4种草本植物对镉的富集特征

以4种草本入侵植物粗毛牛膝菊、洋野黍、莠狗尾草和欧黑麦草作为研究材料,利用盆栽实验研究了这4种植物在土壤镉（Cd）含量（mg·kg^-1）为0（T0）、5（T5）、25（T25）和50（T50）处理下的耐受和富集特征,以期筛选出对Cd污染土壤具有修复潜力的植物.结果表明,粗毛牛膝菊在T5~T50处理下,地上部分和根部生物量与对照（T0）相比均没有显著变化,而其他3种禾本科植物的地上部分和根部生物量在T25或T50处理下与对照相比显著降低,表明粗毛牛膝菊比其他3种植物具有更强的Cd耐受性.在不同土壤Cd含量处理下,4种植物地上部分和根中的Cd含量均随土壤Cd含量增加而显著升高,但4种植物地上部分富集系数随土壤Cd含量升高有显著降低的趋势.在不同土壤Cd含量处理下,粗毛牛膝菊和洋野黍的地上部分富集系数都大于1,莠狗尾草和欧黑麦草地上部分富集系数小于1.在T5、T25和T50处理下,粗毛牛膝菊的转移系数分别为0.93、0.73和1.04,分别显著高于同一Cd含量处理下的其他3种植物.此外,在相同的Cd处理下,粗毛牛膝菊积累的Cd总量和地上部分Cd含量均显著高于其它3种植物,并且粗毛牛膝菊能将90%以上的Cd转移到地上部分,显著高于其他3种植物.综合考虑对Cd的耐受和富集能力,本研究认为粗毛牛膝菊是一种潜在的Cd高富集植物,具有一定的植物修复潜力.     

橡胶草(TKS)对铅镉污染农田土壤的修复潜力

橡胶草（TKS）是一种可作为天然橡胶原料的能源植物.为研究橡胶草对铅（Pb）和镉（Cd）污染农田土壤的修复潜力,通过人工控制性盆栽试验,以相关标准的风险筛选值和管制值为区间,施以4种浓度Pb和Cd复合胁迫处理,探讨橡胶草对Pb和Cd的富集及耐性特征.结果表明,随着土壤中Pb和Cd含量增加,橡胶草的叶绿素含量和生物量均逐渐降低,SOD、POD和CAT酶活性逐渐升高.Cd富集系数和转运系数在1.20~1.50之间,具有部分Cd超富集植物特征.Pb富集系数和转运系数在0.71~1.11之间,是较好的Pb富集植物,具有修复ω（Pb）为400 mg·kg^-1以下的土壤的潜力.Pb和Cd积累量逐渐增加,地上部最大Cd积累量为9.832 μg·plant^-1,最大Pb积累量为1091.185 μg·plant^-1.但在更低浓度的Pb和Cd复合污染土壤中,去除率更大,修复效率更快.使用橡胶草修复Pb和Cd污染农田土壤具有较好的应用前景和经济价值.     

HPLC法测定镉、砷胁迫下水稻根系的植物螯合肽

利用monobromobimane衍生试剂,通过反相高效液相色谱-荧光检测体系对镉、砷胁迫下水稻根系内的植物螯合肽(PCs)等巯基化合物进行形态和含量的分析测定.结果表明,采用乙腈和0.1％三氟乙酸组成的两元梯度流动相,可以将标准样品中的谷胱甘肽(GSH)和PCs等巯基化合物很好地分离.利用上述方法,能较好地分离Cd、...     

硫酸盐对镉污染下南美天胡荽生长、镉富集及生理生化特性的影响

为探明硫酸盐对园林植物南美天胡荽（Hydrocotyle vulgaris Linn.）生长、镉（Cd）富集及生理生化特性的影响,采用水培的方式研究了不同浓度Cd²⁺（1、2、4 mg?L^-1）添加不同浓度硫酸盐（0、200、400 μmol?L^-1）对南美天胡荽Cd累积、日平均增长量（MDIB）、净光合速率、抗氧化系统及渗透调节物质等的影响.结果表明,随着Cd处理浓度的增加,南美天胡荽水上部和水下部Cd含量及活性氧物质（ROS）呈显著（p<0.05）增加的变化趋势,但降低了植物的净光合速率（P_n）、叶绿素含量及MDIB值,抑制了植物的生长;硫酸盐添加缓解了Cd对南美天胡荽的胁迫,提高了抗坏血酸酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）活性,以及谷胱甘肽（GSH）、植物络合素（PCs）、游离脯氨酸含量和光合速率,尤其是4 mg?L^-1 Cd添加400 μmol?L^-1硫酸盐处理效果最好.此时,GSH和PCs含量较对照分别增加了48.78%和46.09%,P_n、叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）、叶绿素a/b（Chla/b）及类胡萝卜素（Car）提高了6.61%~43.40%,MDIB提高了118.29%.本研究结果可为硫酸盐缓解植物重金属胁迫研究提供理论依据, 并可为应用园林植物南美天胡荽联合硫酸盐修复Cd污染环境提供参考.     

植物中螯合肽物质的研究方法综述

有关植物螯合肽(PCs)对重金属受耐性的作用,国内外都进行了不同程度的研究。而对于植物螯合肽(PCs)的提取、纯化及合成,要根据具体重金属的种类不同而有所不同。本文对植物螯合肽(PCs)的研究方法进行简要的综述。     

不同程度镉污染农田中粉葛镉富集转运特征

探究不同程度镉（Cd）污染土壤对粉葛植株Cd积累分配特征的影响,为Cd污染农田的植物修复提供参考依据.在不同Cd污染［ω（Cd）为0.32~38.08 mg ·kg^-1］农田开展多点试验,分析了粉葛主要生育期不同部位生物量、Cd含量、Cd积累量及其富集和转运系数.结果表明,研究区粉葛块根干重为5.04~11.98 t ·hm^-2,生物量为13.21~29.07 t ·hm^-2,Cd积累量为15.74~106.03 g ·hm^-2;粉葛对Cd的吸收规律表现为：主藤>叶片>侧枝>葛头>块根;随着土壤Cd含量的增加,粉葛各部位Cd含量均显著增加（P<0.05）,而生物量均显著降低（P<0.05）;粉葛地上部Cd富集和转运系数呈先增大后减小的变化趋势,而根部Cd富集和转运系数均逐渐减小.相关分析表明,土壤Cd含量是影响粉葛Cd积累的关键因素.在轻中度Cd污染下,粉葛经济部分（葛粉）ω（Cd）为0.03~0.22 mg ·kg^-1,均低于药用植物的标准限值（≤0.30 mg ·kg^-1）;在中度污染粉葛地上部Cd富集和转运系数分别为2.43~7.97和3.02~9.81.粉葛具有很强的Cd富集和运输能力,是适合用作Cd污染土壤修复的潜力植物.     

镉砷污染土壤“三高”富集植物筛选与修复成本分析

文章通过湖南镉砷复合污染矿区筛选的具有高生物量、高富集量、高利用价值的10种"三高"富集植物进行大田对比试验,拟确定其修复效果,为湖南镉砷复合污染植物修复技术提供支撑。结果表明,不同富集植物的生物量,镉(Cd)、砷(As)含量及积累量皆差异显著。籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,其Cd含量分别为东南景天的11.0%(P<0.05)和15.4%(P<0.05),但积累量分别比景天高133.3%(P<0.05)、131.3%(P<0.05);地肤和水稻Cd含量略低于籽粒苋和秋葵,其Cd积累量与景天相当;但所有植物As含量远低于蜈蚣草,As积累总量也较低,皆不适合作为As污染土壤的修复植物。从修复成本上看,人力成本平均占植物修复成本的81.7%,不同植物修复成本差异主要发生在除草和秸秆离田的人力成本和种子种苗的生产资料成本上。可见,筛选"三高"富集植物是植物修复的关键环节,而采用种植技术成熟、种子繁殖且生长快的富集植物则是降低植物修复成本的关键;籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,地肤和水稻也可选择性的作为Cd污染土壤的修复植物。     

盐胁迫下八宝景天不同生态型对土壤中Cd积累特征

采用Cd含量为2.22 mg·kg^-1的潮褐土开展盆栽试验,通过外源添加NaCl研究不同生态型八宝景天对Cd和盐分复合胁迫的生长响应以及Cd吸收积累的差异.结果表明,在Cd单一或与盐分复合胁迫下,八宝景天各生态型间地上部生物量和Cd含量均表现出显著差异,盐分胁迫进一步加剧了八宝景天的生长抑制,高盐胁迫下八宝景天各生态型地上部Cd含量总体呈下降趋势,这与盐分引起土壤pH显著升高导致Cd生物有效性降低有关.此外,不同生态型对盐分胁迫表现出的生长和Cd吸收响应有显著差异,LN生态型地上部生物量在各处理下均显著高于其他生态型,且在1% NaCl处理下生物量仍没有显著下降,耐性指数可达0.91.同时,其地上部Cd含量在不同处理下均显著高于其他生态型,其原因为LN生态型在Cd富集和解毒的生理机制方面更具优势,而这些同样是其耐盐性的重要生理机制.综上可知,尽管盐分胁迫减少了八宝景天地上部Cd富集量,但其不同生态型间差异显著,LN生态型在2% NaCl处理下地上部Cd富集量仍可达84.4 μg·plant^-1,且较其他生态型显著提高48.4%~89.3%,因此,LN生态型八宝景天具有应用于修复盐渍化土壤Cd污染的潜力.     

Cd胁迫下超富集植物圆锥南芥抗氧化机理

采用土培的方法研究了不同Cd2+添加量(0、10、20、40、80、160、240mg.kg-1)对多金属超富集植物圆锥南芥(Arabis paniculata Franch)抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶POD、抗坏血酸过氧化物酶CAT、过氧化物酶APX)活性、非酶物质(巯基SH、谷胱甘肽GSH、植物络合素PCs)含量以及生物量、叶绿素、丙二醛(MDA)、半胱氨酸(Cysteine)、脯氨酸(Proline)含量的影响.结果表明,随着Cd添加量的增加,圆锥南芥的生物量、Cd含量、富集系数、转运系数呈增加趋势,SOD活性、叶绿素含量呈下降趋势.POD、CAT、APX活性以及MDA含量均呈先升高后降低的变化趋势.圆锥南芥叶片中SH、GSH、PCs含量随Cd添加量的增加而增加,当Cd添加量为240mg.kg-1时,SH、GSH、PCs含量分别比对照提高了92.7%、70.2%、143.4%,表明SH、GSH、PCs在解毒Cd毒害中起着重要作用.     

低浓度Cd暴露对金鱼藻营养元素吸收与植物络合素(PCs)合成的影响

采用溶液培养方式,研究了水环境低浓度Cd(0.01～0.64 μmol/L)不同暴露时间段下,金鱼藻(Ceratophyllum demersum)体内营养元素的吸收状况和植物络合素(PCs)的响应规律.结果表明,Cd促进了微量营养元素Cu、Zn的吸收,抑制了Mn的吸收,对Fe的吸收无明显影响.金鱼藻对Cd表现出明显的吸收和积累效应,0.08　μmol/L Cd胁迫对金鱼藻生长产生了抑制作用.Cd暴露期间各处理组PCs诱导量与Cd处理浓度存在显著的响应关系,处理前期(7　d)当Cd浓度≥0.02　μmol/L时,表现为显著的诱导效应(p<0.05).随着暴露时间的延长,PCs诱导量有下降趋势,但仍明显高于对照.各不同处理时间段下PCs诱导量与Cd处理浓度存在良好的剂量效应关系.胁迫7 d时呈线性关系,胁迫14 d和21 d均表现为抛物线型.回归分析显示金鱼藻体内PCs的合成水平与Cd的生物毒性存在极显著的正相关关系.表明PCs可作为Cd胁迫的一项敏感的生化指标(biochemical indicator)用来评价和预测实际水环境中Cd的污染.     

镉铅复合胁迫下根表铁锰氧化胶膜厚度对美洲商陆富集镉的影响

为了探讨根表铁锰氧化胶膜厚度及共存离子铅(Pb)对美洲商陆富集镉(Cd)影响,采用水培的方法,诱导培育了胶膜厚度具有极显著差异的美洲商陆(低膜美洲商陆、中膜美洲商陆和高膜美洲商陆),分别进行低Cd低Pb、低Cd高Pb、高Cd低Pb、高Cd高Pb等4种不同金属组合的胁迫处理,观察美洲商陆生长状况、测定植株对Cd的富集量、抗胁迫生理活性物质的表达量.结果表明:中膜和高膜美洲商陆侧根发达,新生根较多,高Cd胁迫对根系发育有较强的抑制作用.高Cd条件下,植株对Cd的富集量为高膜美洲商陆中膜美洲商陆低膜美洲商陆,高膜美洲商陆Cd总富集量可达89765.69 mg·kg-1(以干重计).低Cd条件下,植株对Cd的富集量为低膜美洲商陆高膜美洲商陆中膜美洲商陆.高Pb处理,可提高低膜和高膜美洲商陆Cd富集量,但显著降低中膜美洲商陆Cd富集量.根系分泌的可溶性还原糖含量、叶及根部合成的可溶性蛋白含量与根表铁锰氧化胶膜的厚度成正相关.中膜和高膜美洲商陆叶片及根部可溶性蛋白含量还受到不同金属组合胁迫的影响.镉铅复合胁迫使美洲商陆叶片及根部可溶性蛋白含量极显著高于对照组.     

土壤-作物系统中重金属元素吸收、迁移和积累过程模拟

土壤-作物系统是重金属危害生态环境和人类健康的重要途径,研究和了解土壤-作物系统中重金属元素的吸收、迁移和积累过程,对重金属污染的防控与管理以及人类的健康具有重要意义.本文建立作物吸收重金属的模型,计算小麦根、茎、叶以及籽粒中的重金属含量,分析在小麦生长周期中,根、茎、叶以及籽粒的重金属积累随时间变化的过程,并将预测值与实测值作对比来检验模型的精确度.结果表明,小麦的不同部位对重金属的吸收能力不同,根的吸收能力最强,叶片次之,茎和籽粒重金属的吸收能力较弱.小麦的各部位中不同重金属的含量也存在明显的差异,Cu元素的含量最高,Ni次之,Pb元素和Cd元素的含量较小.在小麦生长过程中,茎、叶和籽粒中的重金属积累速度分别在小麦生长90、60和135 d左右开始减缓,重金属含量逐渐达到最大值,而根部重金属积累的速度则呈现不断增长的趋势.本文利用数值模拟技术研究了重金属在土壤-作物系统中的吸收、迁移和积累过程,可为防范重金属污染的生态和健康风险提供科学依据.     

1株草螺属植物内生菌R-13的分离鉴定及对龙葵吸收土壤镉的影响

植物内生菌联合超积累植物修复重金属污染土壤可显著提高植物修复效率.从镉污染稻田水稻根系中分离获得1株编号为R-13的植物内生菌.分别利用显微观察、碳源利用及分子生物学手段将该菌株鉴定为1株红苍白草螺菌（Herbaspirillum rubrisubalbicans）;该菌株具有较强的耐Cd²⁺能力,在镉含量为300 mg·kg^-1的固体培养基上仍能生长.经显色反应发现R-13菌株具有产生铁载体和分泌吲哚乙酸（IAA）能力,此外,经Pikovskaya''s固体培养基和Ashby固体培养基试验表明R-13菌株溶磷作用微弱,但是具有较强的固氮能力.在盆栽试验中,利用高通量测序技术追踪R-13菌株在龙葵根部定殖情况,发现接种1次3 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度相比空白对照（CK）增加201.88%,两次接种可使草螺菌属在龙葵根部的相对丰度相比CK增加1182.44%,接种5 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度开始出现显著降低趋势.当接种20 mL·pot^-1菌液时对龙葵的根、茎、叶及果实中镉含量无显著影响,当接种菌液达到40 mL·pot^-1时可显著提高龙葵营养器官中的镉含量,当接种量达到200 mL·pot^-1时龙葵营养器官中镉含量最高.此时,根系中镉含量与对照组相比提高84.42%,茎秆中提高43.67%,叶片中提高64.06%,果实中提高20.29%.综上可见,根系接种植物内生草螺菌R-13可显著提高龙葵根系中草螺菌属的相对含量,同时可起到强化龙葵吸收镉的作用,该菌株在植物修复镉污染土壤技术中具有较好应用前景.     

水葫芦各部位富集能力的研究

通过对水葫芦根、茎、叶三部位脂肪、蛋白质、糖、钙、镁及重金属元素 (Fe、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)含量的测定 ,发现水葫芦茎、叶、根中脂肪、蛋白质、糖的含量无明显差异。整株植株营养价值与大白菜接近。金属元素在根部富集较多 ,而且其中大部分是吸附在根的表面。     

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的超富集特征

超富集植物是植物修复重金属污染土壤技术最主要的内容,而超富集植物的筛选是植物修复技术的难点和重点.采用室外盆栽试验的方法, 研究了我国北方较常见的7种菊科植物对重金属的超富集特征. 盆栽筛选试验表明, 蒲公英和三叶鬼针草对Cd单一及Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的耐性较强, 植物地上部镉含量分别高于其根部镉含量,地上部镉的富集系数也均大于1, 具备了镉超富集植物的基本特征. 以这2种植物为试材的盆栽浓度梯度试验表明, 当土壤中Cd投加浓度分别为25、 50、 100 mg·kg^-1时,三叶鬼针草地上部生物量没有明显下降(p<0.05), Cd含量均大于其根部Cd含量, 且其叶中Cd含量均大于100 mg·kg^-1, 达到了Cd超富集植物应达到的临界含量标准.而蒲公英在这3个处理条件下,其叶片中Cd含量均没有超过100 mg·kg^-1. 可见只有三叶鬼针草完全具有镉超富集植物的基本特征,是镉超富集植物.     

辣椒果实高中低镉积型对镉的富集、转运特性及在亚细胞分布特点比较

基于前期试验对91个辣椒品种资源筛选并开展了26个辣椒品种全生育期土培试验基础上,挑选出1个辣椒果实高积Cd品种（X15）、1个果实中积Cd品种（X39）和2个果实低积Cd品种（X45和X55）,采用盆栽试验结合室内分析研究了在0、5和10 mg·kg^-1 Cd胁迫下辣椒果实不同积Cd型对Cd的富集、转运及积累特性,以及镉在辣椒体内的化学形态和在亚细胞的分布特点.5 mg·kg^-1和10mg·kg^-1Cd胁迫对辣椒地上部生长有抑制作用,但促进了品种X15、X45和X55根系生长.Cd在辣椒果实的主要形态为活性较低的氯化钠提取态和醋酸提取态.辣椒根、叶和果实中亚细胞组分Cd含量大小顺序为细胞质 > 细胞壁 > 细胞器.在茎中亚细胞Cd含量大小顺序为细胞壁 > 细胞质 > 细胞器.Cd在亚细胞的区隔化对镉胁迫下辣椒抗性起着重要作用.在5 mg·kg^-1和10mg·kg^-1Cd胁迫下,茎和叶Cd含量在品种间大小顺序为X39 > X15 > X55 > X45,果实Cd含量大小顺序为X15 > X39 > X55 > X45;品种X15根系Cd含量在供试4个辣椒品种中最小,但其果实Cd含量最大;品种X39根、茎和叶Cd含量为供试4个辣椒品种中最高,但其果实Cd含量低于品种X15.果实中Cd含量取决于Cd向地上部转运能力和Cd在地上部再分配能力共同作用.     

施用海泡石对铅、镉在土壤-水稻系统中迁移与再分配的影响

以浙江省绍兴市某铅(Pb)、镉(Cd)复合重污染地区土壤(全Pb含量为2 028.22 mg·kg~(-1),全Cd含量为2.36 mg·kg~(-1))及具有低Pb、Cd积累特性的浙江省典型晚粳稻品种嘉33为对象,通过土培盆栽试验,研究了海泡石的施用对铅、镉复合污染土壤中有效态Pb、Cd的含量以及水稻植株对Pb、Cd的吸收和分配关系的影响.结果表明:供试土壤中有效态Pb、Cd的含量与添加的海泡石量呈显著负相关,其相关系数分别为-0.940、-0.952,均达到显著水平(P0.01).随着海泡石添加量的增加,水稻根、茎、叶和精米中Pb、Cd的含量有不同程度地降低,水稻根、茎、叶及精米对Pb、Cd的富集系数显著下降,同时茎对根系吸收的Pb、Cd以及精米对茎中Pb、Cd的转运系数也显著下降.当海泡石的添加量为9.00 g·kg~(-1)土时,嘉33精米中的Pb、Cd含量分别为(0.14±0.02)mg·kg~(-1)、(0.03±0.01)mg·kg~(-1),均低于国家的限量指标(GB 2762-2012);相比于对照组而言,水稻根、茎、叶及精米对Pb的富集系数分别下降了8.83%、29.96%、49.20%、79.41%,对Cd的富集系数分别下降了23.08%、63.22%、44.00%、82.35%;另外,茎对根吸收的Pb、Cd的转运系数分别下降了23.18%、52.19%,精米对茎转运的Pb、Cd的转运系数分别下降了70.83%、52.00%,意味着在铅、镉复合重污染土壤上,海泡石同时对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,合理施用海泡石与低重金属积累品种相结合可以实现污染浓度相对较高的重金属Pb、Cd复合污染土壤的农业安全利用.     

崇明岛滨岸滩地植物系统中重金属元素的分布累积与相互关系

以滩地几种常见大型植物为研究对象,系统地分析了Cd及Ni在芦苇、海三棱草和互花米草系统中的分布与累积,以及Cd,Ni,K及Ca 4种重金属元素在芦苇中的相互关系.结果表明:Cd及Ni在芦苇、海三棱草和互花米草根部的累积程度较高,约占总量的50%以上.w(Cd)在3种植物不同器官中均为根>茎>叶. 3种植物等量的地下部分中互花米草的阳离子交换量(CEC)可能最高; 互花米草各器官对Cd及Ni的累积能力均强于芦苇和海三棱草. 芦苇地下部分对K及Ca的吸收可以促进Ni的吸收与累积,但同时对Cd的吸收与累积却有一定的阻碍作用;茎中K及Ca与Ni及Cd均表现为一定的拮抗作用;在芦苇体中营养元素K及Ca呈一定的协同作用. 以w(Cd)及w(Ni)在上海市土壤分级标准中的相关背景值为参考,崇明岛滨岸滩地植物系统根际土壤中的w(Cd)及w(Ni)整体上处于清洁水平.      

芦荟对土壤中重金属的吸收及EDTA影响

采用芦荟(Aloe vera L.)盆栽实验,考察了土壤中重金属在芦荟中的分布及施加EDTA对重金属在芦荟中积累影响。由实验结果,芦荟中重金属随土壤中重金属含量的增加而增加,Cd、Cu和Zn的增加量主要积累在叶部,而Pb的增加量主要积累在茎和根部。土壤中Pb的加入促进了芦荟对Cd和Cu的吸收,表明Pb与Cd、Cu在芦荟吸收时具有协同效应。随着土壤中EDTA用量的增加(0～4 mmol/kg),芦荟对重金属的吸收积累增加,其中Cu和Pb的增加较大。在EDTA作用下,芦荟叶部对重金属的迁移增大,其迁移系数Zn>Cd>Cu>Pb。EDTA螯合作用促使芦荟对重金属的吸收。芦荟叶部重金属对Fe的积累有明显抑制作用,而芦荟各部位中重金属对Ca的积累皆有明显抑制作用。