2种基因型菜心根系解剖结构差异及其对DEHP吸收累积的影响

在前期筛选出油青60 d菜心和特青60 d菜心分别为PAEs高/低吸收累积基因型菜心的基础上,对其进行邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)不同污染水平(20 mg.L-1、50 mg.L-1)的溶液培养试验,对比研究2种基因型菜心根系解剖结构的差异性,初步探讨其与菜心吸收累积DEHP的关系.结果表明,油青60 d菜心和特青60 d菜心的根系解剖结构及其对DEHP污染处理下的响应均存在显著差异.油青60 d菜心根系和茎叶中DEHP含量均主要受主根形成层外围厚度和须根中柱直径控制,决定系数分别为0.900和0.809.特青60 d菜心根系中DEHP含量主要受主根形成层外围厚度和须根皮层厚度控制,决定系数为0.757;茎叶中DEHP含量主要受主根形成层外围厚度控制,决定系数为0.856.油青60 d菜心根系木射线细胞形状以排列规则的长方形为主,主根木栓层厚度和须根皮层厚度较小,须根中柱直径、导管数和导管直径较大,表明油青60 d菜心根系比特青60 d菜心更有利于对DEHP的吸收累积.     

PAEs污染下2种基因型菜心根际土壤微生物特征及差异性

设置邻苯二甲酸酯(PAEs)3个污染水平(T1,T2,T3)和对照处理(T0),盆栽2种基因型菜心(油青60天菜心和特青60天菜心),研究2种菜心不同生长期根际土壤微生物生物量碳氮(Cmic、Nmic)和总体代谢活性(AWCD)的动态变化特征及差异性,初步揭示2种菜心吸收累积PAEs差异的根际微生态机理.结果表明,2种菜心根际土壤Cmic分别介于84.45~213.30mg/kg和98.33~229.85mg/kg,Nmic分别介于9.00~25.86mg/kg和12.69~34.36mg/kg,显著高于未种植物的处理. AWCD值分别介于0.744~1.075和0.847~1.318,特青60天菜心显著高于未种植物的处理. 2种基因型菜心相比,特青60天菜心根际土壤Cmic, Nmic以及AWCD值均大于油青60天菜心(T3处理开花期除外),部分处理间差异显著. 2种基因型菜心茎叶和根系中PAEs含量与Cmic、Nmic和AWCD之间的相关性均未达到显著程度,说明2种基因型菜心茎叶和根系中PAEs含量可能与其他因素有关.     

邻苯二甲酸二丁酯在不同品种菜心-土壤系统的累积

在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染的水稻土中盆栽不同品种菜心,采用GC/MS研究了菜心-土壤系统中DBP的分布特征.结果表明,不同品种菜心茎叶和根系对DBP的吸收累积存在明显差异;不同品种菜心茎叶中DBP含量与其叶面积大小之间存在一定的正相关关系.不同品种菜心-土壤系统中DBP的分布特征明显不同,新选45天油菜心表现为茎叶和根系中DBP含量较低,盆栽后土壤中DBP含量也较低;特青60天菜心和新选油青四九菜心表现为茎叶和根系中DBP含量较低,但盆栽后土壤中DBP含量较高;油青60天菜心表现为茎叶和根系中DBP含量较高,盆栽后土壤中DBP含量也较高.     

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.     

不同铁营养状况下根系特征及蒸腾对黄瓜幼苗吸收镉的影响

采用营养液培养方法,研究了不同铁营养状况下的根系形态变化及蒸腾作用对不同品种黄瓜幼苗吸收镉的影响.结果表明,不加铁处理对地上部生物量的影响大于对根系的影响,并且不同品种间生物量差异显著.不加铁处理和低水平铁处理时,黄瓜根长变长、根表面积变大.与不加铁处理相比,加铁处理显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收,中农5号(缺铁敏感黄瓜品种)和津春4号(缺铁不敏感黄瓜品种)每克根对镉的吸收量分别降低了25.5%~45.5%和28.8%~55.0%;但却增加了镉向地上部的转运,镉在叶中的分配系数分别增加了2.2~3.6倍(中农5号)和2.6~3.7倍(津春4号).缺铁敏感的中农5号吸镉总量与根长、根表面积都呈显著正相关性,而缺铁不敏感的津春4号吸镉总量与根长、根表面积之间的关系不显著.不管是中农5号还是津春4号,其蒸腾速率与每克根吸收镉的量均呈显著的正相关关系.不同铁营养状况影响了黄瓜幼苗的根系形态和蒸腾速率,从而影响了根系对镉的吸收,高铁水平显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收.     

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。     

根系互作对玉米与续断菊铅镉累积的影响及其效应分析

通过单作(PVC塑料隔板分隔)、隔根(尼龙网分隔)、间作(不分隔)3种处理方法研究玉米、续断菊不同互作方式对Pb、Cd吸收的影响,并对根系效应进行了分析。结果表明:(1)3个处理中玉米生物量隔根相比单作增加了74.32%,间作相比单作减少了15.57%;续断菊生物量间作比单作增加了78.29%,隔根比单作增加了16.45%。(2)玉米Pb含量间作比较单作降低了27.4%,隔根相比单作降低了15.10%;玉米Cd含量隔根显著高于单作和间作,分别高出16.62%和14.11%,单作与间作之间无显著性差异。(3)续断菊Pb含量间作显著低于单作与隔根,分别低29.73%和23.68%,隔根与单作之间差异性不显著;续断菊Cd含量间作显著高于单作和隔根,分别高出38.97%和38.65%,单作与隔根之间差异性不显著。(4)3种处理中,与单作玉米Pb累积量比较,间作降低了37.68%,隔根增加了53.27%;续断菊Pb累积量间作比单作增加了170.21%,隔根比单作增加了48.47%。3个处理中,玉米Cd累积量间作比单作降低了44.32%,隔根比单作增加了98.86%;续断菊Cd累积量间作比单作增加145.90%,隔根与单作之间没有显著性差异。(5)3个处理中玉米Pb有效转运系数间作单作隔根;玉米Cd有效转运系数间作单作隔根。3个处理中续断菊Pb有效转运系数间作单作隔根;续断菊Cd有效转运系数间作单作隔根。(6)根系互作总效应抑制了玉米对Pb、Cd的吸收,其中根系效应抑制了玉米对Pb、Cd的吸收,溶液菌根效应促进了玉米对Cd的吸收;根系互作总效应促进了续断菊对Pb、Cd的吸收,其中,根系效应抑制了续断菊对Pb的吸收累积,促进了续断菊对Cd的吸收累积,溶液和菌丝效应促进了续断菊对Pb的吸收累积,抑制了续断菊对Cd的吸收累积。结果表明,根系作用降低了玉米Pd、Cd累积量,提高了续断菊Pb、Cd累积量。     

Cd、Zn交互作用对三七景天根系形态和重金属吸收积累的影响

采取水培试验,研究了不同Cd、Zn浓度单一胁迫及其交互作用对三七景天生长、根系形态及Cd、Zn吸收和积累的影响.结果表明,三七景天对Cd、Zn单一胁迫均有较强的耐受性,其根、茎、叶各组织中Cd、Zn含量均随胁迫的增加而增加,且对Cd有较强的富集能力,地上部Cd含量可达133.0 mg·kg~(-1).Cd、Zn共同胁迫对三七景天生长的影响大于单一胁迫,而根系对其胁迫更为敏感,在Cd、Zn共同胁迫下其根系长度、表面积、体积和根尖数均显著降低,且对其根尖数的影响最为显著.Zn对三七景天地上部Cd吸收具有"低促高抑"效应,低浓度Zn(10 mg·L~(-1))对三七景天地上部Cd吸收有协同作用,促进Cd由根部向地上部转运.而添加Cd则对三七景天Zn吸收具有拮抗作用.Zn/Cd浓度比值对三七景天Cd吸收有显著影响,Zn/Cd比值较低时促进三七景天地上部Cd的积累,而高Zn/Cd比则抑制其Cd的积累.因此,三七景天具有较强的Cd富集能力,可应用于修复Cd污染土壤,而调节生长介质中Cd、Zn比例可促进三七景天对Cd的吸收效率.     

水稻根系对多环芳烃的吸着与吸收

采集了天津市宝坻和新立2地的水稻根系样品及同期当地的空气、灌溉水和田间土壤样品.将水稻根分为节根和侧根2部分,并采用连续提取方法将根系中的多环芳烃分为3种形态:根表弱吸着态、根表强吸着态和根内吸收态.结果表明:2样点根系中多环芳烃含量存在显著差异;节根和侧根中的多环芳烃含量存在显著差异;被根吸收的部分约占多环芳烃总量的60%左右.比表面和脂含量是影响水稻根系化合物浓度的主要参数.     

水氮管理对设施番茄根系生长的影响

为研究高盐分累积设施土壤（电导率为1 106 μS/cm）中水氮管理对设施番茄根系生长的影响,采用二因素随机区组设计,利用盆栽试验研究了设施土壤中不同水分和氮肥处理对番茄生长和养分吸收的影响.结果表明:与适宜灌溉[浇水量为2.1 L/（盆·次）]相比,水分胁迫处理[浇水量为1.5 L/（盆·次）]显著抑制番茄根系、株高和生物量的增加,番茄总根长、根总表面积、根尖数分别平均减少16.6%、24.4%、14.3%,养分吸收量平均减少21.7%;高量灌溉[浇水量为2.7 L/（盆·次）]可增加番茄果期生物量,增幅达35.5%,但氮素吸收量有所降低.与传统施肥相比,减氮施肥可显著促进番茄植株、根系的生长,从而增加养分吸收量;番茄总根长、根总表面积、根尖数分别增加2.9%~55.3%、10.8%~55.5%、4.9%~62.7%,株高平均增加12.7%,养分吸收量平均增加38.5%,氮肥利用率从9.1%增至30.8%.研究显示,在高盐分累积的设施土壤中,氮肥减施可促进作物根系生长,同时提高氮肥利用率.      

萝卜对邻苯二甲酸酯(PAEs)吸收累积特征及途径的初步研究

利用玻璃室处理和覆土处理(人工污染土壤上覆盖原土壤)的方法控制萝卜的PAEs来源进行盆栽试验,试验处理分别为:(1)原土壤,暴露于大气中(空白1);(2)原土壤,置于玻璃室中(空白2);(3)人工污染土壤,暴露于大气中;(4)人工污染土壤,置于玻璃室中;(5)人工污染土壤上覆盖2 cm厚原土壤,暴露于大气中;(6)人工污染土壤上覆盖2 cm厚原土壤,置于玻璃室中.盆栽后应用GC/MS对土壤和植株样品中的PAEs进行分析,初步研究了萝卜对PAEs的吸收累积特征及途径.研究结果表明,萝卜茎叶和直根中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的含量均低于检测限,邻苯二甲酸正二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的含量与土壤污染浓度成正相关关系,DBP的含量高于DE-HP,两者主要分布在茎叶中.未覆土处理与覆土处理相比,前者盆栽的萝卜茎叶中DBP和DEHP的含量均高于后者,但在2个处理之间差异不显著,表明萝卜茎叶可以吸收污染土壤中挥发出来的DBP和DEHP,但直根吸收运移是茎叶中DBP和DEHP的主要来源途径.玻璃室处理导致萝卜茎叶中DBP含量的提高,在大棚蔬菜生产中值得注意.     

几种多环芳烃的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响

采用水培试验方法,以多年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为供试植物,研究了芘、菲、苊和萘的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响.结果表明,黑麦草能明显吸收富集多环芳烃(PAHs);随培养液中PAHs浓度的升高,其在黑麦草根和茎叶中的含量增大,且根的PAHs含量、富集系数要远大于茎叶.芘、菲、苊、萘污染胁迫下,黑麦草根系分泌物中可溶性有机碳、草酸和可溶性总糖的含量均高于无污染对照.供试污染浓度范围内,随着培养液中菲、苊、萘浓度提高,可溶性有机碳、草酸及可溶性总糖的分泌量增大;但在芘胁迫下,与污染对照相比,分泌量的增加幅度随着芘浓度的升高则呈先增大后减小的趋势.在较低污染强度下,供试PAHs对根系分泌物的促分泌效应由强到弱依次为芘、菲、苊和萘.4种PAHs对可溶性糖类的促分泌作用最强,其分泌量的增加幅度明显大于可溶性有机碳和草酸.     

丛枝菌根真菌和两株细菌对土壤中DEHP降解及绿豆生长的影响

采用绿豆为供试植物,通过温室盆栽试验研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌与DEHP降解菌对DEHP污染土壤的修复作用以及对植物生长的影响.试验土壤中添加DEHP含量为100mg·kg-1,试验设AM真菌Acaulospora laelis 90034、降解菌Bacillus sp.DW1和Gordonia sp.DH3单独接种以及互相组合的联合接种处理,同时设置不接种的对照处理(CK).苗后60 d收获植株.结果表明,AM真菌能很好的侵染绿豆的根系,菌根侵染提高了绿豆地上部分的干重,而对根系的干重则没有显著的影响;同时菌根侵染也促进了绿豆的P营养.但接种DW1与DH3对菌根侵染率与绿豆生长都没有显著影响.3种菌剂无论是单独或者联合接种都能显著促进土壤中DEHP的降解,3种菌剂同时接种则对DEHP的降解能达到最好的协同作用,同时也减少DEHP在绿豆地上部分的累积,这为DEHP污染农田土壤的植物修复提供了理论依据.     

根表铁氧化物胶膜对水稻吸收诺氟沙星的影响

采用水培法研究了水稻根表铁氧化物胶膜对水稻吸收诺氟沙星的影响.结果表明,水稻根表的铁氧化物胶膜生成量随溶液中Fe2+质量浓度的增加而增加.营养液中添加诺氟沙星之后,根表铁膜量不同程度地降低,且随着添加诺氟沙星质量浓度的增加铁膜减少量有所增加.根表诺氟沙星含量与根表铁膜含量具有相关性,且相关性系数为0.959(诺氟沙星=10 mg·L-1)和0.987(诺氟沙星=50 mg·L-1),根内诺氟沙星含量以及地上部诺氟沙星含量,与根表铁膜含量没有显著相关性.添加不同质量浓度的诺氟沙星,水稻根表、根内以及地上部所含诺氟沙星的质量分数:水稻根表为87.7%~97.6%,根内为0.8%~4.8%,地上部为1.5%~7.5%,根表诺氟沙星远远大于根内以及地上部的诺氟沙星含量.因此,水稻根表形成的铁氧化物胶膜在一定程度上是一个诺氟沙星富集库,但是并没有对诺氟沙星迁移到水稻根内和地上部起到明显的促进或抑制作用.