三叶鬼针草毛状根的诱导及其对重金属Cd、Pb蓄积

利用发根农杆菌诱导植物毛状根多被利用于药用植物生物技术工程方面.目前植物修复也利用毛状根生长快,侧根分支多与污染源接触表面积大等优点进行污染水体的修复.三叶鬼针草自然植株具有重金属Cd的超富集能力,本文利用发根农杆菌C58C1诱导三叶鬼针草叶片产生毛状根,在1/2MS的液体培养基能稳定、正常生长,并表现对重金属Cd、Pb极强的忍耐和蓄积能力.单一处理时,三叶鬼针草毛状根在Cd≤50μmol·L-1和Pb≤25μmol·L-1时均能正常生长,生物量积累与对照没有明显差异;随处理浓度增加,当Cd≥100μmol·L-1、Pb≥50μmol·L-1时,毛状根生物量积累明显受到抑制.Cd-Pb复合处理时,低浓度Cd(25μmol·L-1)与Pb复合处理,随Pb浓度增加(25、100、200μmol·L-1)三叶鬼针草毛状根生物量逐渐减少,抑制效应随Pb增加而加剧;高浓度Cd(200μmol·L-1)与Pb复合处理,随Pb浓度增加(25、100、200μmol·L-1)生物量逐渐减少,抑制效应随Pb增加而加剧.高浓度Cd与Pb复合处理,毛状根生长受到抑制更严重.单一处理时,当Cd≤50μmol·L-1时,随处理浓度增加Cd蓄积量增加,当Cd≥100μmol·L-1时,重金属蓄积量明显降低,随处理浓度进一步增加,重金属蓄积量已无明显变化.Pb≤100μmol·L-1处理时,毛状根对Pb蓄积量随处理浓度增加微弱降低,但不明显;当Pb≥200μmol·L-1时,随处理浓度增加,毛状根对Pb蓄积量明显降低.Cd-Pb复合胁迫,低、中Pb(Pb≤100μmol·L-1)促进毛状根对Cd富集,高浓度Pb(Pb≥200μmol·L-1)则抑制Cd的富集;低浓度Cd仅对低浓度25μmol·L-1时Pb有微弱促进积累效应,其余均抑制Pb富集.这说明三叶鬼针草毛状根可作为重金属Cd、Pb污染水体潜在的植物修复新材料.     

根分泌物与微生物对污染土壤重金属活性的影响

研究了铜富集植物海州香薷(Elsholtziasplendens)和鸭跖草(Commelinacommunis)根分泌物,以及假单胞菌(P.aeruginosaZD4-3)和白腐真菌(P.Chrysosprim)对污染土壤重金属活性的影响.结果表明,海州香薷和鸭跖草根分泌物对污染土壤中Cu有一定的活化能力,不同处理间差异不大,鸭跖草根分泌物对Cu的活化能力大于海州香薷.不同处理根分泌物中有机酸种类或含量有所差异,但主要以草酸和出峰时间为6.5min左右的未知有机酸为主.假单胞菌对污染土壤Cu、Pb和Zn有很强的活化作用;白腐真菌对Cu、Zn有活化作用,对Pb则表现为固定作用,海州香薷根分泌物降低了供试假单胞菌对重金属的活化效果,但增加了白腐真菌对重金属的活化效果.     

丛枝菌根真菌对海州香薷生长及其Cu吸收的影响

在温室盆栽条件下研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌对灭菌土壤中海州香薷生长及其Cu吸收的影响.试验设0,50,100,200,400mg·kg^-1等5个外施Cu水平,Glomus caledonium90036(36)、Acaulospora mellea ZZ(ZZ)2种菌剂处理和1个不接AM真菌的对照处理(CK).苗后60d收获植株.结果表明,尽管菌根侵染率随Cu水平的升高而降低,但都高达50%以上,说明AM真菌易于侵染海州香薷.36和ZZ处理在各Cu水平下都显著提高了海州香薷地上和根系干重.在200mg.kg^-1及以下各Cu水平时,2种菌剂处理提高海州香薷地上部分Cu浓度,在400mg·kg^-1Cu水平时,地上部分Cu浓度在36、ZZ和CK之间没有显著差异.在施Cu水平为0mg·kg^-1时,海州香薷根系Cu浓度在36、ZZ和CK之间差异不显著,在50mg·kg^-1及以上各Cu水平时,36和ZZ降低海州香薷根系Cu浓度.36和ZZ处理在各Cu水平提高地上部分Cu吸收量,在100mg·kg^-1Cu水平时提高根系Cu吸收量.总之,接种AM真菌可以促进海州香薷向地上部转运Cu,提高其地上部分Cu吸收量.     

海州香薷根细胞壁对铜的吸附固定机制研究

海州香薷是铜耐性植物,细胞壁是其吸收积累铜的重要场所.本文利用细胞壁化学改性结合吸附动力学试验和红外光谱学研究了海州香薷根细胞壁及其组分对Cu2+的吸附动力学特征,以及它们吸附固定Cu2+的功能基团.吸附动力学试验表明,海州香薷根细胞壁对Cu2+吸附300 min后,吸附量已接近饱和水平,达到最大吸附量的90%左右;500 min时达到吸附饱和,饱和吸附量为5.85 mg·g-1.当细胞壁进行化学改性后,如氨水处理细胞壁使果胶变成低酯化的酰胺类果胶或者去除细胞壁中的纤维素,根细胞壁对铜的吸附量会显著降低.果胶和纤维素分别吸附了19.85%和25.48%的Cu2+,是细胞壁吸附固定Cu2+的两大主要组分.红外光谱研究也表明,在海州香薷根细胞壁吸附Cu2+的过程中,羟基、羧基和氨基是Cu2+的主要结合位点.其中,果胶为Cu2+的结合提供了羟基官能团,纤维素和半纤维素为Cu2+的结合提供了羧基官能团,而细胞壁蛋白提供了氨基官能团等结合位点.由此可见,根细胞壁及其各个组分对Cu2+具有较高的吸附固定能力,是海州香薷根系Cu耐性的重要机制.     

石油烃、Cu2+对沙蚕的毒性效应及对其抗氧化酶系统的影响

在实验室模拟条件下,研究了石油烃和不同浓度的Cu2 对沙蚕(Nereis diversicolor)种群的毒性效应及对其抗氧化酶系统活性的影响.结果表明:石油烃和Cu2 对沙蚕均表现出较强的毒性,暴露3d后,其LD50值分别为117.5μL·L-1和864.0μg·L-1.Cu2 单因子污染暴露5d后,沙蚕体内过氧化物酶(POD)的活性受到显著影响,表现出先受到抑制后缓慢增加的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)的活性也发生显著变化,其变化趋势为先被诱导而后抑制.石油烃以其约为半致死剂量水平单因子暴露5d后,POD的活性并未被显著诱导,SOD的活性则低于对照组.在石油烃与Cu2 复合污染的条件下,暴露5d后沙蚕体内POD和SOD活性表现出相同的变化趋势,即先下降后上升.通过比较,还发现沙蚕体内SOD的活性变化更能灵敏地反映出污染物对沙蚕的毒性作用.     

海州香薷对铜的蓄积及铜的毒性效应

研究了不同浓度铜对海州香薷的毒性及海州香薷对铜的蓄积结果表明0.5 mmol/kg的铜能促进海州香薷的生长,使其生物量增大.低浓度的Cu²⁺使叶绿素a含量上升,而高浓度Cu²⁺则使叶绿素a下降,但Cu²⁺对叶绿素b的影响并不明显.反映到a/b上则表现为低浓度下Cu²⁺处理会提高a/b值.海州香薷的蓄铜浓度随土壤中铜浓度的增加而升高,可达1500mg/kg,达到了超量积累植物的标准.铜对SOD、POD活性的影响也表现为低浓度的刺激效应和高浓度的抑制效应,最高值出现在0.5 mol/kg.     

Cu2+对两种生态型鸭跖草Cu积累和抗氧化酶的影响

在Hoagland培养基中加入CuSO4模拟Cu2 污染环境,比较了不同Cu2 浓度([Cu2 ])对鸭跖草(Commelina communis L.)耐性生态型和敏感生态型的耐性、Cu积累和抗氧化酶[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)]的影响.结果表明,两种生态型鸭跖草的Cu2 中毒临界浓度和中毒症状有明显的差异,[Cu2 ]≥40祄ol/L时,耐性生态型鸭跖草的耐性明显高于敏感生态型.耐性生态型鸭跖草叶和根中的Cu2 含量都明显高于敏感生态型,根中更为明显.不同生态型甚至同一生态型不同器官的POD、CAT、SOD活性对Cu2 的敏感性不同.一般来说,根对Cu2 的敏感性高于叶;POD活性对Cu2 的敏感性高于CAT和SOD.根比叶在清除丙二醛(MDA)的过程中起更重要作用.耐性生态型鸭跖草叶和根中CAT、POD和SOD活性、叶中MDA的变化并没有与根中MDA含量的变化趋势(大幅增加)保持一致,表明除了抗氧化酶外,可能还存在其他机制影响耐性生态型与敏感生态型鸭跖草在Cu2 耐性上的差异.     

锯齿新米虾对Cu2+和毒死蜱毒性的生理响应

为研究水生生物对水体中重金属和有机磷农药毒性的生理响应,以锯齿新米虾为试验生物,采用半静止毒性试验方法,分别研究了Cu2+和毒死蜱5 d暴露时间对锯齿新米虾肌肉组织生理指标的影响.结果表明,锯齿新米虾暴露在不同浓度Cu2+和毒死蜱溶液下,随着暴露时间的延长,肌肉组织蛋白浓度均有不同程度的降低.Cu2+溶液较低浓度组(0.086 mg·L-1和0.172 mg·L-1)和毒死蜱较高浓度组(0.006 0μg·L-1和0.012 0μg·L-1)中,总SOD活性表现抑制效应;Cu2+溶液较高浓度组(0.344 mg·L-1和0.688 mg·L-1)表现为"抑制-诱导-抑制"的变化趋势,而毒死蜱较低浓度组(0.001 5μg·L-1和0.003 0μg·L-1)表现为"抑制-诱导"的变化趋势;暴露在Cu2+和毒死蜱溶液下,MDA含量变化相似,且在一定浓度范围内,随着Cu2+和毒死蜱浓度增加,MDA含量呈逐渐上升的趋势,说明Cu2+和毒死蜱加快了锯齿新米虾肌肉组织脂质过氧化作用;ACh E活性在Cu2+和毒死蜱溶液中表现为抑制效应,且在Cu2+和毒死蜱溶液的较高浓度组中,其活性随浓度的增加而呈逐渐降低的趋势,说明Cu2+和毒死蜱对锯齿新米虾肌肉组织的正常生理功能产生了影响,其浓度越高,产生的损伤效应越大.研究表明,鉴于不同浓度的Cu2+和毒死蜱溶液对锯齿新米虾肌肉组织的损伤程度不同,总SOD、MDA和ACh E可以作为评价重金属和有机磷农药对锯齿新米虾急性毒性效应的生理指标.     

铜绿假单胞菌ZGKD2的重金属耐性机制研究

从煤矸石中分离的耐Cd2+铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ZGKD2具有多种重金属耐性,研究其铁载体产生特征和重金属耐性机制对于开发土壤重金属污染修复技术具有重要意义.在牛肉膏蛋白胨培养基中分别添加200～3 000μmol.L-1的Cd2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+或Mn2+等重金属,ZGKD2菌株的最大生长量随着重金属浓度的增加而降低,不同浓度重金属对ZGKD2菌株产碱能力无明显影响.ZGKD2菌株生长进入稳定期时,用0、200、600、1 000μmol.L-1的Cd2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+或0、1 000、2 000、3 000μmol.L-1的Pb2+、Mn2+处理2 h,SOD和CAT活性随重金属浓度增加而增加.ZGKD2菌株在MSA培养基中能产生铁载体,200～1 000μmol.L-1的重金属Cd2+或Zn2+可显著诱导铁载体的产生,Ni2+和Mn2+的作用较小,Cu2+则抑制;ZGKD2菌株的产铁载体能力与重金属耐性能力相关.这些结果表明ZGKD2菌株的产碱、产铁载体特性以及抗氧化酶活性提高可能是其耐重金属的主要机制.     

海洲香薷种群微量金属元素的累积分布特征

分析了大冶铜绿山铜矿区海洲香薷种群几种微量金属元素的吸收累积和分布特征、生殖分配( RA)特征及植物与土壤元素的关系 ,并就该植物对铜等金属元素的耐受性进行了初步探讨。结果显示 ,该植物生长的土壤重金属元素含量很高 ,其中 Cu的含量 (平均 5 843μg/ g)是背景值的 2 0 0多倍。 Cu、Mn、Zn、Cd、Pb几种微量金属元素的含量 ,以 Cu最高 ,Cd最低。几种元素的大小顺序表现为 :Cu>Mn>Zn>Pb>Cd。不同元素在植物不同构件的含量为 :Cu,根 >花 >叶 >茎 ;Mn,叶 >根 >花 >茎 ;Zn,叶 >花 >茎 >根 ;Cd,叶 >花 >根 >茎 ;Pb,根 >叶 >茎 >花。这几种元素的 RA范围为 10 %～ 40 % ,平均为 2 4.97% ;生物量 RA为 2 6.5 %。植物铜元素与土壤显著正相关。海洲香薷对铜等金属具有很强的耐受性。     

Cu/Cu_2O材料的制备及形貌调控研究

目的一步制备和调控Cu/Cu_2O材料。方法采用水热法合成Cu/Cu_2O材料,通过改变反应时间、温度,原料投料量以及乙醇和水混合溶液中溶剂比等参数来调控Cu/Cu_2O复合材料的晶体形貌和Cu含量。结果增加氨水和甲酸使用量会明显提升Cu/Cu_2O复合材料中的Cu含量,硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加会使Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量减少,而反应时间和反应温度均不会使复合材料中Cu量发生变化。氨水和甲酸使用量的增加,会使样品从菜花状、正八面体或十二面体向类球状转变。而硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加恰好使得样品形貌向相反方向变化。另外,反应温度过高会使得晶体向正八面体转变并且逐渐出现孔隙。结论通过改变样品合成参数可成功调控Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量和形貌。     

Cu污染土壤-水稻系统中Cu的分布特征

对太湖流域某地误用硫酸铜废水灌溉导致的污染土壤和作物体铜（Ｃｕ）含量分析表明：Ｃｕ 主要富集于表层土壤,受Ｃｕ 污染的表层土壤Ｃｕ 含量是该地区非污染区的１．６～５．１倍． 受Ｃｕ 污染的农田种植水稻其糙米、稻壳和稻草中Ｃｕ 含量分别是非污染区的１１．１～４．６、１８．３～３．７ 和９．３～２．３ 倍． Ｃｕ 在水稻植株体分配是：稻草＞ 稻壳＞ 糙米． 土壤Ｃｕ 含量与稻草和稻壳Ｃｕ含量之间符合指数函数关系,与糙米Ｃｕ 含量之间符合线性函数关系． Ｃｕ 污染导致水稻减产１８％ ～２５％ ;主要是由于水稻Ｃｕ中毒影响水稻根系生长发育,抑制水稻分蘖和减少有效穗数． 如果不采取治理措施,使受Ｃｕ 污染土壤Ｃｕ 含量下降到该地区非污染区水平至少需要１５～９２ａ． 因此,对污染土地采取治理是必要的．     

Co-exposure of sulfur nanoparticles and Cu alleviate Cu stress and toxicity to oilseed rape Brassica napus L.

Experiments were performed to explore the impact of sulfur nanoparticles (SNPs) on growth, Cu accumulation, and physiological and biochemical responses of oilseed rape (Brassica napus L.) inoculated with 5 mg/L Cu-amended MS medium supplemented with or without 300 mg/L SNPs exposure. Cu exerted severe phytotoxicity and inhibited plant growth. SNPs application enhanced the shoot height, root length, and dry weight of shoot and root by 34.6%, 282%, 41.7% and 37.1%, respectively, over Cu treatment alone, while the shoot and root Cu contents and Cu-induced lipid perodixation as the malondialdehyde (MDA) levels in shoots and roots were decreased by 37.6%, 35%, 28.4% and 26.8%. Further, the increases in superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) enzyme activities caused by Cu stress were mitigated in shoots (10.9%–37.1%) and roots (14.6%–35.3%) with SNPs addition. SNPs also positively counteracted the negative effects on shoot K, Ca, P, Mg, Mn, Zn and Fe contents and root K, Ca, Mg and Mn contents from Cu exposure alone, and significantly promoted the nutrients accumulation in plant. Additionally, in comparison with common bulk sulfur particles (BSPs) and sulfate, SNPs showed more positive effects on promoting growth in shoots (6.7% and 19.5%) and roots (10.9% and 15.1%), as well as lowering the shoot Cu content (40.1% and 43.3%) under Cu stress. Thus, SNPs application has potential to be a green and sustainable technology for increasing plant productivity and reducing accumulation of toxic metals in heavy metal polluted soils.     

鸭跖草(Commelina communis)对铜的耐性和积累研究

采用溶液培养法 ,研究了生长于铜矿山上的鸭跖草 (Commelinacommunis)和生长于正常土壤中的鸭跖草对Cu的耐性和吸收积累的差异 .实验显示 ,随着溶液中Cu浓度的增加 ,生长于矿山的鸭跖草的干重、生长速率均增加 ,而生长于非矿山的鸭跖草的干重、生长速率降低 ,2种鸭跖草体内含Cu总量和根、茎、叶Cu含量均随着培养液Cu浓度的增加而增加 ,两者呈明显正相关 .在相同Cu处理浓度下 ,矿山的鸭跖草体内Cu的含量高于非矿山的鸭跖草体内Cu含量 ;Cu在 2种鸭跖草体内各器官的分布一致 ,均为根 >茎 >叶 .在高Cu浓度处理下 ,矿山的鸭跖草地上部Cu含量 根Cu含量的比值不超过 1,但随着溶液中Cu浓度的增加而增加 ;而非矿山的鸭跖草除去对照处理 ( 0 2 5μmol L)外 ,地上部Cu 根Cu比值为 40— 2 40 μmol L ,随着溶液中Cu浓度的增加而增加 ,其比值超过了 1,但到了 3 2 0 μmol L时开始急剧下降 .结果表明矿山的鸭跖草已形成对Cu的耐性     

Cu/ZnO-RGO的抗菌性能及应用

采用溶胶-凝胶法制备铜锌复合氧化物（Cu/ZnO）,并将Cu/ZnO纳米粒子负载到还原氧化石墨烯（RGO）表面制备Cu/ZnO-RGO复合材料.对Cu/ZnO-RGO复合材料进行表征分析及抗菌性能考察,结果表明,Cu/ZnO纳米粒子成功负载在RGO表面,负载前后Cu/ZnO纳米粒子形态不发生改变,复合材料纯度较高.Cu/ZnO-RGO复合材料对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均有着优异的抗菌性能,可以破坏细菌细胞膜,导致细菌内容物流出,延长细菌进入对数生长期所需的时间.当RGO质量分数为15%?Cu/ZnO-RGO复合材料使用量为120μg/mL时,在循环冷却水系统中作用2h即可拥有96.76%的抗菌率.     

土壤吸铜特性对铜毒性临界值的影响

本文选用四川紫色土共8个样品,进行了莴苣、辣椒的土培试验和Cu吸附试验,结果表明,土壤吸Cu能力因土壤不同而异,吸Cu特征指数按红棕紫泥>紫泥土>夹砂泥>豆办泥>大土泥>红砂土>红紫泥>砂土递减,高量Cu处理对莴苣、辣椒均有毒害,导致减产,不同土壤上Cu毒性大小的顺序正好与吸Cu特征指数相反,但是对于特定的作物都统一于平衡溶液浓度:莴苣0.5μg/mL,辣椒2.5μg/mL,初步认为,使用等温吸附方法估测作物Cu毒性临界值是可行的。     

城市垃圾焚烧飞灰中Cu、Zn的去除研究

文章研究了城市垃圾焚烧飞灰中Cu、Zn的含量、形态分布及几种螯合剂、天然有机酸及其钠盐和无机酸对其中Cu、Zn的去除能力。结果表明:飞灰中Cu、Zn含量很高,主要以残渣态存在;供试螯合剂和天然有机酸及其钠盐对Cu、Zn的去除效果以DTPA最好;EDTA-Na2与天然有机酸复合可提高去除效果,而与其钠盐复合后对Cu的去除效果变化不大,对Zn的去除略有降低;DTPA与天然有机酸及其钠盐复合后而对Cu的去除变化较大,对Zn的去除变化很小;高浓度酸对Cu、Zn的去除能力较低浓度酸强。     

表面活性剂强化污泥生物淋滤Cu、Zn的研究

通过接种经Tween-80驯化培养的污泥混合硫杆菌,研究了不同浓度表面活性剂Tween-80对污泥生物淋滤过程中重金属Cu、Zn溶出效果的影响.同时探讨了Tween-80对混合硫杆菌氧化元素硫能力的影响.结果表明,投加0.5~8.0g/L Tween-80能促进硫杆菌氧化元素硫,并随着投加量的增加,元素硫的氧化率提高.但是在污泥生物淋滤实验中,随着Tween-80投加量增加,这种促进作用先加强后被抑制.Tween-80最佳投加量为6.0g/L,这时元素硫的生物氧化率显著提高,污泥酸化加快,经过8d的淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为91.9%和90.4%,而对照组在第10d淋滤效果达到最佳,分别为80.1%和85.2%.但是当Tween-80浓度大于6.0g/L时,硫杆菌的生长和繁殖受到抑制,使生物淋滤反应速度减缓,去除效率较低.     

小白菜对猪粪中高Cu和Zn的富集与转运

近年来,规模化养猪中Cu和Zn广泛应用于饲料添加剂,导致猪粪含大量的cu和Zn.猪粪土地利用中高Cu和Zn导致的环境污染和植物效应已引起了人们的高度关注.研究高Cu和Zn的猪粪施入土壤后典型蔬菜对Cu和Zn的富集和转运,可为有机蔬菜安全生产和品质提高提供科学依据,对粪便中重金属的健康风险评价具有重要的参考价值.本研究以...