稀土镧(La)及La(POA)_3对镉污染绿豆幼苗生理影响

以水培的方式研究了稀土元素镧及其配合物La(POA)3(HPOA=苯氧乙酸)对绿豆幼苗的生理生态影响。结果表明,单一镉(10mg/L)胁迫时,NR、CAT及POD活性下降,而MDA、Pro含量上升;较低浓度(5～30mg/L)的镧及其配合物能明显地促进绿豆幼苗生长,并且可以缓解镉对绿豆幼苗的胁迫作用,经镧及其配合物作用后,上述生理指标皆比单一镉胁迫时有明显的改善,而高浓度(100mg/L)的镧及其配合物对镉污染的缓解作用都减弱;另外,较低浓度(10、15、30mg/L)的La(POA)3对镉胁迫的缓解作用较镧更明显;随着作用时间的延长,镧及其配合物对绿豆幼苗镉污染的缓解作用均逐渐下降。     

土壤镉污染的现状及修复研究进展

镉是一种对人类和动物健康危害严重的重金属。土壤镉污染问题已经成为全球研究热点。重点分析了镉污染土壤中镉的来源,镉对动植物、人体的危害,并提出了对镉污染土壤的修复的方法。     

Lelliottia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染

利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长发育，导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌(Lelliottia sp.Kz9)和100 nm纳米零价铁(nZVI₁₀₀)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结果表明：nZVI₁₀₀在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸收(p<0.05),nZVI₁₀₀在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸收(p<0.05);联合施用Kz9和nZVI₁₀₀对不同浓度镉污染土壤印度芥菜叶片中叶绿素含量和铁吸收均有显著促进作用(p<0.01);不同浓度镉污染土壤中印度芥菜受Kz9和nZVI₁₀₀的正向影响依次为nZVI₁₀₀处理组>Kz9与nZVI₁₀₀联合处理组&...     

根茬连续还田对镉污染农田土壤中镉赋存形态和生物有效性的影响

通过盆栽试验研究不同镉污染土壤上分别连作3茬玉米和菜豆,根茬连续还田后对后茬作物生长、镉吸收及土壤中镉赋存形态的影响.结果表明,两种镉污染土壤上分别连作3茬菜豆和玉米,根茬累计还田量占土壤质量的0.4%～1.1%,通过根茬累计还田的镉占土壤全镉的1.3%～3.5%.玉米和菜豆根茬连续还田对后茬大白菜和冬小麦生长均无显著影响,但在镉污染土壤上根茬连续还田后显著增加了后茬大白菜地上部镉含量.根茬连续还田对后茬小麦吸收镉无影响.根茬连续还田增加了土壤轻组有机质含量和模拟镉污染土壤中轻组有机质中镉占土壤全镉的比例.镉污染土壤连续还田玉米根茬后土壤碳酸盐结合态镉含量显著降低,在模拟镉污染土壤上菜豆根茬连续还田显著降低了土壤交换态镉含量,根茬连续还田增加了土壤中氧化物结合态镉含量.     

淋洗和淋滤下鼠李糖脂对酸性镉污染土壤的修复效果试验研究

为研究鼠李糖脂对酸性镉污染土壤的治理效果,同时采用淋洗和淋滤试验,对比研究了两种处理方法对酸性镉污染土壤的修复效果。淋洗试验结果表明:鼠李糖脂能有效解吸人工镉污染土壤中的镉,且在淋洗时间为0～24h内对土壤中镉的解吸速率最快,在此阶段高浓度鼠李糖脂溶液对土壤中镉的解吸效果低于低浓度鼠李糖脂溶液;经过68h淋洗后,低浓度鼠李糖脂溶液对人工镉污染土壤中镉的解吸量开始衰减,而高浓度鼠李糖脂溶液对人工镉污染土壤中镉的解吸量则持续增加,此阶段高浓度鼠李糖脂溶液对土壤中镉的解吸效果优于低浓度鼠李糖脂溶液,且对土壤中镉的最高解吸量达到144.45mg/kg,其解吸过程符合准二级吸附动力学方程。淋滤试验结果表明:经过168h淋滤后,天然镉污染土壤中镉的去除率达到62.84%,且淋滤后土壤中镉的含量低于《土壤环境质量——农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中土壤镉污染的风险筛选值。在治理酸性镉污染土壤时,淋滤的处理效果优于淋洗,该研究结果对治理酸性镉污染土壤具有一定的参考价值。     

植物一氧化氮响应镉胁迫作用机制的研究进展

镉是一种毒性高、迁移性大的重金属元素,是动植物体内的非必需元素。当含有镉的废水排入河流、土壤,会给植物带来毒害效应。为了尽量减少镉毒性的影响,植物已经进化出一系列的解毒机制。一氧化氮是植物体内重要的气体信号分子,参与植物对镉胁迫的应答反应。本文综述了植物一氧化氮的产生途径、镉胁迫下植物内源一氧化氮含量的变化以及适宜外源一氧化氮对镉胁迫下植物的保护作用。     

植物修复治理镉污染及其镉富集分子机制研究

镉是一种对人体危害极大的金属,目前镉污染形式严峻,物理和化学方法治理镉污染均出现不同程度的问题,生物治理中的植物修复技术因其安全、低成本等优势受到广泛关注。本文介绍了植物修复技术治理镉污染的研究进展,并对植物积累镉的分子机制进行了阐述,最后提出了相关问题与未来展望。     

基于冠层多维光谱的水稻镉污染胁迫诊断模型研究

鉴于镉对水稻各种生理特征参数的影响具有复杂隐蔽性,导致冠层光谱特征变化微小,需要采用一些方法增强和提取隐含在光谱中的污染弱信息.在水稻冠层高光谱数据和各种实测生化参数的支持下,利用主成分分析、独立分量分析和分形分析技术从高光谱遥感数据中提取镉污染弱信息,获取水稻镉污染敏感光谱因子,包括第一主成分F1、独立分量ICA1和光谱分维D.利用3个敏感因子分别构建水稻镉污染一维诊断模型,获得较好的诊断效果.进一步将3个光谱因子进行组合构建二维诊断模型和三维诊断模型,使污染胁迫诊断结果更稳定直观.     

不同浓度镉胁迫对3种芥菜型油菜幼苗生理特性的影响

2012年全球镉产量已增至2.3万t,镉污染对人类的伤害日趋严重。在芥菜型油菜(Brassica juncea)晋油6号、川油A-6和内引I号中,筛选出一个对重金属镉有较强耐受力的品种。水培条件下,利用不同浓度的外源镉对油菜幼苗进行处理,研究镉胁迫对芥菜型油菜幼苗叶绿素和丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白质浓度以及过氧化氢酶(CAT)活性的影响。3个参试品种中,晋油6号对重金属镉的耐受力最强。随着镉处理浓度的增大,晋油6号叶绿素含量的降低最为缓和,丙二醛的增长量最低,且通过产生新的可溶性蛋白质和提高过氧化氢酶活性来抵御逆境的能力最强。晋油6号在作为镉污染修复的植物材料上具有应用价值。     

外源精胺对镉胁迫下苎麻生理代谢的影响

采用水培实验法,研究了不同浓度和不同施加方式下外源精胺对苎麻镉污染毒害的缓解效应.结果表明,镉胁迫(10mg/L)使苎麻叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质含量均不同程度地下降,膜脂过氧化程度提高,丙二醛含量增加;加入外源精胺后(以10^-5mol/L效果最佳),叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质含量均显著上升,膜脂过氧化产物丙二醛含量明显降低,说明苎麻对镉的抗性得到显著提高,其中叶面喷洒并同时向营养液中加入精胺能更有效地缓解叶片的生理伤害,而仅叶面喷洒外源精胺则更有利于缓解根中镉的毒害.进入苎麻体内的镉约73.2%积累在根部,2种方式加入精胺均使得镉在苎麻体内的累积量下降,同时镉向地上部分的转移率提高.     

硒对镉胁迫下菠菜生理特性、元素含量及镉吸收转运的影响

为了探讨硒(Se)对菠菜中的镉(Cd)胁迫造成毒害的缓解作用,采用盆栽试验,研究了不同浓度Se(0、0.5、2.0、4.0 mg·L-1)对不同浓度Cd(0.5和2.0 mg·kg-1)胁迫下菠菜生理特性、元素含量及Cd吸收转运的影响.结果表明:不同浓度的Se可使丙二醛(MDA)积累量显著降低,最佳作用下分别为两种浓度Cd单一胁迫下的53.93%和41.79%;不同浓度的Se可以缓解Cd胁迫对菠菜地上部和根部的抑制作用,最佳缓解条件下,菠菜地上部和根部的鲜重分别为两种浓度Cd单一胁迫时的1.13倍、1.29倍和1.31倍、1.37倍,干重分别为1.78倍、2.09倍和3.03倍、4.36倍;叶绿素含量显著提高,在最佳缓解浓度下分别是两种浓度Cd单一胁迫时的1.51倍和1.35倍;与两种浓度Cd单一胁迫相比,最佳缓解浓度下超氧化物歧化酶(SOD)活性分别提高了36.0%和42.8%;外源Se可以使地上部和根部的K、Na、Ca和Mg等元素的含量不同程度的增加;施Se可以有效的抑制菠菜根部对Cd的吸收、富集和向地上部的转运,使菠菜地上部和根部Cd含量显著降低,分别为两种浓度Cd单一胁迫下的65.77%、75.92%和46.11%、70.01%,表明外源Se能有效的减轻Cd胁迫对菠菜的毒害作用.对本研究所用的两种浓度Cd来说,最佳的缓解浓度为2.0 mg·L-1和4.0 mg·L-1.     

P对小麦Cd和As吸收与转运的影响

为了探究磷（P）对小麦幼苗镉（Cd）和砷（As）吸收转运生理机制的影响,通过水培试验,以百农207为供试材料,研究了Cd和As胁迫条件下,外源供P和缺P处理对小麦幼苗生长、根系形态、光合参数、抗氧化系统、离子含量和根茎转移系数的影响.结果表明,与缺P处理相比,外源P供应显著增加As胁迫下小麦幼苗叶绿素的含量,促进根系的生长发育,提高了生物量,而对Cd胁迫下小麦幼苗的生长影响不显著.外源P供应时显著增加了Cd胁迫条件下根系的P和Cd含量,降低了地上部的P和Cd含量;同时显著提高了As胁迫条件下地上部的P和As含量以及As向地上部的转移系数.因此,供P与否对小麦幼苗Cd和As毒害的影响表现出明显的差异性;As胁迫时,外源供P提高了As向地上部的转运能力以及根系的CAT活性,降低了As对小麦的毒害,从而促进了小麦幼苗生物量的累积;而在Cd胁迫条件下,P与Cd之间表现出一定的协同效应,外源供P在一定程度上加重了Cd对小麦的毒害效应.     

镧对镉胁迫下菜豆(Phaseolus vulgaris)幼苗生长的影响

以菜豆(Phaseolus vulgaris)为实验材料,以水培方法研究了La对Cd抑制对菜豆幼苗生长与代谢的影响.结果表明,在30μmol·L^-1Cd剂量伤害下,菜豆的生长受到严重抑制,主要表现为株高、主根长下降31.1%和39.2%,叶面积、叶、茎、根的鲜重、干重分别降低48.0%,42.7%、29.6%、25.0%、26.7%、61.3%、49.4%.在50μmol·L^-1Cd剂量伤害下,其生理生化特性发生变化,叶绿素含量、根系活力下降23.5%和28.7%,质膜透性、MDA含量、CAT和POD活性增加5.58%、28.6%、0.6%、7.0%,且随Cd处理时间的延长,伤害加重.叶面喷施10 mg·L^-1 La 1次,对镉污染下的菜豆幼苗的生长与代谢有一定的缓解效应,可减轻镉对幼苗的伤害程度.这与La能提高菜豆幼苗叶绿素含量(30.0%),降低细胞膜透性(0.87%)和MDA含量(9.5%),维持CAT(0.1%)和POD活性(1.6%)等多重作用相关.     

用电子自旋探针研究水泥固化土壤中镉离子的反应

应用电子自旋探针（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ ｓｐｉｎ ｐｒｏｂｅ，简ＥＳＰ）Ｍｎ＾２＋离子的超精细结构（ｈｙｐｅｒｆｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，简称ｈｆｓ），揭示了水泥固化土壤中Ｃｄ＾２＋离子的化学反应，研究发现：由于水泥水化产生高的ＰＨ值，Ｃｄ＾２＋离子与ＯＨ＾－离子反应生成Ｃｄ（ＯＨ）２沉‘当有ＣＯ２气体存在时，Ｃｄ＾２＋离子会与ＣＯ２和水泥水化的ＯＨ＾－离子反应生成ＣｄＣＯ３、Ｃｄ（ＯＨ）２，这些     

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.     

不同阴离子钠盐对土壤Cd形态与微生物群落的影响

为了探明污染土壤在盐碱胁迫条件下镉（Cd）有效性与微生物群落的响应,采集污灌区Cd污染农田土壤,模拟北方土壤典型盐碱胁迫情景,设置不同阴离子钠盐配置处理,利用微生境培养实验,采用高通量测序技术,结合对土壤性质、土壤Cd形态等的测定.结果表明：施用钠盐可显著提高钠吸附比（SAR）、碱化度（ESP）,降低有机碳（SOC）含量、阳离子交换量（CEC）;促进土壤中小粒径团聚体（<0.002mm）的形成,增加了Cd在小颗粒团聚体的质量负载;与对照相比,两种土壤中T1处理（主要阴离子为SO₄^2-、Cl^-）均显著（P<0.05）增加交换态Cd含量（27.06%和11.00%）.钠盐的添加降低了土壤中细菌的丰度和多样性,其中T1处理的微生物群落均匀度最低;盐碱胁迫处理改变了土壤细菌的关键类群,如增加了耐盐碱腈基降解菌科、葡萄球菌科、假单胞菌科和耐重金属芽孢杆菌科的菌群丰度,不同处理菌群结构差异与土壤阴离子组成有关,如相比而言,T1处理可增加变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门的丰度.冗余分析结果表明土壤pH值、交换态Cd含量、SAR和ESP是影响细菌群落组成变化的关键环境因子,拟杆菌门、芽单胞菌门和变形菌门的丰度与pH值呈正相关,而酸杆菌门、绿弯菌门的丰度与交换态Cd含量、SAR呈现显著正相关.可见,盐碱胁迫增加了土壤Cd的有效性,显著改变了土壤微生物群落结构.     

镉胁迫对菜豆幼苗基因组DNA多态性的影响

采用随机扩增多态性DNA (RAPD)等技术,检测不同浓度镉(Cd)胁迫对菜豆幼苗叶片DNA损伤及相关生理特性的影响.结果表明,随着Cd处理浓度(0,20,40,80mg/L)的增加,菜豆幼苗中的Cd含量及叶片中丙二醛(MDA)含量升高;叶片中可溶性蛋白、脯氨酸、还原型谷胱甘肽在低浓度(20mg/L)Cd处理下含量增加,中、高浓度(40,80mg/L)Cd处理下减少.选取8条寡核苷酸引物(10bp),利用RAPD随机扩增技术,对菜豆幼苗叶片细胞基因组DNA进行扩增,8条引物均产生特异性谱带.正常叶片基因组DNA的RAPD图谱得到46条谱带.与正常组相比,Cd处理下利用不同引物扩增得到的RAPD图谱发生改变,呈现不同程度的谱带强度增强或减弱、谱带缺失或新增,与对照的RAPD图谱存在明显差异.Cd胁迫下基因组模板稳定性下降,并随Cd处理浓度的增加,稳定性下降幅度增大.利用RAPD技术获得的DNA多态性变化,可指示镉毒害生物遗传效应,并为镉污染地区蔬菜品种的选育及镉毒性的评价提供依据.     

Hg~(2+)、Cd~(2+)及其复合胁迫对苦草的毒害

利用微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理下,苦草对这三种胁迫的响应。三种胁迫下,3d内苦草现存量增加百分比与金属离子浓度间显著负相关,其中在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]([Hg2+]/[Cd2+]=1)>5μmol/L时,2～3d可致死;总生产力、净生产力、呼吸强度以及叶绿素含量均随着金属离子浓度的增加而下降,同时叶绿素含量还随着胁迫时间的延长而降低,但上述四个指标在低浓度胁迫时常略有升高;可溶性蛋白含量在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]≤2.5μmol/L、以及[Cd2+]≤10μmol/L时升高或基本稳定,之后随着金属离子浓度的增加和胁迫时间的延长而明显降低。Hg2++Cd2+的复合胁迫效应略小于相应浓度的Hg2+,但明显大于相应浓度的Cd2+。Hg2+对苦草的毒性数倍于Cd2+,二者对苦草的毒性有相加或协同效应。     

叶面喷施2,3-二巯基丁二酸对水稻幼苗镉吸收转运及抗氧化系统的影响

稻米Cd超标问题已成为社会各界广泛关注的热点问题之一,探索降低Cd向地上部转运并缓解水稻Cd胁迫的新方法,对保障食品安全具有重要意义.本研究拟通过在水稻幼苗叶面喷施2,3-二巯基丁二酸(DMSA)评估利用该重金属螯合剂降低Cd向水稻地上部转运并缓解Cd胁迫的可行性.以我国南方水稻主栽品种之一中早35幼苗为研究材料,采用水培法研究了叶面喷施不同浓度DMSA对Cd在水稻幼苗体内吸收转运的影响,同时考察了对水稻幼苗丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量以及对抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.结果表明,叶面喷施DMSA 0.2、 0.4和1.0 mmol·L~(-1) 4次后,水稻幼苗地上部Cd含量随着DMSA喷施浓度增加呈显著降低趋势, 3种处理浓度与对照相比分别降低22.1%、 39.7%和43.5%,但是对水稻幼苗根部Cd含量无显著影响;对地上部及根中K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn这6种矿质元素含量无显著影响;喷施4次DMSA后显著降低了幼苗地上部MDA和GSH含量,同时使CAT和SOD活性显著增加,有效缓解了Cd对水稻幼苗造成的胁迫效应.DMSA能抑制Cd从水稻根部向地上部转运,同时不影响对人体必需矿质营养元素的吸收和转运,具备成为水稻降Cd叶面调理剂的潜力.     

两种不同镉富集能力油菜品种耐性机制

利用水培试验研究了不同浓度镉(cadmium,Cd)胁迫条件下(0、2和5 mg·L~(-1))两种Cd富集能力油菜品种[秦油1号(QY-1)和三月黄(SYH)]生长状况与Cd富集特征的差异,并从Cd亚细胞区隔化和抗氧化酶活性等角度探索了两种油菜Cd富集能力的差异机制,并通过田间试验进行验证.结果表明,水培条件下,这两种油菜在Cd胁迫下生长均未受到明显的抑制.在低浓度Cd(2 mg·L~(-1))处理下,两种油菜地上部Cd含量无显著差异,在高浓度Cd(5 mg·L~(-1))胁迫下SYH的地上部和根部Cd含量均显著高于QY-1,分别提高32. 05%和99. 57%,同时其根部生物富集系数(BCF)也较QY-1显著提高.对两种油菜叶片中Cd亚细胞区隔化研究结果表明,随着Cd处理浓度的增加,QY-1和SYH叶片中Cd在热稳定蛋白和镉富集颗粒组分的分布分别提高了143. 69%、118. 91%和63. 34%、118. 91%,由此可见将Cd区隔在热稳定蛋白和镉富集颗粒体等重金属解毒组分是油菜在亚细胞水平上的重要解毒机制.同时,高浓度Cd胁迫下SYH叶中Cd在细胞碎屑组分的含量达QY-1的4. 41倍,可知Cd在细胞碎屑组分中的分布是导致两种油菜Cd富集能力差异的重要机制.结合对两种油菜抗氧化酶活性研究结果,发现抗氧化酶系统可能是QY-1应对高浓度Cd胁迫的重要解毒机制,而SYH则更多地通过将Cd区隔在金属低活性的亚细胞组分来减轻其毒性.田间试验结果验证表明,SYH地上部和地下部Cd含量均显著高于QY-1,分别是QY-1的2. 34和1. 43倍.综上所述,SYH具有更高的Cd提取量和富集能力,具有应用于中轻度Cd污染农田修复的潜力.