型,而MD5为磷素效率较低的基因型。低磷培养16d后,磷高效的基因型的根/冠比显著增加,根分泌的酸性磷酸酶(APA)活性较高,说明木豆对磷素的吸收效率与植株的根冠比及根分泌的酸性磷酸酶活性有关。在低磷胁迫下,虽然MD7、MD2的含磷量较低,但是磷素利用效率和根尖中APA活性较高,说明根中高APA活性是磷利用效率高的重要原因之一。     

红壤地区大豆根系的耐酸铝生理特性

红壤地区的酸铝影响是限制植物生长的重要因素,为了研究酸铝作用下大豆根系在短时间下的生理特性变化,以大豆(Glycine max(L.)Merrill)(029-289,浙春2号)为实验材料,在水培条件下,用不同的酸铝处理(T1,0 mmol·L-1 pH 3;T2,0 mmol·L-1 pH 4;T3,0 mmol·L-1 pH 5;T4,0.5 mmol·L-1 pH 5;T5,l mmol·L-1 pH 5;T6,1 mmol·L-1 pH 3),在处理2 h、4h、6h、12 h、24 h下,测定根系生理特性相关指标.结果表明:在酸铝处理2h后,大豆根系生理特性受到影响.随着溶液pH降低.直根和侧根的生长受到抑制,对植物的生长造成阻碍;而在pH不变下,随铝浓度的变化,根系长度和根系活力先增大后减小.在T6下,对大豆根系的抑制作用在各酸铝处理下最明显,根系活力最小,质膜透性最大.比较不同时间下大豆根系生理特性值的大小,质膜透性浙春2号在6 h,029-289在4 h达到最小;与之相反,根系活力值浙春2号在4 h,029-289在6 h达到最大值.苏木精染色结果显示:T6下,2 h的酸铝胁迫就可检测到铝的存在,不同根段的铝含量大小分别是0～0.3 cm>0.6～0.9 cm>0.3～0.6 cm.因此,根长、根质最、质膜透性和根系活力均可作为植物根系受酸铝影响的鉴定指标,苏木精染色亦可有效的评价大豆的铝耐性.     

不同钾效率基因型香蕉根际钾营养与根系特性研究

为探讨不同钾效率基因型香蕉根际钾营养与根系特性,在水培和低钾土培条件下,分析了不同钾效率(高效基因型包括广粉、牛角蕉2个品种,低效基因型包括天宝蕉和黎母山野生蕉2个品种)基因型香蕉(Musa spp.)根际与非根际土壤的速效钾、缓效钾与全钾质量分数的变化,以及根系主要分泌物、根际微生物数量、根系CEC和根系H~+分泌量的变化。结果显示,香蕉根际土壤的缓效钾和速效钾质量分数明显高于非根际土,并且于根际形成了钾的相对富集区域,4个品种香蕉的根际土的速效钾和缓效钾质量分数是非根际土壤的1.9~3.9倍。在根际钾的富集能力方面,钾高效基因型显著高于低效基因型,钾高效基因型根际土壤的速效钾和缓效钾质量分数均比低效基因型高出27.35%以上。但是,香蕉非根际土壤的全钾质量分数却高于根际土壤。钾高效型香蕉的根系分泌能力和根际微生物数量都显著高于低效基因型,钾高效基因型根系游离氨基酸与可溶性糖的分泌量与低效基因型相差0.62~2.09倍;真菌、细菌和放线菌的数量方面,高效基因型均与低效基因型相差1倍以上,但基因型内各品种间差异却不显著。钾高效基因型根系H~+分泌量与根系CEC显著高于低效基因型,H~+分泌量前者是后者的1.57~1.82倍,根系CEC前者是后者的1.69~2.57倍。根系H~+分泌量、根系CEC与植株含钾量之间呈显著正相关;根际土速效钾和缓效钾分别与根际微生物数量、根系CEC、根系氢质子分泌量、各根系分泌物指标呈显著正相关关系,相关系数达0.95以上。     

铝胁迫下大豆根系分泌有机酸和氨基酸的特性

采用水培法,以2个大豆(Glycine max)品种(浙春2号和浙春3号)为材料,研究铝胁迫下大豆根系分泌有机酸和氨基酸的特征.大豆根系分泌大量柠檬酸呈现低铝促进高铝抑制的现象,同时还分泌少量草酸和琥珀酸,表明大豆根系分泌有机酸与其耐铝机制有关.氨基酸分泌总量随着铝质量浓度的增大而增加.中低铝质量浓度下,大豆根系分泌的氨基酸随铝质量浓度的增大而增加.高铝浓度下,氨基酸的种类减少,各种氨基酸分泌量变化不一致.实验结果还显示,随着铝处理时间延长,铝毒害作用明显.     

铝胁迫下大豆根系分沁有机酸和氨基酸的特性

采用水培法,以2个大豆（Glycine max）品种（浙春2号和浙春3号）为材料,研究铝胁迫下大豆根系分泌有机酸和氨基酸的特征。大豆根系分泌大量柠檬酸呈现低铝促进高铝抑制的现象,同时还分泌少量草酸和琥珀酸,表明大豆根系分泌有机酸与其耐铝机制有关。氨基酸分泌总量随着铝质量浓度的增大而增加。中低铝质量浓度下,大豆根系分泌的氨基酸随铝质量浓度的增大而增加。高铝浓度下,氨基酸的种类减少,各种氨基酸分泌量变化不一致。实验结果还显示,随着铝处理时间延长,铝毒害作用明显。     

铝胁迫下马尾松幼苗有机酸分泌和根际pH值的变化

以马尾松幼苗为试验材料,选用砂培法研究铝胁迫对马尾松根际pH值、有机酸分泌以及植株中铝累积变化的影响。结果表明,高浓度铝导致根际pH值增加,当铝浓度高于300μmol.L-1时,根际pH值则趋于平稳。在测试的5种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸)中,当铝浓度由0升至300μmol.L-1时,草酸和苹果酸根系分泌量随之升高,与根际pH值呈正相关关系;而当铝浓度高于300μmol.L-1时,草酸和苹果酸分泌量则趋于平稳,草酸和苹果酸的分泌影响根际pH值的变化。其次,活性铝通过根系进入植株后,由于营养作用和运输机制,出现分布差异,根部铝积累量明显高于茎和叶。当根系接触的铝浓度低于300μmol.L-1时,植株铝积累量与根际pH值,以及草酸、苹果酸分泌量呈显著正相关。     

不同耐铝型小麦品种苹果酸分泌差异与有机酸代谢关系研究

铝胁迫下不同耐铝型植物有机酸分泌存在显著差异,有机酸主要在三羧酸循环途径中产生,但目前有机酸分泌差异与有机酸代谢关系还不是很清楚。以耐铝型小麦Triticum aestivum L.品种ET8和铝敏感型小麦品种ES8为材料,研究了铝胁迫对不同耐铝小麦品种根内源苹果酸含量及磷酸烯醇式丙酮酸脱氢酶（PEPC）,柠檬酸合成酶（CS）和苹果酸脱氢酶（MDH）等酶活性的影响。结果表明：铝处理（0、25、50、100μmol.L-1）对内源苹果酸含量无显著影响,相同处理条件下ET8和ES8间亦无显著差异,分别为每根尖（0.48±0.01）、（0.46±0.03）、（0.57±0.02）、（0.52±0.02）nmol和（0.45±0.02）、（0.51±0.09）、（0.51±0.11）、（0.54±0.04）nmol;同无铝处理相比,50或100μmol.L-1铝处理显著促进ET8和ES8根尖细胞PEPC活性升高,但各铝浓度处理对CS和MDH活性无显著影响;相同处理条件下ET8和ES8根尖细胞PEPC,CS和MDH 3种酶活性均无显著差异。综上所述,铝胁迫下不同耐铝小麦品种根苹果酸分泌差异与内源苹果酸含量及有机酸代谢无关。     

磷铝协同作用对玉米苗期生物学性状和营养学特性的影响

采用盆栽试验系统研究了不同酸、磷处理下玉米自交系苗期生物学及营养学特性.结果表明,低磷和酸铝严重抑制玉米植株的生长,低磷胁迫下植株干重受影响较大,酸铝对下部叶叶色和干重影响显著.低磷处理抑制玉米植株对K、Ca的吸收,酸铝胁迫使各自交系P、K、Ca、Mg含量显著下降,加磷可缓解酸铝对玉米生长的毒害作用.不同自交系之间存在耐低磷和耐酸铝基因型差异,并且耐低磷和耐酸铝之间存在一定的关系.自交系M12属于酸铝低磷双敏感类型;耐酸铝自交系,如M02和M08同样耐低磷,耐低磷自交系M01也较耐酸铝,为双耐基因型.表5参15     

菊芋对酸铝复合胁迫的生理响应

以耐铝性的南京菊芋(Helianthus tuberosus L.)和铝敏感的资阳菊芋为试验材料,在土培条件下,研究了酸铝复合胁迫对菊芋幼苗根系生长、叶片光合特性、抗氧化酶活性、可溶性糖和MDA含量的影响。结果表明:溶液的p H值和铝浓度的变化对菊芋生理有明显的影响,最低浓度的铝处理在不同p H条件下已经影响了菊芋的正常生长。和对照组相比,菊芋的根长明显受到抑制,但变化幅度不大;叶绿素含量、最大光能转换效率(F_v/F_m)、最大荧光产量(F_m)及电子转移速率(ETR)显著降低,而根系活力、SOD、POD和CAT则呈现相反的变化趋势。南京菊芋受抑制程度明显小于资阳菊芋,显示出两个菊芋品种的耐铝性差异,初始荧光(F_0)、可溶性糖以及MDA含量均上升,qP和qN出现相反的变化趋势。随着铝浓度处理的升高,菊芋的各项生理指标较对照组差异性加大;同一铝浓度下,与pH 5相比,pH 4处理菊芋根系活力升高,叶绿素a含量降低,F_0增大,可溶性糖含量下降,SOD及MDA含量上升;不同铝胁迫下,菊芋体内各个生理指标变化有显著差异性,随着铝浓度增加,根系活力和抗氧化酶活性也上升,可能是菊芋体内抗氧化酶系统及根尖吸收机制对缓解酸铝胁迫起着重要作用。通过灰色关联度分析,与菊芋耐酸铝性关系最密切的指标是叶绿素qN,其次是ETR、MDA和F_v/F_m。     

Differential toxicity of cadmium to mustard (Brassica juncia L.) genotypes under higher metal levels

Cadmium application inhibited various growth and biochemical parameters in seedlings of five cultivars of Brassicajuncia L. with different magnitude at lower Cd supply, however, at higher metal applications the variation in Cd toxicity ranged with minor differences. The seedling vigour index (SVI) was inhibited more severely in Gangotri (62.25% over control) and least in Pusa Jai Kisan (8.95%) at 1.0 mM CdCI2. The SVI of all five mustard cultivars, however, severely inhibited (84.29-91.80%) at 5.0 mM Cd. The root and shoot elongation in 7 days old seedlings were inhibited by 32.39-40.38 and 11.83-56.40% respectively at 1.0 mM CdCI2. whereas the varietal differences in root and shoot elongation were 76.71-82.47 and 71.57-78.91 respectively at 5.0 mM CdCI2 The genotypic differences at lower Cd level were more pronounced in shoot elongation than that in the root elongation. The dry weight and moisture content of the seedlings, however, does notshow much varietal differences even at lower Cd level, though the Cd toxicity increased at higher level of Cd application. The metal tolerance index (MTI) and % phytotoxicity of 3 days old seedlings ranged between 43.30-98.37 and 1.63-56.70% respectively at 1.0 mM CdCI2 for different mustard genotypes, whereas at 5.0 mM CdCI2 these factors ranged between 12.26-20.92 and 80.08-87.74% respectively. The varietal differences of MTI and % phytotoxicity was, however, less pronounced at all the metal levels when the seedling attained an age of 7 days. Asimilar trend of genotypic variation was noticed in Cd accumulation in the seedlings at lower and higher levels of Cd supply to the seedlings.Amongst some biochemical parameters e.g. photosynthetic pigments, carbohydrates and proteins in the leaves, the photosynthetic pigments i.e. chlorophylls and carotenoids were decreased more drastically. The carbohydrate content of leaves, however, was the least affected component. Our data indicate that the differential toxicity of cadmium to Indian mustard genotypes was dependent on the level of contamination and growth phases.     

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     

不同磷效率基因型小麦对VAM真菌依赖性的影响因子及机理

以高、中、低效３ 个磷效率基因型小麦为试材,在ｗ（Ｐ２Ｏ５） ＝２０ ｍｇｋｇ 和６０ ｍｇｋｇ 的水平下,接种或不接种两个ＶＡ菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ 和Ｇｌｏｍｕｓｖｅｒｓｉｆｏｒｍｅ,研究了影响小麦菌根依赖性的因子及机理．结果表明,在低磷水平下,小麦菌根依赖性的大小顺序为中效＞ 低效＞ 高效;对Ｇ． ｖｅｒｓｉｆｏｒｍ 的依赖性大于对Ｇ． ｍｏｓｓｅａｅ 的依赖性;而在高磷水平下,接种菌根表现出不同程度的生长抑制作用．相关分析发现,菌根依赖性与根冠比、根长、根毛长度、根毛密度、磷利用效率之间的相关性不显著;在低磷水平下,菌根依赖性与磷效率、根吸收效率之间呈极显著的负相关,与韧皮部蔗糖运输速率之间呈显著或极显著的正相关．认为影响不同磷效率基因型小麦菌根依赖性的主要因子是根的吸收效率;菌根依赖性、磷效率和韧皮部蔗糖运输速率均受根吸收效率影响     

磷对铝胁迫下荞麦根际土壤铝形态和酶活性的影响

采用土培法,以耐铝性明显差异的两个荞麦Fagopyrum esculentum基因型“江西养麦”(耐性)和“内蒙荞麦”(敏感)为材料,研究铝胁迫下磷对荞麦生长和根际土壤铝形态、土壤酶活性的影响.结果表明,0.4 g·kg~(-1)铝配施0.2 g·kg~(-1)磷的内蒙和江西荞麦根系生物量分别比不施磷组增加了67.9%和21.2%,磷能显著缓解铝对荞麦根系生长的抑制,提高根系生物量和根冠比.磷铝互作下根际土壤的交换态铝含量显著降低,毒性较小的吸附态羟基铝和络合态铝含量显著增加.根际土壤酶活性变化复杂,过氧化氢酶活性与磷质量分数呈正相关,w_p=0.2 g·kg~(-1)对铝胁迫下荞麦根际土壤转化酶活性最有利.说明施磷降低铝胁迫根际土壤的交换态铝含量,提高土壤过氧化氢酶活性,减缓铝毒对植株生长的抑制作用.     

The role of root organic acids in the tolerance of Festuca rubra to zinc,lead and cadmium

Abstract

Festuca rubra L. plants are pseudometallophytes colonizing abandoned Pb/Zn mine areas, successfully employed in phytostabilization. To study the contribution of low-molecular weight organic acids to metal tolerance, F. rubra plants were grown for three months in hydroponics with Cd (1.8, 18 and 36 µmol?L^?1), Pb (50, 250 and 500?µmol?L^?1) and Zn (0.3, 3 and 6?mmol?L^?1), separately, and in ternary combination (18?µmol?L^?1 Cd + 250?µmol?L^?1 Pb + 0.3?mmol?L^?1 Zn). The roots retained most of the metals but their distribution from shoot to root was altered when the plants were treated with the ternary combination. The main organic acids in roots were citrate and malate. At the lowest concentrations, the metals caused small reductions in biomass, had no effects on photosynthetic pigments nor on malondialdehyde, but led to increases in root organic acids. At higher concentrations, phytotoxic responses were observed, associated with a decline of citrate and malate in the roots.     

水稻耐低磷特性研究

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580、99112和1个磷敏感基因型99056为供试材料，采用营养液和石英砂培养的方法，研究了与磷效率相关的一些指标．结果表明，99011和580均具有较高的磷吸收效率和利用效率，其中根长是99011高效吸收的重要贡献因子，其次它对难溶性磷有一定的活化吸收能力；580不仅对难溶性磷的活化吸收能力最强，而且善于从低浓度的磷环境中吸收较多的磷；而99112主要靠被动适应生态环境来表现它的耐低磷特性，与磷吸收效率相关的次级因子表现不佳，是99056对低磷反应敏感的主要原因．图3表4参16     

Higher sorption of arsenate versus arsenite on amorphous Al-oxide, effect of ligands

Arsenic pollution is currently a major health issue because As is toxic for human beings, animals, and plants. Knowledge of As mobility is therefore important to assess health risk. The sorption of arsenite and arsenate on metal oxides in the presence of various anionic ligands is closely linked to the mobility, bioavailability, and risk. It was reported that the sorption mechanisms and characteristics of arsenite and arsenate on Al-oxides were different from that on Fe-oxides. Previous work reports the sorption of arsenite and arsenate on Fe-oxides in the presence of ligands. Whereas there is few knowledge on the sorption of arsenite and arsenate by Al-oxides in the presence of ligands. Here, we studied the sorption of arsenite and arsenate on amorphous Al-oxide by batch experiments. We tested the effect of organic ligands: oxalate, malate, tartrate, citrate; and inorganic ligands: sulfate, phosphate, selenate, selenite. Results show that amorphous Al-oxide has more sorption affinity for arsenate than arsenite. The inhibition of As sorption by ligands at pH 6 is higher for arsenite than arsenate. For arsenite, the As sorption inhibition decreases in the order phosphate, citrate, malate, selenite, oxalate, tartrate, sulfate, and selenate. For arsenate, the As sorption inhibition decreases in the order phosphate, malate, citrate, selenite, tartrate, oxalate, sulfate, and selenate.     

铜和镍对大麦根伸长的联合毒性研究

重金属的复合污染在环境污染中普遍存在,所以复合污染的联合毒性研究对于准确评价重金属污染有着重要的意义.本论文以大麦根伸长为研究对象,探索了铜(Cu)和镍(Ni)对大麦根伸长的联合毒性.基于Cu-Ni混合物的剂量-效应曲线,运用扩展的浓度加和(CA)与独立作用(RA)两个模型对不同浓度组合的Cu-Ni混合物的交互作用及联合毒性进行预测.结果表明,扩展的CA和RA模型均能较好地预测Cu-Ni混合物对大麦根伸长的联合毒性,低剂量的Ni能缓解Cu对大麦根伸长的毒性作用,但是低剂量的Cu对Ni的生物毒性没有显著影响.研究阐明了Cu、Ni复合作用对大麦根伸长联合毒性的效应机理.