硅对过量锰胁迫下水稻根系抗氧化系统和膜脂质过氧化作用的调控机理

揭示Mn胁迫下Si对水稻根系抗氧化系统的影响机制,可为减轻水稻Mn毒害提供重要的理论依据和技术支持.因此,本研究通过水培试验,采用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻根系抗氧化系统的影响.结果表明,在Mn胁迫下,敏感品种新香优640(XXY)根系的超...     

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.     

硝普钠对镧胁迫下黑麦草幼苗光合特性及矿质元素吸收的影响

为了探讨一氧化氮(NO)对镧(La)胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用水培方法,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对300μmol·L-1LaCl3胁迫下黑麦草幼苗光合特性及矿质元素吸收的影响.结果表明,在La胁迫下,喷施50μmol·L-1SNP显著提高了黑麦草根尖和叶片中NO的含量,叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭(qP)和地上部K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn及根系K、Ca、Mg、P、Zn、Fe含量显著提高;叶片胞间CO2浓度(Ci)、非光化学猝灭(NPQ)及地上部La、P和根系Mn含量明显降低.表明NO可通过改善叶片光合活性,维持矿质元素平衡,从而缓解La胁迫对黑麦草光合作用的抑制.     

镉对蓖麻耐性生理及营养元素吸收转运的影响

通过营养液栽培实验,研究了不同浓度Cd(0、25、50、100、200μmol·L-1)处理对能源植物蓖麻生长、生理特性、Cd积累以及营养元素吸收的影响.结果表明,200μmol·L-1的Cd处理使叶片、茎部鲜重和植株总鲜重分别下降了63.68%、55.21%和52.69%,根系鲜重则无显著变化;叶片过氧化氢和丙二醛含量分别提高了3.81和2.22倍,产生了明显的氧化胁迫作用;酸溶性巯基、还原型谷胱甘肽和植物络合素含量分别提高了1.73、12.63和1.62倍,GSH对于蓖麻Cd胁迫具有显著的缓解作用.根系Cd积累量和植株总积累量分别增加了3.15和2.41倍,蓖麻主要将Cd富集在其根系,有助于减轻Cd对地上部的毒害.Cd抑制蓖麻植株K和Ca的吸收,促进根系和茎部P吸收,高浓度Cd抑制P向叶片的转运;植株Zn和Cu含量、根系和茎部Mg含量表现为低促高抑,植株Mn含量及根系Fe含量表现为低抑高促.可见,Cd处理对不同营养元素的吸收有着不同的影响,应根据Cd胁迫条件下不同营养元素吸收特性来合理调控其供应.     

硒对镉胁迫下菠菜生理特性、元素含量及镉吸收转运的影响

为了探讨硒(Se)对菠菜中的镉(Cd)胁迫造成毒害的缓解作用,采用盆栽试验,研究了不同浓度Se(0、0.5、2.0、4.0 mg·L-1)对不同浓度Cd(0.5和2.0 mg·kg-1)胁迫下菠菜生理特性、元素含量及Cd吸收转运的影响.结果表明:不同浓度的Se可使丙二醛(MDA)积累量显著降低,最佳作用下分别为两种浓度Cd单一胁迫下的53.93%和41.79%;不同浓度的Se可以缓解Cd胁迫对菠菜地上部和根部的抑制作用,最佳缓解条件下,菠菜地上部和根部的鲜重分别为两种浓度Cd单一胁迫时的1.13倍、1.29倍和1.31倍、1.37倍,干重分别为1.78倍、2.09倍和3.03倍、4.36倍;叶绿素含量显著提高,在最佳缓解浓度下分别是两种浓度Cd单一胁迫时的1.51倍和1.35倍;与两种浓度Cd单一胁迫相比,最佳缓解浓度下超氧化物歧化酶(SOD)活性分别提高了36.0%和42.8%;外源Se可以使地上部和根部的K、Na、Ca和Mg等元素的含量不同程度的增加;施Se可以有效的抑制菠菜根部对Cd的吸收、富集和向地上部的转运,使菠菜地上部和根部Cd含量显著降低,分别为两种浓度Cd单一胁迫下的65.77%、75.92%和46.11%、70.01%,表明外源Se能有效的减轻Cd胁迫对菠菜的毒害作用.对本研究所用的两种浓度Cd来说,最佳的缓解浓度为2.0 mg·L-1和4.0 mg·L-1.     

石灰岩和砂岩地区豆科类植物紫花光叶苕(Vicia villosa)中铁和锰的不同分配模式

豆科类植物生物量的减少主要与氮和磷之间的平衡受到影响而有紧密的相关性。然而,其他营养元素之间的不平衡也能响应生物量的减少,比如铁和锰营养元素。选择了贵州茂兰相邻的石灰岩和砂岩地区土壤进行了野外种植实验。实验结果表明:生长着的豆科类植物铁(Fe)和锰(Mn)出现互为相反的分配模式:在砂岩地区生长的豆科类植物根部对铁的吸收相对高于石灰岩地区;而对锰的吸收,石灰岩地区高于砂岩地区。因此,植物根部的Fe∶Mn,砂岩地区高于石灰岩地区。这个结果说明豆科类植物根部对Fe和Mn的吸收存在不同模式。然而,在叶片中的Fe∶Mn砂岩地区和石灰岩地区之间基本没有区别,这说明铁和锰从根部到叶片的迁移具有不同模式。当叶片的Fe∶Mn(质量之比)低于2.9时,有可能响应豆科类植物生物量的减少。我们在研究植物与土壤的营养元素含量之间相关性时,越过环境因素,必须考虑植物内部随生长过程而发生变化的营养元素的化学计量,比如,生长着的植物中Fe∶Mn比值的变化等。     

锰胁迫下龙葵和小飞蓬根叶中植物螯合肽和类金属硫蛋白的变化

采用溶液培养的方式研究不同锰浓度(0.005,2,4,8,16mmo.lL-1)胁迫下龙葵和小飞蓬的根和叶中的植物螯合肽(PCs)和类金属硫蛋白(MTLP)的诱导合成量.结果显示,随着锰浓度的升高,两种植物的株高和根长先略高于对照,而后逐渐下降.锰胁迫诱导植物产生的PCs有先上升后下降的趋势,但含量较少;而PCs产生的前体物质谷胱甘肽(GSH)和MTLP的诱导量与锰浓度之间存在一定相关性,随着锰浓度增加呈现先上升后下降的规律.两者的非蛋白巯基化合物(TNP-SH)和GSH在8mmol·L-1锰浓度下达到最大值,总体上龙葵的含量比小飞蓬大.MTLP的含量随着锰浓度的升高呈先上升后下降的趋势,龙葵在8mmol·L-1锰浓度时含量最高,而小飞蓬叶和根分别在2mmol·L-1和4mmo.lL-1时即达到最大,之后下降,且龙葵的MTLP含量大于相应浓度下的小飞蓬的含量.实验表明GSH和MTLP对不同锰处理浓度的响应都较敏感,故可作为植物耐锰胁迫及鉴定土壤锰污染的参考指标.随着Mn处理浓度增大,龙葵受Mn胁迫的影响比小飞蓬小,说明其耐Mn水平较小飞蓬高,更适合用于Mn污染地区的植物修复.     

施硅对水稻铁膜砷固定和体内砷转运的影响

水稻铁膜对砷(As)的固定及其体内As的转运深刻影响着糙米中As的累积.施硅(Si)能够抑制水稻对As的累积,然而,施Si如何调控铁膜对As的固定和水稻各部位的As向糙米的转运,相关机制目前尚未十分清楚.以As超标土壤中的水稻铁膜为研究对象,通过开展不同Si处理水平的土壤盆栽试验,研究施Si对水稻根表铁膜固定As和各组织器官中As向糙米转运的影响及作用机制.结果表明,Si2(0.66 g·kg^-1)处理显著提高了水稻根系CAT(1.81倍)、SOD(7.98倍)和POD(1.25倍)酶活性,增加了铁膜中的DCB-Fe含量(44.35%),提高了铁膜的表面粗糙度(108.91%),导致铁膜的DCB-As含量明显升高(88.32%);而且,Si2处理显著增加了水稻根中As的累积率,降低了根和叶对As的转运能力,最终导致糙米中As含量的显著降低(53.12%).施Si增强水稻根表铁膜对As固定的原因可归结于Si促进铁膜的形成和增大铁膜的表面粗糙度,而施Si抑制根和叶中As向糙米的转运则可能与Si竞争水稻体内As的转运蛋白,促进As-巯基络合物形成以及增强As液泡区隔化等...     

施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配的调控

为了评估施硅处理对Cd在水稻(Oryza sativa. L)体内迁移的影响,通过外源添加Cd(CdCl₂)制成w(Cd)为50、100 mg/kg的污染土壤,采用盆栽试验研究不同施硅量〔w(Si)分别为0、28、56 mg/kg〕对Cd污染土壤中水稻(以华航丝苗和黄华占为例)植株中Cd积累与分配的影响. 结果表明:施硅处理可明显影响水稻根部w(Cd),表现为增加华航丝苗根部w(Cd)、降低黄花占根部w(Cd),但两个品种根部Cd累积量均呈增加趋势. 施硅处理后华航丝苗和黄华占的叶、谷壳、糊粉层及精米中w(Cd)、Cd累积量均呈降低趋势,并且在施硅量为56 mg/kg时显著降低;施硅处理显著降低了华航丝苗和黄华占茎中w(Cd)以及华航丝苗茎中Cd累积量,同时增加了黄花占茎中Cd累积量. 施硅可显著降低精米中w(Cd),在w(Cd)为50和100 mg/kg的Cd污染水平下,华航丝苗和黄华占精米中w(Cd)较未施硅处理下的最大降幅分别达到32.49%、53.77%和24.73%、20.67%. 施硅对水稻植株各器官的Cd富集系数、转移系数和分配系数都有一定影响,施硅处理下水稻植株地上部各器官的Cd富集系数和转移系数均呈降低趋势,根部Cd分配比例显著增加. 研究显示,施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配有一定调节作用,并因土壤中w(Cd)、施硅量、水稻品种及稻株器官的不同而存在差异.      

海南岛某些热带植物的地球化学特征

海南岛地带性植被为热带常绿季雨林.因生态环境的不同.还有热带雨林、热带山地常绿阔叶林和稀树草原植被等、土壤类型和地球化学成分及植物的种类,决定了海南岛某些植物的地球化学组成.根据热带主要植被类型的树种分析,得到了Si、Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、Ca、Pb、Mg、K等十种元素的平均背景含量.针叶树和草本植物中Si、Fe、Mn、Cu、Zn的含量要比阔叶树高.营养元素Ca的含量以针叶树高,Mg和K含量以草木和阔叶树为高.同时,植物根、茎、叶等各部分的元素含量也不尽相同.热带植物、土壤、岩石中Pb的背景值分别是40ppb、20.9ppm、28.8ppm.公路旁的木麻黄树(Casuarina equisetifolia)叶中的含Pb量为264ppb,皮含Pb为2400ppb.这可能与公路附近空气污染有关.     

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     

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.      

镉和乙草胺、苄嘧磺隆对水稻吸收能力的影响

为探讨镉和两种常用除草剂的复合污染对水稻吸收必需矿质元素影响,采用水培法研究了镉(Cd)、乙草胺(AC)和苄嘧磺隆(BSM)在单一及复合污染条件下处理水稻幼苗72h及解除污染并恢复培养96小时后,水稻基本营养元素含量的变化,并对水稻幼苗根系损伤情况也进行了研究。研究发现:Cd和AC、BSM单一和复合处理降低了水稻根系Mn、Cu、Zn的含量。AC单独处理增加了水稻根系Fe的含量,Cd与AC、BSM联合作用时则降低了水稻根系Fe的含量。AC单一及Cd与AC和BSM的复合作用能增加水稻地上部分Fe的含量,最高可达对照的4.5倍。Cd降低了水稻幼苗对Mg的吸收,而AC和BSM却能促进对Mg的吸收。水稻幼苗经96h的恢复培养后,其根和地上部分叶营养元素含量也发生了一些重要的变化,水稻幼苗地上和地下部分Cd的含量发生了显著性下降。Cd和乙草胺、苄嘧磺隆在单独和联合作用下根系和叶片相对电导率、MDA含量都较对照有所升高,而根系活力下降。     

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.     

A proteomic analysis of rice seedlings responding to 1,2,4-trichlorobenzene stress

The proteomic analysis of rice （Oryza sativa L.） roots and leaves responding tol,2,4-trichlorobenzene （TCB） stress was carded out by two dimensional gel electrophoresis, mass spectrometric （MS）, and protein database analysis. The results showed that 5 mg/L TCB stress had a significant effect on global proteome in rice roots and leaves. The analysis of the category and function of TCB stress inducible proteins showed that different kinds of responses were produced in rice roots and leaves, when rice seedlings were exposed to 5 mg/L TCB stress. Most responses are essential for rice defending the damage of TCB stress. These responses include detoxication of toxic substances, expression of pathogenesis-related proteins, synthesis of cell wall substances and secondary compounds, regulation of protein and amino acid metabolism, activation of methionine salvage pathway, and also include osmotic regulation and phytohormone metabolism. Comparing the TCB stress inducible proteins between the two cultivars, the β-glucosidase and pathogenesis-related protein family 10 proteins were particularly induced by TCB stress in the roots of rice cultivar （Oryza sativa L.） Aizaizhan, and the glutathione S-transferase and aci-reductone dioxygenase 4 were induced in the roots of rice cultivar Shanyou 63. This may be one of the important mechanisms for Shanyou 63 having higher tolerance to TCB stress than Aizaizhan.     

铅低积累大豆的筛选及铅对其豆中矿物营养元素的影响

筛选和培育铅低积累作物品种已被用来降低铅流入到人们的食物链中.本实验采用盆栽方法,研究了16个选定的大豆品种在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下的生长反应,并评估其对铅的耐性.结果表明,在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下,大豆中Pb含量有显著差异(p0.05),其平均值分别为0.19和0.27 mg·kg-1.在两种Pb梯度处理下富集系数的范围分别为0.003~0.014和0.002~0.012.16种大豆品种的富集系数在两种Pb梯度处理下均小于0.02,且存在显著差异(p0.05),表明大豆吸收的Pb主要积累在根部.大豆品种:垦丰16号、绥农28号、中黄35号和黑河35号被发现符合低铅积累大豆品种的标准.这4个品种的大豆被进一步用于评估Pb和其他矿质营养元素之间的相互作用,如Ca、Cu、Fe、Mg、Mn和Zn.土壤中Pb含量会影响大豆对微量矿物营养元素的吸收,表现为土壤中高剂量Pb能抑制大豆对Ca、Cu、Fe、Mg和Zn的吸收,同时增加其对Mn的吸收和积累.