重金属Cd、Cu对小麦(Triticum aestivum)幼苗生理生化过程的影响及其毒性机理研究

对Cd、Cu单因子处理下小麦幼苗叶片和根系的SOD、POD酶活、可溶性蛋白含量以及叶片中叶绿素含量的变化进行了研究.结果表明,Cd、Cu胁迫下,小麦幼苗受到损伤的明显症状之一是叶片叶绿素含量下降;小麦植株叶片POD、SOD酶活能够被诱导而升高;重金属Cd、Cu对小麦幼苗根系的损伤较叶片大;重金属对小麦幼苗的毒害机理之一是抑制了蛋白质的生物合成;重金属引起的各个生化指标随着处理浓度和处理时间的变化远比有机污染物(如豆磺隆)简单.     

稀土元素铈对锌胁迫下小麦幼苗生长的缓解效应

为探究稀土元素铈（Ce）对锌（Zn）胁迫下小麦幼苗生长的缓解效应,通过水培试验,以百农307为试验材料,研究外源Ce对500 μmol·L^-1 Zn胁迫下小麦幼苗生长、Zn积累和生理特性的影响.结果表明,500 μmol·L^-1 Zn胁迫显著抑制了小麦幼苗叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素）、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗、侧根减少,同时降低了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性和可溶性蛋白含量,增加了丙二醛（MDA）的积累.外源Ce降低了根系对Zn的吸收和转运,缓解了Zn胁迫对小麦幼苗的毒害效应,具体表现为叶绿素含量和光合作用参数的升高;提高了抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量并降低MDA质量摩尔浓度;降低脂质过氧化对细胞膜的损伤,最终表现为小麦幼苗根系和茎叶干物质量的增加.外源Ce可通过提高Zn胁迫下小麦幼苗的光合特征、抗氧化酶活性和渗透调节物质的方式,降低细胞膜脂质的过氧化程度,缓解Zn胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.     

Cd、Cu单一污染对小麦体内活性氧消除系统影响

采用溶液培养法,研究不同浓度Cd、Cu单一污染对小麦SOD、POD、CAT活性及MDA含量的影响。结果表明:(1)SOD和CAT活性对Cd胁迫反应较敏感,而POD活性变化不大,叶片中有效的活性氧自由基清除系统的平衡被打破,MDA含量增加;(2)Cu胁迫下,小麦叶片中MDA含量的变化趋势与根部的相反,在Cu处理浓度为25、50mg/L时,叶片中有效的活性氧自由基清除系统的平衡未被打破,MDA含量保持在较低的水平;而根部恰好相反,该系统出现了失衡现象,MDA含量偏高。     

聚苯乙烯纳米塑料对大蒜生长生理的影响

自然环境中的微/纳米塑料污染日趋严重,但纳米塑料对农作物生长的潜在影响尚不清楚.通过营养液培养方式,探讨了粒径为80 nm的聚苯乙烯纳米塑料（polystyrene nanoplastics,PS-NPs）对金乡大蒜（Allium sativum L.）叶绿素含量、抗氧化性能和营养品质的影响.结果显示,添加PS-NPs处理的大蒜,其叶片叶绿素含量均显著低于对照组,叶绿素的合成受到抑制.大蒜叶片SOD、APX活性和脯氨酸含量随着PS-NPs质量浓度的增加呈先升高后降低的趋势.10 d处理时大蒜叶片POD活性随PS-NPs质量浓度的增加而上升,但在20 d处理时,各处理组POD活性均受到抑制.大蒜叶片MDA质量摩尔浓度随PS-NPs质量浓度的增加而增加,在ρ（PS-NPs）为100 mg·L^-1处理下,10 d和20 d处理时其含量相比对照分别增加43.24%和89.70%.同时,经ρ（PS-NPs）为100 mg·L^-1胁迫处理10 d后,大蒜叶片可溶性蛋白质、可溶性糖和维生素C含量均高于对照组,但20 d后,维生素C含量较对照则降低了26.53%.以上结果表明PS-NPs能对大蒜产生较为显著的氧化胁迫效应,且较高质量浓度的PS-NPs胁迫会对大蒜叶片的营养品质产生一定的影响.     

镉和乙草胺复合污染对玉米生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了镉与乙草胺复合污染对玉米幼苗MDA含量和抗氧化酶活性的影响。结果表明,镉单独处理,低浓度下MDA的含量变化不大,当镉浓度大于30 mg/kg时,MDA的含量急剧上升;超氧化物歧化酶SOD、CAT在浓度为30 mg/kg时活性达到最高,之后随浓度的增大,其活性逐渐降低;POD的活性随着镉浓度的增大逐渐升高,且100 mg/kg时达到最高。镉与乙草胺复合处理,低镉浓度下MDA的含量与对照组CK相比差异显著,处理浓度越大,MDA含量越高;SOD、CAT的活性变化趋势与单镉处理时相类似,但变化幅度更加明显;POD的活性则随着浓度的增大继续升高。镉与乙草胺复合处理对玉米幼苗的毒害程度要大于单镉处理,并且施加乙草胺的浓度越大,玉米受毒害程度越深。     

壳寡糖缓解小麦镉毒害的某些生理特性研究

利用不同浓度壳寡糖溶液对小麦种子浸种,种子萌发后,对小麦幼苗进行Cd胁迫,研究了不同浓度的壳寡糖对小麦幼苗生长、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性的影响。结果表明:不同浓度壳寡糖浸种,对镉胁迫下小麦幼苗生长有促进作用,幼苗高度、根长、生物量均有增加;幼苗叶片中叶绿素含量增高;SOD、POD和CAT活性增加。随着镉胁迫时间的延长,SOD和CAT活性降低,但降低幅度小于对照;POD活性却表现增加,增加的幅度大于对照。壳寡糖不同浓度之间比较,低浓度壳寡糖对镉毒害的缓解效果优于高浓度。说明壳寡糖预处理对镉胁迫有缓解作用。     

速生树种竹柳对重金属胁迫的生理响应

为探讨速生树种竹柳(Salix sp.)对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以竹柳三号和竹柳五号为试验材料,在重金属复合污染(镉、铜、锌)的水稻土条件下处理65 d后,研究了其叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及过氧化物酶(POD)和超氧化歧化酶(SOD)活性的响应变化.结果表明:重金属胁迫下,两种竹柳叶片的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量均显著(p0.05)降低,而脯氨酸含量、过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)升高.重金属胁迫下,竹柳三号叶片的脯氨酸、可溶性蛋白含量和超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)低于竹柳五号,而叶绿素b含量和过氧化物酶活性反之.对照土壤中,竹柳三号的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著低于竹柳五号,叶绿素含量反之.两种竹柳的叶绿素a/叶绿素b值、丙二醛含量无显著差异.综上所述,叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等可以作为竹柳耐重金属胁迫的评价指标.竹柳五号在重金属胁迫作用下可维持较高的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性,因此,竹柳五号比竹柳三号对重金属胁迫有更强的耐性.     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

镉处理对大豆幼苗生长及激素含量的影响

采用室内培养试验,通过测定植株生理生化指标,研究了不同浓度Cd²⁺处理对大豆幼苗生长及激素含量的影响.结果表明:①不同浓度Cd²⁺处理对大豆幼苗地下部生长素(IAA)和赤霉素(GA₃)的合成有抑制效应,对地上部生长素(IAA)和赤霉素(GA₃)的合成具有低浓度下的刺激效应和高浓度下的抑制效应;对地下部、地上部玉米素(Z)和脱落酸(ABA)的合成均有刺激效应.②Cd²⁺处理84h对大豆幼苗根系活力、叶绿素a和叶绿素b的合成有刺激效应,对类胡萝卜素的合成无影响.③Cd²⁺处理对过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量具有低浓度下的抑制效应和高浓度下的激活效应,且随着Cd²⁺浓度的增加激活效应逐渐加强.④短时间、低浓度Cd²⁺胁迫可刺激大豆幼苗的生理活性,以Cd²⁺处理浓度为0.50 mg/L时,大豆幼苗根系活力最大,IAA和GA₃含量最高,POD活性最低,植物生理活性最强.     

Cd胁迫对大豆各发育阶段生长及生理指标的影响

采用土壤盆栽试验方法,研究了不同浓度Cd胁迫下,大豆幼苗期、花荚期和成熟期植株的生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明,大豆植株的生长在3个生长期均表现为低浓度Cd(￡0.50mg/kg)下的刺激效应和高浓度Cd(31.00mg/kg)下的抑制效应;随着Cd胁迫浓度的累积,大豆生长整体上受到抑制.在幼苗期,大豆植株的叶绿素含量下降、SOD活性受到抑制、POD活性迅速激活,共同缓解Cd毒性;在花荚期,大豆植株的防御系统得到有效激发,保护性酶POD、SOD的活性急剧升高,叶绿素含量呈上升趋势;在成熟期,因为长时间的Cd毒害,尤其是Cd浓度较高的情况下,大豆植株的SOD、POD活性和叶绿素含量急剧下降.在Cd胁迫下,大豆植株的生长发育以及生理生化指标在大豆的3个生长期的变化模式差异显著,且大豆植株的生物量和株高与SOD活性在整个生长期均表现出显著的相关性.     

Cd-Pb复合污染土壤钝化修复效率与生物标记物识别

为验证重金属钝化修复效率与植物生理生化特征的关系,采用盆栽试验研究了在Cd-Pb复合污染土壤中添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系中SOD(超氧化物歧化酶)活性、POD(过氧化物酶)活性、w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)、叶片光合色素含量以及稻草和糙米中w(Cd)、w(Pb)的变化情况. 结果表明:添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系SOD活性、根系POD活性均随海泡石添加量的增加呈先增后降趋势,叶片POD活性随海泡石添加量的增加而增大,其中,当海泡石添加量为1.0%时,其最大增幅达33.6%;与之相反,叶片C_MDA、叶片和根系w(SP)均随海泡石添加量的增加而降低,分别比对照处理降低8.0%~30.0%、6.3%~22.3%和17.7%~25.5%. 不同添加量海泡石处理下,稻草和糙米中w(Pb)分别降低20.5%~43.6%和18.7%~43.5%,w(Cd)分别降低8.3%~23.9%和21.2%~55.2%. 幼苗w(Chl)(Chl为叶绿素)、w(SP)与糙米w(Cd)之间,以及叶片C_MDA与糙米w(Cd)、w(Pb)间均呈显著正相关(P<0.05),而叶片POD活性与糙米w(Cd)之间呈极显著负相关(P<0.01),水稻幼苗叶片w(Chl)、w(SP)、C_MDA和POD活性可以作为评估海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染钝化修复效率的分子生物标记物.      

土壤Pb暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应

根据OECD试验指南,研究了人工土壤铅暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应. 结果表明:铅暴露对赤子爱胜蚓14d的LC₅₀(半致死浓度)为2576.76mg/kg,95%置信区间为2388.42~2792.00mg/kg;铅暴露第1、7、14天赤子爱胜蚓的SOD(超氧化物歧化酶)活性,铅暴露第1、14天的POD(过氧化物酶)活性,铅暴露第14天的MDA(丙二醛)含量均与w(Pb)呈良好的剂量-效应关系,但CAT(过氧化氢酶)活性与w(Pb)未呈剂量-效应关系. 赤子爱胜蚓体内3种抗氧化酶对人工土壤铅污染响应的敏感程度为SOD>POD>CAT,SOD作为抗氧化系统的重要酶类可以更好地预测污染物对于赤子爱胜蚓的亚致死毒性.      

重金属Cu对两种海洋微藻的毒性效应

研究了重金属Cu对两种海洋微藻中肋骨条藻和三角褐指藻的生长以及藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,较高浓度的Cu2 对中肋骨条藻和三角褐指藻的生长都产生了明显的抑制作用,72h EC5o分别约为(0.546±0.068)和(0.531±0.037)mg/L.对两种海洋微藻的SOD和POD活力的影响,均表现为低浓度诱导,高浓度抑制,MDA含量则随着Cu2 浓度的提高逐渐上升.在72hEC50浓度分别对相应藻种的胁迫下,SOD和POD活力表现为前期诱导后期抑制,MDA含量则随着胁迫时间的延长逐渐升高.两种海洋微藻的SOD、POD活力和MDA含量的改变与添加的Cu2 浓度具一定的相关性,因此可以考虑作为监测重金属Cu污染的有价值的生物标志物.     

石油污染土壤植物修复后对陆生高等植物的生态毒性

以经过5a植物修复处理后的石油污染土壤为供试土壤(柴油初始投加量分别为5 000,15 000,30 000 mg/kg),用重量法测定了土壤中残留矿物油含量,同时,以小麦(Triticum aestivum L.)为供试植物,以种子发芽及根伸长试验、早期幼苗生长试验、叶片内细胞色素P450单加氧酶(P450)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶,SOD;过氧化物酶,POD)活性及脂质过氧化产物(丙二醛,MDA)含量等为指标对受试土壤进行生态毒理学综合评价.化学分析结果表明,各处理土壤中的矿物油均     

菲和芘单一及复合污染对蚯蚓抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响

采用自然土壤法,以蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量为指标,探讨了不同剂量、不同暴露时间菲(Pbe)和芘(Pyr)单一及复合污染胁迫对蚯蚓的毒性效应.结果表明.菲和芘单一作用时.SOD活性均表现为低剂量激活,高剂量抑制;而MDA含量在暴露2 d内明显增加,第14 d时与对照...     

土壤四环素污染对小白菜幼苗生长发育的生态毒性

采用土培盆栽试验模拟研究了土壤四环素污染对小白菜幼苗生长发育的生态毒性.结果表明,1～100 mg/kg四环素暴露促进了小白菜的茎伸长,但抑制了小白菜的根伸长和鲜重.100 mg/kg四环素处理28 d后,小白菜根长抑制率达到36.0%,鲜重抑制率达到34.6%.随着四环素暴露时间的延长,100 mg/kg四环素处理的...     

细胞分裂素类物质对镉胁迫下玉米幼苗生长和抗氧化酶活性及脯氨酸含量的影响

采用水培试验,研究了镉胁迫下喷施细胞分裂素类物质6-苄氨基嘌呤(6-BA)和激动素(KT)对玉米幼苗生长、叶片叶绿素含量、脯氨酸含量、植株镉含量和活性氧清除酶活性的影响.结果表明,与单纯镉胁迫相比,喷施6-BA和KT提高了玉米幼苗的生物量、根和地上部镉含量、叶绿素和脯氨酸含量,降低了叶片丙二醛(MDA)含量,促进了叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的升高,但对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响不明显.说明细胞分裂素类物质6-BA和KT可缓解镉胁迫对玉米幼苗的伤害,其机制可能与细胞分裂素物质能维持叶绿素稳定、刺激细胞内H2O2清除酶类活性及促进脯氨酸积累有关.当6-BA浓度在0～20mg·L-1之间时,其对玉米幼苗镉胁迫的缓解效应随喷施浓度的提高而增强,而KT的最适喷施浓度为70mg·L-1.