Effects of Ca2+ ions antagonistic to Al3+ ions poisoningin root growth , cell division and nucleolusin root tip cells of Allium cepa

The effects of different aluminium chloride concentrations together with varying calciumchloride concentrations on root growth, cell division and nucleoli in root tip cells of Allium cepa werestudied. The concentrations used for aluminium chloride were 10^-4, 10^-3 and 10^-2 mol/L ; and for calcium chloride were 10^-5 , 10^-4 , 10^-3 and 10^-2 mol/L, respectively. The results showed that after thetreatments with 10^-2 to 10^-3 mol/L Al³⁺ , root growth was severely inhibited , a large nurnber of thecells with c-mitosis were induced and the nucleolar material was extruded from the nucleus into the cytoplasm. However , the treatments with 10^-2 to 10^-3 mol/L of Al³⁺ together with 10^-2)to 10^-5 mol/LCa²⁺ suggested that Ca²⁺ gave the obviously protective effects against Al³⁺ poisoning in root growth.cell division and nucleoli of the root tip cells in A. cepa. The possible mechanism of these protective effects of Ca²⁺) is also briefly discussed.     

Effects of Zn2+ on root growth,cell division, and nucleoli of Allium cepa L.

The effects of different concentrations of Zn²⁺ion on root growth,cell division,and nucleoli of Allium cepa were studied. The test Zn²⁺ ion concentration was made up from zinc sulphate (ZnSO₄. 7H₂O) ranging from 10^-7 to 10^-2 mol/L. The solutions were prepared in tap water (pH =6. 5).The results indicated that Zn²⁺ could obviously inhibit root growth at concentrations from 10^-4)to 10^-2 mol/L.Roots treated with zinc sulphate showed the presence of c-mitosis, anaphase bridges,including sticky and fluidized bridges (at 10^-3 to 10^-2 mol/L) , chromosome stickiness, irregularly shaped nuclei, broken nuclei and micronuclei. A toxicity effect was also observed on the nucleoli using silver staining technique after 48h of treatment with 10^-4to 10^-2 mol/L Zn²⁺, e. g,the nucleolar particulate material scattered around the nucleoli in the nucleus of root tip cells.     

骨炭修复重金属污染土壤和降低基因毒性的研究

采用分级提取的方法研究了施加骨炭对污染土壤重金属的固定效果,结果表明,土壤施加10 mg·kg^-1骨炭后水溶态、交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb的浓度都显著下降;而加入骨炭后土壤有机结合态Pb的浓度显著上升,表明骨炭可以吸附、固定土壤中的Pb,改变Pb的化学形态,降低Pb的生物可利用性.加入骨炭后土壤中水溶态和交换态Cd的浓度都显著下降,残渣态Cd的浓度明显上升.骨炭处理对土壤中Cu化学形态的影响和Pb相似,表明骨炭可以吸附固定土壤中的Cu.骨炭处理对Zn也有一定的固定效果,降低了土壤中水溶态的Zn.采用植物彗星实验研究了施加骨炭对土壤基因毒性的影响,表明加入骨炭后减轻了污染土壤对洋葱根尖细胞的DNA的损伤,降低了土壤污染对植物的基因毒性.生物评价和化学评价的结果均表明骨炭是重金属污染土壤的有效修复剂,能有效降低污染土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒性.     

镉对洋葱根生长和细胞分裂的影响

研究了不同浓度氯化镉溶液对洋葱根的生长,细胞分裂和染色体形态的影响.结果表明,随Cd~(2+)浓度增加,根的生长速率递减;随处理时间延长,每单位时间的根生长速度递减或停止,根尖细胞有丝分裂指数随Cd~(2+)的浓度增高和处理时间延长而递减.不同浓度Cd~(2+)都能引起染色体畸变,恢复培养后均能恢复生长,染色体畸变率降低     

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.     

硒对油菜根尖镉胁迫的缓解作用

为研究镉胁迫对油菜根尖的毒性效应及硒的添加对该毒性效应的缓解作用,采用MS(Murashige and Skoog)培养基培养的方式,研究了0.2 mg·L-1硒对1 mg·L-1镉胁迫下油菜幼苗根系生长、根系构型、根尖膜系统完整性、亚细胞超微结构及细胞凋亡程度的影响.结果表明:镉胁迫下,硒的添加在一定程度上恢复了根系的生长,维持了根系的构型,使得总根长、总表面积和分叉数分别增加了33.28%、18.81%和21.66%;硒对根系形态的恢复作用主要表现在对直径小于1.0 mm的根系的恢复,直径小于1.0 mm的根系总根长提高了44.73%,总表面积提高了37.35%,总体积提高了32.88%;硒能够缓解镉对根尖细胞膜系统完整性的破坏;降低膜脂质过氧化程度,减少自由基的生成量,使得根尖O·-2含量降低了67.47%;并能维系细胞的形态和细胞器的结构完整性.然而,0.2 mg·L-1的硒并未显著降低根尖死亡细胞的数量,仅降低了晚期凋亡细胞的比例.     

土壤镉污染毒性效应的多指标综合评价

以草甸棕壤为供试土壤,以蚕豆幼苗根尖有丝分裂指数、染色体畸变率以及微核率,幼苗叶片内抗氧化酶活性、植物内源激素含量为指标,采用盆栽方法研究了0～10 mg·kg^-1镉胁迫对植物细胞的遗传和生态毒性效应.结果表明,在此浓度范围内,蚕豆根尖细胞有丝分裂指数、染色体畸变率以及微核率均随镉浓度增加呈显著的剂量-效应正相关关系,其中微核率变化最为明显,处理组微核率分别为对照组的1.43～3.22倍;蚕豆幼苗叶片内的SOD和POD活性变化呈先升高后下降的趋势;而CAT活性随镉浓度增加其变化规律与SOD、POD相反.此外,镉胁迫下植物激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GA₃)与细胞分裂素类的玉米素和玉米素核苷总含量(Z&ZR)均表现出低浓度下诱导和较高浓度下诱导率降低的趋势,在镉浓度为2.5 mg·kg^-1时３种植物激素含量均达到最高值,分别比对照组增加了6.6%、 4.0%和12.6%.研究表明,各指标对污染物的毒性具有响应且响应的域值及其敏感度不同,将各指标综合使用可使土壤镉污染的遗传和生态毒性诊断更为有效.     

Analysis of the genotoxic potential of low concentrations of Malathion on the Allium cepa cells and rat hepatoma tissue culture

Based on the concentration of Malathion used in the field, we evaluated the genotoxic potential of low concentrations of this insecticide on meristematic and F₁ cells of Allium cepa and on rat hepatoma tissue culture (HTC cells). In the A. cepa, chromosomal aberrations (CAs), micronuclei (MN), and mitotic index (MI) were evaluated by exposing the cells at 1.5, 0.75, 0.37, and 0.18 mg/mL of Malathion for 24 and 48 hr of exposure and 48 hr of recovery time. The results showed that all concentrations were genotoxic to A. cepa cells. However, the analysis of the MI has showed non-relevant effects. Chromosomal bridges were the CA more frequently induced, indicating the clastogenic action of Malathion. After the recovery period, the higher concentrations continued to induce genotoxic effects, unlike the observed for the lowest concentrations tested. In HTC cells, the genotoxicity of Malathion was evaluated by the MN test and the comet assay by exposing the cells at 0.09, 0.009, and 0.0009 mg/5 mL culture medium, for 24 hr of exposure. In the comet assay, all the concentrations induced genotoxicity in the HTC cells. In the MN test, no significant induction of MN was observed. The genotoxicity induced by the low concentrations of Malathion presented in this work highlights the importance of studying the effects of low concentrations of this pesticide and demonstrates the efficiency of these two test systems for the detection of genetic damage promoted by Malathion.     

镉对河南华溪蟹副性腺组织的氧化性损伤作用

为了探明慢性镉胁迫对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)副性腺的生殖毒性作用,实验设置了2个镉浓度组(0.725和1.45 mg·L-1)、1个对照组、3个处理时间(7、14和28 d),研究了镉在副性腺组织的积累,以及镉对副性腺组织细胞结构、抗氧化酶,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性及脂质过氧化水平(MDA含量)、蛋白质羰基化(PCO含量)和DNA-蛋白质交联(DPC)的影响.结果显示,镉处理后在河南华溪蟹副性腺组织中的积累显著或极显著高于对照组,且随着时间的延长和镉浓度的增加,副性腺组织镉的积累逐渐增高;副性腺组织细胞结构发生了不同程度的改变,主要表现为上皮细胞与基膜分离甚至破裂导致细胞核丢失.镉浓度0.725和1.45 mg·L-1条件下处理28 d,基膜结构发生明显改变,上皮细胞和基膜之间出现较大空腔,上皮细胞细胞核变形.SOD和GPx活性先升后降,而CAT的活性则随着镉浓度的增加逐渐升高;PCO含量和DPC均随着时间的延长和浓度的增加而显著升高;MDA含量也呈明显的升高趋势,但在28 d有所下降.表明慢性镉胁迫对河南华溪蟹副性腺产生了明显的氧化损伤,可能会影响副性腺正常的生理功能.     

超富集植物藿香蓟(Ageratum conyzoides L.)对镉污染农田的修复潜力

为探究超富集植物藿香蓟(Ageratum conyzoides L.)对镉(Cd)污染农田土壤的修复潜力,通过野外调查,原土盆栽试验和田间试验,测定藿香蓟及其根系土壤Cd含量,计算藿香蓟的富集系数和去除率.结果表明,野外调查中不同铅锌矿区生长的藿香蓟叶片中Cd含量最大值为77. 01 mg·kg~(-1),盆栽试验中,高含量Cd土壤处理(T2)中,地上部Cd积累量达到69. 71mg·kg~(-1),其地上部Cd富集系数为6. 09,在低含量Cd土壤处理(T1)中,藿香蓟对Cd的富集特性与其在高含量条件下对Cd的富集特性一致.藿香蓟对Cd表现出稳定的积累特性.田间试验中,污染区藿香蓟中地上部Cd含量均值为21. 13 mg·kg~(-1),富集系数为6. 93,使用藿香蓟修复Cd污染土壤每亩地种植三茬藿香蓟的去除率为13. 2%～15. 6%.使用超富集植物藿香蓟修复农田Cd污染具有较好的工程应用前景.     

伯克氏菌Y4对水稻幼苗镉损伤和镉吸收的影响

为探明伯克氏菌Y4(Burkholderia sp.Y4)对镉(Cd)胁迫下水稻幼苗的生长和Cd吸收积累的影响及其作用机制,以水稻低Cd积累品种湘早籼24(X24)和高Cd积累品种T优705(T705)为材料,通过水稻种子萌发和幼苗试验,利用非损伤微测技术和原子吸收等检测方法,研究外源施加伯克氏菌Y4对Cd胁迫下水稻生...     

1株高耐性肠杆菌的筛选及对镉、砷同步钝化

从镉、砷复合污染农田土壤中筛选出1株具有硫酸盐还原功能的肠杆菌,通过去除率实验结合表征实验来探究其对镉、砷钝化机制.结果表明,经鉴定筛选出来的菌株M5为肠杆菌属(Enterobacter sp.),具有硫酸盐还原功能,对镉、砷最大耐受浓度为1.0 mmol·L^-1左右.在模拟体系中,菌株M5对镉去除率最大达94.13%,对砷去除率最大为27.26%.SEM-EDS和XRD的结果证实了Cd和As被固定成CdS和As₂S₃,XPS结果表明该菌表面的羧基、羟基和酰胺基主要参与生物吸附.结果为微生物应用修复重金属及类金属污染土壤提供思路和理论依据.     

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.     

重金属（Hg，As，Pb）污染对蚕豆根尖细胞微核的诱变研究

采用蚕豆根尖细胞微核检测技术,分别探讨不同浓度的HgCl2、As2O3、Pb（NO3）2对蚕豆根尖细胞微核率的影响。以蒸馏水处理作为阴性对照实验。结果表明不同浓度的HgCl2可使蚕豆根尖细胞微核率明显上升,说明HgCl2对蚕豆根尖具有明显的毒性效应——诱发突变（微核）。不同浓度As2O3可使蚕豆根尖细胞微核率明显上升。说明三氧化二砷（As2O3）对蚕豆根尖具有明显的毒性效应——诱发突变（微核）。蚕豆根尖微核率在铅离子浓度0—25mg／L范围内,随着硝酸铅处理浓度的升高而升高,说明硝酸铅是一种较强的诱变剂。     

低积累水稻品种联合腐殖酸、海泡石保障重镉污染稻田安全生产的潜力

以某铅锌矿开采区周边重镉污染稻田(全Cd含量为2.52 mg·kg~(-1))以及Cd低积累型晚粳稻品种嘉33为对象,研究了Cd低积累水稻嘉33与改良剂腐殖酸、海泡石联合对重镉污染稻田的农产品安全输出的保障潜力.结果表明,重镉污染稻田上嘉33仍表现出良好的低镉积累特性,改良剂腐殖酸、海泡石单独或联合投加,可降低水稻各器官中Cd的积累,以及茎对根吸收的Cd和精米对茎中Cd的转运系数,且降低量随着改良剂施用量的增加而增加.当施用5.250 t·hm~(-2)的腐殖酸、或6.750 t·hm~(-2)的海泡石、或1.125 t·hm~(-2)的腐殖酸和3.375 t·hm~(-2)的海泡石搭配施用均可使嘉33精米中Cd含量低于国家的限量指标(GB 2762~(-2)012),其精米中Cd含量分别为(0.171±0.01)、(0.184±0.01)和(0.181±0.01)mg·kg~(-1).腐殖酸单施、海泡石单施以及腐殖酸与海泡石配施均能促进土壤Cd向残渣态、铁锰氧化物结合态转化,显著降低土壤中有效Cd含量,降低Cd的生物有效性,进而降低了水稻各器官中Cd含量.其中海泡石单施、腐殖酸与海泡石配施降低土壤中有效Cd含量效果优于腐殖酸单施.同时,相比于腐殖酸单施、海泡石单施,腐殖酸和海泡石搭配施用对土壤养分的影响更趋友好,除了土壤碱解氮含量无明显性变化外,对应的土壤速效磷、速效钾及有机质含量均随改良剂施用量增加而升高.综上结果,意味着在重镉污染土壤上,低Cd积累水稻品种联合腐殖酸和海泡石配施是实现重镉污染土壤安全生产的优选措施.     

钼作用下油菜对镉胁迫的生理生化响应及其对镉吸收的特征

为了探讨施钼对不同浓度镉胁迫油菜的缓解效果,利用盆栽试验,研究了4种外源钼梯度（0、50、100、200 mg·kg^-1）对低镉（0.5 mg·kg^-1）和高镉（6.0 mg·kg^-1）两种胁迫下油菜生理生化、生物量、镉的转运富集等的影响作用.结果显示,外源钼可促进镉胁迫油菜长度、鲜重、干重增加.不同浓度的钼可使镉胁迫油菜生理生化指标丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）积累量显著降低,可溶性蛋白（SP）含量、可溶性糖（SS）含量、叶绿素（Chla和Chlb）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性显著提高;同时,施入钼能够有效抑制油菜对镉的吸收富集,但对其转运影响相对较小,同时又可显著提高油菜对镉的耐性.钼对镉的抑制作用表现为提高油菜的生物量水平、改善其生理生化性能,通过参与油菜生理过程降低油菜对镉的吸收,进而提高油菜对进入体内镉的耐受力,外源钼能有效地降低Cd胁迫对油菜的毒害.     

可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2. 5 mmol·kg~(-1)的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1. 30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg~(-1)GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3. 57、4. 69和4. 67倍; GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.     

芘胁迫对5种羊茅属植物根系分泌的几类低分子量有机物的影响

根系分泌物与有机污染物的植物修复过程密切相关,研究胁迫条件下不同修复潜力植物根系分泌物的释放特征有助于揭示植物修复的内在机制.借助根际袋土培试验研究了芘胁迫(10~160 mg·kg~(-1))下5种羊茅属植物在不同胁迫期(30~70d)时根系分泌物中几种低分子量有机物的释放特征.结果表明:1芘胁迫促进了根系对可溶性糖的分泌:随着胁迫水平的升高、胁迫期的延长,其分泌量呈"先升后降"变化趋势,胁迫水平为C3(40.36 mg·kg~(-1))、胁迫期为40 d时达到最大值;修复潜力越大,趋势越明显.2芘胁迫增强了根系对低分子量有机酸的释放,修复潜力越大,释放高峰值出现时的胁迫浓度越高,且主要以草酸、乙酸、乳酸和苹果酸为主(98.15%),但修复潜力较强物种的根系分泌物中也检测到微量反丁烯二酸.3芘胁迫对氨基酸的种类影响不大,但对分泌量影响较大:苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸的分泌量随着胁迫水平的升高而剧增;脯氨酸、羟脯氨酸和天冬氨酸对芘胁迫的响应近乎以功能群的形式参与植物修复过程,参与的组分越多,修复潜力越强.可见,芘胁迫下根系分泌物中可溶性糖、低分子量有机酸以及氨基酸的释放特征与植物自身的修复潜力有关;修复潜力越强,释放量越多且成分越复杂,并表现出更强的环境适应性及生理可塑性.     

镉致背角无齿蚌消化腺组织损伤及调节消化腺和斧足的抗氧化酶活性

采用酶学和组织学方法,研究了镉(Cd)对背角无齿蚌(Anodonta woodiana)消化腺和斧足组织中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性和组织形态结构的影响.Cd浓度设置为4.22、8.43、16.86、33.72和67.45 mg·L-1,处理时间为24 h、48 h、72 h和96 h.结果显示,与对照组相比,同一时间随着Cd浓度的增加,消化腺中SOD和CAT活性,在24 h呈现升高的趋势;96 h消化腺中SOD活性逐渐升高,差异极显著(p0.01);48 h和72 h呈现先升后降的趋势.斧足中SOD和CAT在72 h和96 h时活性升高明显,差异显著或极显著(p0.01,p0.05).Cd浓度67.45 mg·L-1处理24 h,消化腺组织细胞结构变化不明显;在48 h以后,消化管间结缔组织松散,腺体结构损伤严重,上皮细胞形态结构异常,细胞界限模糊,甚至消失;细胞膜肿胀、变形;有的细胞核碎裂、明显肿胀甚至消失,上皮细胞部分与基膜分离、脱落;斧足组织未出现显著变化和损伤.研究表明,消化腺在酶活性和组织结构上对镉的反应较快且更具规律性,而且具有明显的时间和剂量效应关系.但是,斧足对镉的胁迫反应与消化腺相比较为迟缓,说明组织之间对重金属的敏感性具有差异性.     

三价铕对蚕豆根尖细胞的遗传毒性研究

研究了三价价态稀土元素铕对蚕豆根尖细胞遗传毒性。结果表明，Ｅｕ＾３＋能诱发蚕豆根尖细胞产生微核、染色体桥和染色体粘连等遗传损伤。有关实验数据统计结果还显示微核和染色体桥等遗传损伤指标之间以及它们与Ｅｕ＾３＋处理浓度之间均存在显的相关关系。