小麦根表铁氧化物及植物铁载体对植物吸收镉的影响

用营养液培养方法,模拟在不同铁浓度条件下,小麦根表铁氧化物及植物铁载体对植物吸收镉的影响。结果表明,随着溶液中加入的Fe(OH)₃量的增加,小麦的吸镉量也相应增加;但当Fe(OH)₃的加入量超过一定限度后继续增加时,小麦的吸镉量减少。此外,小麦的根分泌物特别是其中的植物铁载体对覆有Fe(OH)₃的根系吸收镉有一定的影响。缺铁预培养小麦的根系植物铁载体分泌率比加铁预培养的小麦高5倍左右,缺铁预培养的小麦植株吸镉量也高于加铁预培养的小麦植株     

根分泌物对根际重金属动态的影响

介绍了采用上，下分根试验，使水稻根系下部生长在不同浓度铁营养液中，研究不同供铁处理对不同品种水稻吸收生金属和微量元素及其在体内转移和运输的影响。结果表明缺铁处理时常优８７－８８品种的植株地下部铁含量仅为正常供铁处理的５８％，而Ｃｄ，Ｚｎ的含量却比正常供的植株高１．４倍；缺铁时远诱一号和科长８９－１１３两个品种植株地上部含铁量也比正常供铁时低，但差异不如常优８７－８８明显，Ｃｄ，Ｚｎ含量比正常供铁时     

氮添加和地下水位交互作用对通江湖泊湿生植物陌上菅生长的影响

研究地下水位变化和氮沉降对植物功能性状的影响,有助于揭示植物对环境变化的响应和适应规律.采用原位试验的方法,选择不同地下水位梯度〔低水位（-75 cm）、中水位（-69 cm）、高水位（-39 cm）〕和氮添加〔缺氮处理（430 g/m2）、空白对照（0 g/m2）、低氮（4.32 g/m2）、中氮（8.64 g/m2）、高氮（17.28 g/m2）〕（其中缺氮处理添加量以碳元素含量计,其余处理以氮元素含量计）,研究升金湖消落带湿地物种丰富度、陌上菅（Carex thunbergii）地上生物量和根系形态学指标对地下水位和氮添加的响应.结果表明:①双因素方差分析显示,地下水位主要影响物种丰富度、陌上菅地上生物量和根系形态学指标;氮添加主要影响土壤养分含量和陌上菅比根长、根比表面积及根组织密度;地下水位和氮添加的交互作用对陌上菅比根长和根平均直径影响显著（P < 0.05）;相对而言,水位对陌上菅的影响大于氮添加.②地下水位对陌上菅地上生物量和根系形态学指标有显著影响.地下水位升高会降低陌上菅地上生物量、根系比根长和根组织密度,同时增加其根平均直径和根比表面积,且不同处理间差异显著（P < 0.05）.在空白对照处理下,相比于低水位,高水位下陌上菅地上生物量、比根长和根组织密度分别降低了97.6%、46.1%、86.1%,根平均直径和根比表面积分别增加了326.1%、198.5%.③氮添加主要影响陌上菅根系形态学指标.随着施氮水平的增加,陌上菅比根长和根比表面积呈现先减后增的趋势,根组织密度呈现先增后减的趋势.在高水位条件下,相比于空白对照,低氮处理下陌上菅比根长和根比表面积分别减少了36.1%、41.8%,陌上菅根组织密度增加了182.4%,且差异显著（P < 0.05）.研究显示,地下水位升高与氮添加对陌上菅地上生物量和陌上菅比根长的影响呈相互抵消的态势,这体现了土壤水分增加对陌上菅生长的胁迫作用;水位升高和氮添加对根比表面积和根组织密度的影响表现为协同效应,揭示了在水位胁迫条件下陌上菅对养分获取策略的变化.      

外源硒对黄瓜抗性、镉积累及镉化学形态的影响

采用盆栽试验,在土壤Cd(20 mg·kg-1)污染条件下,测定了不同浓度的Na2Se O3(Se水平为0、0.5和1.0 mg·L-1)处理对2个黄瓜(Cucumis satiuus L.)品种(低Cd富集植物品种津优1号和高Cd富集品种燕白)生物量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性及黄瓜体内Cd形态和Cd积累量的影响.结果表明,叶面喷施硒(Na2Se O3)后,黄瓜叶、茎、根、果实、植株干重,以及Cd含量和积累量在两个品种间的差异达到了显著性水平.随硒浓度的增加,燕白叶的丙二醛(MDA)含量逐渐增加,津优1号叶的丙二醛含量则逐渐减少;燕白根的丙二醛含量先增后降,津优1号根的丙二醛含量先降后增.喷施Na2Se O3后,黄瓜叶和根的CAT、SOD和POD活性呈现不同变化趋势.喷施外源硒降低了2个品种果实中不同形态Cd含量.叶面喷施Na2Se O3使黄瓜叶、茎、根和果实中的Cd含量分别下降了3.2%~17.9%、14.6%~28.2%、5.1%~18.5%和60.6%~75.8%.比较2个供试黄瓜品种,无论喷施Na2Se O3与否,黄瓜植株中Cd积累量以津优1号燕白.     

水稻幼苗对纳米氧化铜的吸收及根系形态生理特征响应

以纳米氧化铜nano-CuO(10, 100mg/L)为研究对象,以微米氧化铜micron-CuO(10, 100mg/L)及铜离子Cu2+(1.4, 2.3mg/L)为对照,通过水培实验,探讨水稻对nano-CuO的吸收积累及其根系形态和生理特征响应.结果表明,各浓度(10, 100mg/L)nano-CuO处理条件下,水稻根部及地上部铜含量(根351~1444mg/kg dw;地上部9~45mg/kg dw)总体高于micron-CuO处理(根248~817mg/kg dw;地上部1.57~1.60mg/kg dw)及Cu2+处理(根147~220mg/kg dw;地上部14~26mg/kg dw),且在水稻幼苗根及茎透射电镜图片中均观察到nano-CuO的存在,指示水稻可通过纳米颗粒的形式吸收、转运nano-CuO. Nano-CuO在水稻根细胞中主要存在于核内体中,指示内吞作用是其进入根细胞的主要方式. Nano-CuO对水稻幼苗根系有较强的毒性作用,对各根系形态指标的抑制率为28%~74%,其中总根长、根体积和比表面积为最敏感;nano-CuO的吸收累积及纳米效应是其水稻根系毒性的主要原因.低浓度nano-CuO (10mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力显著提高,总吸收面积和活跃吸收面积无显著差异;高浓度nano-CuO (100mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力和总吸收面积显著降低.     

玉米根系Cr~(6+)吸收动力学特征及幼苗生长的反应

通过水培方法,研究了玉米根系对以K2Cr2O7形式添加的Cr6+的吸收特征及其不同浓度Cr6+对玉米根系和幼苗生长的影响。结果表明,玉米植株Cr6+含量随溶液中Cr6+浓度的增加而增加,吸收动态符合Michaelich-Menten模拟曲线方程特征,根系Cr6+含量明显高于地上部Cr6+含量,富集系数也极显著高于地上部。Cr6+对玉米形态生长的影响表现为"低促高抑"特征,低浓度Cr6+(<1.00 mg/L)促进玉米根系形态发育,根长、根表面积、根体积及生物量明显增加;高浓度Cr6+(≥1.00 mg/L)抑制玉米根系发育,当Cr6+浓度达到2.00 mg/L时,即可极显著降低玉米幼苗的根长和根表面积。不同浓度的Cr6+处理使玉米幼苗叶绿素含量较不添加Cr6+的对照均有所下降,表现出"脉间失绿"症状,其中低浓度Cr6+处理因玉米生物量的增加造成的稀释作用使得这种"失绿"症状尤为明显。     

钒镉复合污染对水稻吸收积累镉、钒和磷的影响

采用溶液培养法研究钒与镉复合污染对水稻生长及其吸收积累镉的影响,以便弄清在钒与镉复合污染条件下水稻的生长情况.试验结果表明,钒镉复合污染可影响水稻的生长发育.在培养液镉浓度(1 0mg·L-1)不变的情况下,随着溶液中钒浓度的增加,水稻根长、根系和茎叶的干重不断减少.当溶液中钒浓度达到1 6mg·L-1和3 2mg·L-1时,水稻茎叶和根系干重减少分别达到显著水平(p<0 05).钒镉复合污染也影响水稻植株对磷、钒和镉的吸收与积累.当培养液中镉浓度不变时,随着溶液中钒浓度的增加,水稻根系和茎叶中的磷浓度不断降低,而钒含量却不断提高,根系比茎叶积累更多的钒.此外,钒可抑制水稻植株对镉的吸收与积累.     

水分管理和外源硒对水稻吸收累积铅的影响

通过盆栽试验,研究了不同水分管理和外源亚硒酸盐的添加对水稻根际铅的动态变化和水稻吸收累积铅的影响.结果表明,淹水显著增加了根表铁膜对铅的吸附和根系对铅的吸收,淹水下苗期和成熟期水稻根系铅含量分别是非淹水处理时的4.2~8.5和1.4~1.5倍;淹水降低了地上部的铅分配,在苗期和成熟期分别降低85.9%~86.7%和51.8%~74.0%.加硒降低了土壤溶液、苗期水稻根系和地上部的铅含量以及成熟期水稻根表铁膜、根系和茎中的铅含量.与对照相比,淹水和非淹水下加硒处理使苗期水稻根系铅含量分别降低了5.4%~24.3%和2.7%~61.7%,使成熟期水稻根系铅含量分别降低了56.1%~64.1%和53.8%~63.2%.水稻籽粒中的铅含量在不同处理间无显著差异.因此,水分管理和外源硒的添加显著影响了水稻根系对铅的吸收,而对水稻籽粒对铅的累积无显著影响.     

蓖麻对镉的耐性、积累及与镉亚细胞分布的关系

本研究以淄蓖麻3号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同Cd浓度(0、10、25、50、100、200、400μmol·L-1)对蓖麻生理特性、镉积累和亚细胞分布特征的影响,揭示镉细胞分布特征对镉耐性与积累的影响.结果表明,镉处理对蓖麻叶片丙二醛含量影响不显著,叶绿素含量则对镉具有较强的敏感性,可作为蓖麻镉耐性的评价指标.随着营养液镉含量的增加,蓖麻根、茎、叶镉含量均呈上升趋势,各器官镉含量呈现出根茎叶的分配特征,根系对镉具有较强的积累能力和滞留作用.镉在蓖麻根系和叶片各亚细胞组分的含量均为可溶组分细胞壁细胞器,随着镉胁迫的增加,蓖麻根系细胞壁中镉的相对含量呈增加趋势,可见液泡区隔化和细胞壁固持是蓖麻应对镉胁迫的重要耐性机制.镉在蓖麻体内的茎-叶转移系数为0.35~0.62,而根-茎转移系数仅为0.02~0.11,可见镉从根系向茎的转移能力较弱是降低蓖麻地上部镉富集的重要原因.统计分析表明,蓖麻根系镉的亚细胞分布特征对镉从根向茎的迁移转化能力有显著影响.根-茎转移系数随着根系细胞壁和细胞器镉分配比例的增加而递减,随可溶组分镉分配比例的增加而递增.     

Lelliottia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染

利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长发育，导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌(Lelliottia sp.Kz9)和100 nm纳米零价铁(nZVI₁₀₀)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结果表明：nZVI₁₀₀在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸收(p<0.05),nZVI₁₀₀在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸收(p<0.05);联合施用Kz9和nZVI₁₀₀对不同浓度镉污染土壤印度芥菜叶片中叶绿素含量和铁吸收均有显著促进作用(p<0.01);不同浓度镉污染土壤中印度芥菜受Kz9和nZVI₁₀₀的正向影响依次为nZVI₁₀₀处理组>Kz9与nZVI₁₀₀联合处理组&...     

Variations between rice cultivars in iron and manganese plaque on roots and the relation with plant cadmium uptake

To understand certain mechanisms causing variations between rice cultivars with regard to cadmium uptake and tolerance, pot soil experiments were conducted with two rice cultivars of di erent genotypes under di erent soil Cd levels. The relationships between plant Cd uptake and iron/manganese (Fe/Mn) plaque formation on roots were investigated. The results showed that rice cultivars di ered markedly in Cd uptake and tolerance. Under soil Cd treatments, Cd concentrations and accumulations in the cultivar Shanyou 63 (the genotype indica) were significantly higher than those in the cultivar Wuyunjing 7 (the genotype japonica) (P < 0.01, or P < 0.05), and Shanyou 63 was more sensitive to Cd toxicity than Wuyunjing 7. The di erences between the rice cultivars were the largest at relatively low soil Cd level (i.e., 10 mg/kg). Fe concentrations in dithionite-citrate-bicarbonate root extracts of Shanyou 63 were generally lower than that of Wuyunjing 7, and the di erence was the most significant under the treatment of 10 mg Cd/kg soil. The results indicated that the formation of iron plaque on rice roots could act as a barrier to soil Cd toxicity, and may be a “bu er” or a “reservoir” which could reduce Cd uptake into rice roots. And the plaque may contribute, to some extent, to the genotypic di erences of rice cultivars in Cd uptake and tolerance.     

不同铁氧化物对小麦幼苗镉积累的影响

小麦富镉（Cd）问题受到广泛关注,铁氧化物具备降镉潜力.通过盆栽小麦幼苗实验,分析了三氧化二铁（Fe₂O₃）、氢氧化铁[Fe（OH）₃]及拜耳法赤泥（B-RM）3种铁氧化物的降镉能力.结果显示3种铁氧化物中,Fe（OH）₃可显著降低小麦幼苗茎叶Cd含量,与对照相比降幅为16.3%~27.7%,投加量为0.5%时降Cd效果最优.Fe（OH）₃能够显著降低小麦幼苗根部向茎叶的Cd转运,投加量为10%时富集系数及转运系数最低.小麦幼苗根际土壤Fe/Cd、Cu/Cd及Zn/Cd是影响小麦幼苗茎叶Cd积累的关键因子,当Fe/Cd>25000、Cu/Cd > 50或Zn/Cd > 100时,根际土壤元素比与茎叶镉含量呈显著负相关.该比值的确定对于大田应用中钝化剂材料投加量的确定具有指导意义.     

Cadmium uptake by different rice genotypes that produce white or dark grains

IntroductionCadmium(Cd)isanon essentialtracemetalthathasadverseeffectsonplants,animalsandhumans.EnvironmentalcontaminationwithCdduetoanthropogenicactivities,suchasmining,industry,agricultureandwastedisposalhasbeenincreasingsincethebeginningofthe 2 0thcentury (Alloway,1995) .ResearchoncontrollingCdpollutionassociatedwithassessingandmanagingacuteinjurytohumanhealththroughoccupationalexposureanddisposalofCdfromindustrialpointsourcestolocalpopulationsthroughseveralpathwayshasmadeconsiderableadva…     

大气中CO2体积分数升高对污染土壤中Cu、Cd形态分布及其生物活性的影响

采用OTC-1型开顶式培养箱,模拟研究了CO2体积分数升高对2种小麦的生长以及根际、非根际中Cu和Cd形态分布的影响.结果表明,CO2体积分数的升高显著提高了小麦地上部和地下部生物量,降低了小麦根际和非根际的pH值.临麦2号和宁麦8号小麦地上部干重分别增加了36.9%和25.2%,地下部干重则分别增加了55.1%和59.7%.此外,CO2体积分数升高对不同重金属形态分布的影响随小麦品种和重金属种类的不同而异.在高CO2体积分数条件下,可交换态(F1)Cu和Cd含量显著提高,其中临麦2号根际土壤可交换态Cu和Cd含量分别较对照增加10.6%和29.6%,宁麦8号根际土壤可交换态Cu和Cd分别较对照增加11.0%和20.3%;碳酸盐结合态(F2)Cu和Cd均有所降低,其中宁麦8号和临麦2号根际Cu降低均达极显著(分别降低73.6%和50.0%);铁锰氧化物结合态(F3),有机结合态(F4)和残渣态(F5)Cu和Cd在CO2体积分数升高情况下变化较小.同时CO2体积分数升高还显著增加了2种小麦地上部和地下部铜累积量,增加了临麦2号地上部和地下部镉累积量和宁麦8号地上部镉累积量,但对宁麦8号地下部镉累积量无显著影响.     

Assessment of potential soybean cadmium excluder cultivars at different concentrations of Cd in soils

The selection of cadmium-excluding cultivars has been used to minimize the transfer of cadmium into the human food chain. In this experiment, five Chinese soybean plants were grown in three soils with different concentrations of Cd (0.15, 0.75 and 1.12 mg/kg). Variations in uptake, enrichment, and translocation of Cd among these soybean cultivars were studied. The results indicated that the concentration of Cd in seeds that grew at 1.12 mg/kg Cd in soils exceeded the permitted maximum levels in soybeans. Therefore, our results indicated that even some soybean cultivars grown on soils with permitted levels of Cd might accumulate higher concentrations of Cd in seeds that are hazardous to human health. The seeds of these five cultivars were further assessed for interactions between Cd and other mineral nutrient elements such as Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn. High Cd concentration in soil was found to inhibit the uptake of Mn. Furthermore, Fe and Zn accumulations were found to be enhanced in the seeds of all of the five soybean cultivars in response to high Cd concentration. Cultivar Tiefeng 31 was found to fit the criteria for a Cd-excluding cultivar under different concentrations of Cd in soils.     

不同浓度锌处理下水稻幼苗对镉的累积效应

为探究锌（Zn）对水稻镉（Cd）累积的影响及其根表铁膜所发挥的作用,选取Cd高累积型水稻品种中9优547（简称"Z547"）和Cd低累积型水稻品种金优402（简称"J402"）,采用温室水培试验,研究0、2、5、10、15和20 μmol/L等6个Zn浓度下水稻幼苗对Cd的累积效应,以及不同浓度Zn处理对根表铁膜生成量的影响.结果表明:①随着c（Zn）的增加,Z547和J402水稻幼苗生物量均呈先增后减的趋势,分别在c（Zn）为2和10 μmol/L时达到最大值.②Z547和J402水稻幼苗中w（Cd）均呈先降后增的趋势,分别在c（Zn）为5和2 μmol/L时达到最小值;当水稻幼苗中w（Cd）达到最小值时,Z547根和地上部中w（Cd）分别为31.65和11.47 mg/kg,J402根和地上部中w（Cd）分别为22.58和14.36 mg/kg.③不同浓度Zn处理下水稻幼苗各部位中w（Cd）均与根表铁膜中w（Mn）、w（Fe）、w（Fe+Mn）呈显著正相关,高铁膜处理水稻幼苗中w（Cd）显著高于低铁膜处理,表明根表铁膜生成量的增加会促进Cd在水稻幼苗中的累积.研究显示,当c（Zn）较低时,c（Zn）的增加会抑制水稻幼苗对Cd的累积;当c（Zn）较高时,c（Zn）的增加会促进水稻幼苗对Cd的累积,而Zn可通过控制根表铁膜的生成来影响水稻幼苗对Cd的累积.      

叶面喷施2,3-二巯基丁二酸对水稻幼苗镉吸收转运及抗氧化系统的影响

稻米Cd超标问题已成为社会各界广泛关注的热点问题之一,探索降低Cd向地上部转运并缓解水稻Cd胁迫的新方法,对保障食品安全具有重要意义.本研究拟通过在水稻幼苗叶面喷施2,3-二巯基丁二酸(DMSA)评估利用该重金属螯合剂降低Cd向水稻地上部转运并缓解Cd胁迫的可行性.以我国南方水稻主栽品种之一中早35幼苗为研究材料,采用水培法研究了叶面喷施不同浓度DMSA对Cd在水稻幼苗体内吸收转运的影响,同时考察了对水稻幼苗丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量以及对抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.结果表明,叶面喷施DMSA 0.2、 0.4和1.0 mmol·L~(-1) 4次后,水稻幼苗地上部Cd含量随着DMSA喷施浓度增加呈显著降低趋势, 3种处理浓度与对照相比分别降低22.1%、 39.7%和43.5%,但是对水稻幼苗根部Cd含量无显著影响;对地上部及根中K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn这6种矿质元素含量无显著影响;喷施4次DMSA后显著降低了幼苗地上部MDA和GSH含量,同时使CAT和SOD活性显著增加,有效缓解了Cd对水稻幼苗造成的胁迫效应.DMSA能抑制Cd从水稻根部向地上部转运,同时不影响对人体必需矿质营养元素的吸收和转运,具备成为水稻降Cd叶面调理剂的潜力.     

Expression of sulfur uptake assimilation-related genes in response to cadmium, bensulfuron-methyl and their co-contamination in rice roots

The responses of sulfur （S） uptake assimilation-related genes＇ expression in roots of two rice cultivars to cadmium （Cd）, bensulfuron-methyl （BSM） and their co-contamination （Cd＋BSM） were investigated by gene-chip microarray analysis and quantitative real-time PCR （QRT-PCR） technology. Treatments of Cd and Cd＋BSM induced expression of sulfate transporter and permease genes, and promoted sulfate uptake in rice roots. Cd＋BSM could alleviate Cd toxicity to cv. Fengmeizhan seedlings, probably due to Cd＋BSM promoting greater S absorption by seedlings. Cd and Cd＋BSM induced expression of sulfate assimilation-related genes, and thus activated the sulfur assimilation pathway. Cd and Cd＋BSM induced expression of phytochelatin synthase and metallothionein genes, and induced expression of glutathione S-transferases （GSTs）, glutathione synthase （GS） and S- containing antioxidation enzyme genes, which detoxified Cd2＋. It is suggested that （to cope with the toxicity of Cd, BSM and their co-contamination） the S uptake and assimilation pathway was activated in rice roots by increased expression of related genes, thus enhancing the supply of organic S for synthesis of Cd or BSM resistance-related substances.