镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

镉是一种常见的环境有毒重金属元素,不仅影响植物的生长和发育,而且还通过食物链危害人类健康.因此研究镉对植物的影响、分析植物逆境生理过程,对损伤和抗逆机理研究具有重要意义.以镉敏感水稻突变体和野生型(Oryza sativa L.)为材料,采用营养液培养实验,研究了不同浓度镉对水稻叶片活性氧代谢及抗氧化酶化系统的影响.结果表明:镉胁迫使水稻叶片超氧阴离子(O2-·)、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)含量增加,且突变体的增加幅度明显大于野生型.随着镉浓度的提高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(G-POD)活性均表现为先上升后下降,但SOD活性的变化更明显;过氧化氢酶(CAT)活性则呈一直下降的趋势.在较高镉浓度胁迫下(>5 μmol L-1),突变体叶片的SOD、CAT活性均明显低于野生型.研究结果表明,随着镉胁迫浓度的增加,突变体叶片积累更多的活性氧,产生严重的氧化胁迫,引起了更高程度的膜脂过氧化,这可能是突变体对镉胁迫更敏感的生理原因之一.     

两个不同耐铝玉米自交系根系对铝毒胁迫的响应

通过铝(Al)毒胁迫处理,检测两个不同耐Al玉米自交系(耐Al自交系178和Al敏感自交系Mo17)根系氧化胁迫相关指标如Al含量、H2O2含量、丙二醛(MDA)含量,抵御氧化胁迫的过氧化物酶(POD)活性及细胞壁木质素含量,以期为揭示Al毒抑制玉米根系发育的机制提供佐证.结果表明,Al毒处理后,两个玉米自交系根系的Al含量、H2O2含量、MDA含量、木质素含量和POD活性均有所增加.当Al处理24 h时,这些生理指标变化最大.其中,178中木质素含量和POD活性增加幅度大于Mo17,分别为0.126 OD和2.04 U;而Mo17中Al含量、H2O2含量和MDA含量增加幅度更大,分别为1.835μg g-1、16.71μmol g-1和40.2 nmol g-1.综上,玉米根系的生长抑制与Al诱导的膜脂过氧化有关,而根系细胞抗氧化酶POD的活性及木质素含量的变化是玉米对Al毒胁迫的一种诱发性防御反应.图5参29     

甜椒穴盘苗对不同程度水分胁迫-复水的生理生化响应

对温室甜椒穴盘苗进行水分处理,探讨了不同程度水分胁迫-复水过程中叶片生理生化特性的变化.叶片相对含水量(RWC)、渗透势随基质水分减少而降低,渗调能力逐步增强.POD、SOD、CAT酶活性随水分减少而上升,SOD对水分胁迫最敏感,复水后主要由POD、CAT负责清除H2O2和过氧化物.游离氨基酸、脯氨酸随基质水分减少急剧上升,复水后大幅下降,可能为水分胁迫下主要渗透调节物质.水分胁迫下,甜椒叶片可溶性蛋白主要降解为氨基酸的形式参与渗透调节.RWC降至45%(停水后d3)时,可溶性糖显著积累,但明显晚于氨基酸,但它基础含量高,主要在较为严重的水分胁迫时发挥作用.尽管水分胁迫使保护酶活性和渗透调节能力均提高,但任何程度的胁迫均不可避免伤害幼苗.穴盘苗生产中,建议“水分胁迫锻炼”时间以不超过3d逐步达到RWC≥45%为宜.图4表2参12     

铝胁迫下不同耐铝小麦品种活性氧代谢差异及与小麦耐铝性的关系

逆境条件下植物体内产生并累积活性氧从而破坏植物组织结构与功能,同时植物也可以通过改变活性氧代谢相关酶活性清除活性氧而减轻活性氧伤害以适应环境胁迫。为研究铝胁迫下不同耐铝小麦品种(Triticum aestivum L.)在活性氧代谢上的差异及与小麦耐铝性的关系,本试验选用小麦品种ET8(耐铝型)、ES8(铝敏感型)为试验材料研究了不同耐铝小麦品种活性氧代谢变化上的差异。结果表明,50μmol·L-1铝处理24h,ET8和ES8活性氧含量显著升高,O2·ˉ产生速率增幅分别为10.5%和20.4%,H2O2含量增幅分别为3.3%和7.6%。ET8和ES8超氧化物歧化酶(SOD)活性增幅分别为11.9%和41.6%,过氧化物酶(POD)活性增幅为51.8%和77.8%,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性增幅为54.4%和29.1%,过氧化氢酶(CAT)活性增幅为32.9%和38.4%,谷胱甘肽还原酶(GR)活性增幅为83.1%和85.5%。虽然抗氧化酶活性增加后会清除一部分活性氧,但活性氧的累积仍然造成了膜脂的过氧化,ET8和ES8丙二醛(MDA)含量分别增加18.2%和50.0%,质膜透性也随着MDA含量的升高而增加,增幅分别为1.25倍和1.36倍。综上所述,不同耐铝品种间活性氧代谢的差异是小麦品种耐铝性差异显著的原因之一。     

二氧化硫对大麦幼苗的氧化损伤效应

以大麦(Hordeum vulgare L.)为材料,研究SO2水合物NaHSO3-Na2SO3混合液(1:3,mmol·L-1:mmol·L-1)对大麦幼苗的氧化损伤效应.结果表明,大麦幼苗的生长受SO2水合物浓度和作用时间的影响,低浓度促进幼苗生长,高浓度抑制生长,抑制效应随作用时间的延长而增强;在胁迫6d后,大麦叶组织中的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性增高,还原型谷胱甘肽(GSH)含量上升.加入外源抗氧化剂抗坏血酸(ASA)后,SO2水合物对大麦幼苗生长的抑制效应得到缓解,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量降低.研究结果表明:SO2水合物处理能引起大麦幼苗氧化胁迫,诱导抗氧化酶表达增强、活性氧清除能力提高,但活性氧的增加又会引起细胞氧化损伤,SO2对植物的伤害与其对细胞的氧化损伤有关.     

镧对酸雨胁迫下水稻萌发种子CAT的影响

以水稻(宁粳1号)为试材,以萌发种子过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)和H2O2含量为测定指标,研究镧对水稻种子受酸雨胁迫的缓解作用.研究结果表明,1mg·l-1的LaCl3溶液浸种处理后,水稻种子受酸雨伤害作用有所缓解,种子MDA含量和H2O2含量La(Ⅲ)组低于CK,CAT活性La(Ⅲ)＞CK,表明La(Ⅲ)提高了CAT活性,加强了清除活性氧自由基的能力,使MDA含量和H2O2含量降低;同时,MDA含量和H2O2含量pH2.5＞La(Ⅲ)+pH2.5＞pH4.0＞La(Ⅲ)+pH4.0＞CK,表明酸雨胁迫使种子内部活性氧积累增加,过氧化程度加重,La(Ⅲ)处理有效缓解了其过氧化程度和活性氧的积累,且CAT活性La(Ⅲ)+pH4.0＞pH4.0＞La(Ⅲ)+pH2.5＞pH2.5,表明酸雨胁迫使CAT活性应激升高,但高强度酸雨因其强度过大,使得酶活性下降或部分失活,La(Ⅲ)处理后缓解酶活的下降,提高酸雨胁迫下CAT活性,从而提高对H2O2的代谢能力,最终减轻种子膜脂过氧化程度,缓解酸雨对种子伤害.     

PEG模拟干旱条件下尾叶桉和枫香苗木的生理响应

以尾叶桉(Eucalyptus urophylla)和枫香(Liquidambar formosana)幼苗为试验材料,利用聚乙二醇6000(PEG-6000)人工模拟水分胁迫环境,设置三个胁迫强度处理(轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫)和三个胁迫持续时间处理(持续12h、24 h、36 h),研究幼苗叶片相对含水量、相对电导率、脯氨酸质量分数、叶绿素质量分数、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量和可溶性糖质量分数的变化,结果表明:经水分胁迫处理后,6种树种幼苗叶片相对含水量皆显现下降的趋势,水分胁迫处理12 h的尾叶桉叶片相对含水量下降幅度小于枫香;随着水分胁迫强度的加深及持续时间的延长,2种树种幼苗叶片内相对电导率呈波动性上升的趋势;脯氨酸质量分数都有明显的增加,枫香叶片内脯氨酸质量分数的变化幅度大于尾叶桉叶片;苗木叶片叶绿素质量分数出现不规则波动;尾叶桉的SOD活性胁迫12 h和24 h时在中度胁迫达到最大,胁迫36 h在轻度胁迫时达到高峰,而枫香的SOD活性经不同胁迫时间的胁迫处理后,在轻度胁迫时达到高峰;随胁迫强度的增加及胁迫时间的延长,尾叶桉叶片MDA含量有逐渐上升的趋势,枫香叶片MDA含量变化趋势表现为增加、下降、再增加;经水分胁迫处理12 h时,随着水分胁迫强度的加剧,尾叶桉的可溶性糖质量分数显著增加.而枫香的可溶性糖质量分数在中度时下降,水分胁迫处理24 h时2种苗木的可溶性糖质量分数波动,处理36 h时轻度胁迫后下降.结果表明,叶片相对含水量、SOD活性和可溶性糖质量分数可以作为评价苗木抗旱性的依据,尾叶桉的抗旱能力大于枫香.     

铝胁迫下不同耐铝小麦品种活性氧代谢差异及与小麦耐铝性的关系

逆境条件下植物体内产生并累积活性氧从而破坏植物组织结构与功能,同时植物也可以通过改变活性氧代谢相关酶活性清除活性氧而减轻活性氧伤害以适应环境胁迫。为研究铝胁迫下不同耐铝小麦品种（TriticumaestivumL．）在活性氧代谢上的差异及与小麦耐铝性的关系,本试验选用小麦品种ET8（耐铝型）、ES8（铝敏感型）为试验材料研究了不同耐铝小麦品种活性氧代谢变化上的差异。结果表明,50μmol·L-1铝处理24h,ET8和ES8活性氧含量显著升高,O2产生速率增幅分别为10．5％和20．4％,H202含量增幅分别为3．3％和7．6％。ET8和ES8超氧化物歧化酶（SOD）活性增幅分别为11．9％和41．6％,过氧化物酶（POD）活性增幅为51．8％和77．8％,抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性增幅为54．4％和29．1％,过氧化氢酶（CAT）活性增幅为32．9％和38．4％,谷胱甘肽还原酶（GR）活性增幅为83．1％和85．5％。虽然抗氧化酶活性增加后会清除一部分活性氧,但活性氧的累积仍然造成了膜脂的过氧化,ET8和ES8丙二醛（MDA）含量分别增加18．2％和50．0％,质膜透性也随着MDA含量的升高而增加,增幅分别为1．25倍和1．36倍。综上所述,不同耐铝品种间活性氧代谢的差异是小麦品种耐铝性差异显著的原因之一。     

茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性.以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响.研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25 μmol·L~(-1))处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F_0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO_2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性.然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升.     

盐雾胁迫对榄仁幼苗生长及体内矿质元素分布的影响

在温室培养条件下,用叶片喷雾的方式对盐生植物榄仁（Terminalia catappa）的幼苗进行NaCl胁迫处理,研究了盐雾胁迫对其生长、5种矿质元素（Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋、Cl-）和灰分在幼苗不同叶龄叶片和叶片各部分分布的影响,以探讨盐雾胁迫下的盐害机理,以此指导实际工作中盐害诊断与预防措施,为筛选耐盐树种建设沿海防护林提供依据。结果表明：盐雾胁迫下榄仁幼苗的叶、茎、根生长比对照组缓慢,K＋在各叶片分区的分布差别较小,Ca2＋、Mg2＋、灰分在叶片中心区分布较多,Na＋和Cl-均向叶缘集中,且Na＋和Cl-质量分数显著增加（P〈0-05）,可见盐雾胁迫下榄仁幼苗叶片盐分较易集中在叶尖、叶缘,这与叶片病斑多分布于叶尖、叶缘的症状相符。盐雾胁迫下榄仁幼苗叶片的灰分质量分数在叶片中心区分布最多,并呈现老叶〉成叶〉新叶,而且随胁迫时间增加呈升高趋势,叶片不同部位和不同叶龄的灰分质量分数都显著高于对照组（P〈0-05）,故盐雾胁迫促进植物体灰分积累。盐雾胁迫下榄仁幼苗的 K＋、Na＋、Cl-在新叶分布最多,Ca2＋在老叶分布最多,Mg2-在成熟叶分布最多,可见新叶对盐雾胁迫最敏感。不论是在叶片不同部分、不同叶龄的分布,还是在盐雾胁迫下5种矿质元素质量分数的变化上,榄仁幼苗体内的Na＋-Cl-存在极显著强正相关（P〈0.01）。     

地表臭氧增加对黄花夹竹桃和芒果叶片膜脂过氧化程度和保护酶活性的影响

以黄花夹竹桃（Thevetia peruviana（Pers.）k.Schum.）和芒果（Mangifera indica L.）苗木为材料,研究4种臭氧（O3）体积分数[环境大气NF,φ（O3）=10×10-9~20×10-9;低体积分数处理E50,φ（O3）=50×10-9;中体积分数处理E100,φ（O3）=100×10-9;高体积分数处理E200,φ（O3）=200×10-9]下两种植物叶片膜脂过氧化程度、可溶性蛋白质质量分数、可溶性糖质量分数和保护酶活性的变化情况,旨在揭示地表臭氧体积分数升高条件下2种植物生理代谢活动变化机理及响应规律。结果表明：随臭氧体积分数的增加,2种植物丙二醛含量和膜透性均逐渐上升,且与臭氧体积分数呈显著正相关关系,说明两种植物膜脂过氧化程度加剧;低体积分数O3处理时两种植物可溶性蛋白质量分数均逐渐下降,高φ（O3）处理后小幅回升;黄花夹竹桃可溶性糖质量分数逐渐下降,芒果先上升后下降;2种植物的POD活性均显著上升,但上升幅度有较大差异;2种植物的CAT活性均呈先升高再降低的趋势。研究表明,不同体积分数的臭氧暴露下,黄花夹竹桃和芒果均受到不同程度的伤害,芒果对臭氧表现出较强的抗性,黄花夹竹桃对臭氧较敏感。     

臭氧胁迫对水稻的光合损伤与施氮的缓解作用

利用稻/麦O3-FACE（Ozone-free air controlled enrichment）试验平台,以杂交籼稻汕优63（SY63）和常规籼稻扬稻6（YD6）两个耐性不同的水稻（Oryza sativa L.）品种为材料,根据净光合速率和叶绿素荧光参数指标,研究分蘖期和抽穗期增施氮（N）肥对O3胁迫导致的水稻光合损伤的缓解作用。结果表明：（1）增施N肥可以减轻O3对SY63和YD6净光合速率（Pn）的影响,且前期增施N肥效果更显著。（2）O3升高条件下SY63和YD6的最大光量子效率（Fv/Fm）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭（qP）有下降趋势,PSⅡ所吸收光能用于光化学部分（P%）减少,热耗散部分（D%）增加;提高施N量可减小O3引起的叶绿素荧光参数的变化幅度,有利于提高光合效率,其中增施分蘖肥的效果较理想。（3）大气O3体积分数升高会降低SY63和YD6的N素总积累量,增施N肥后有上升趋势,且前期施N肥增幅较大。总之增施氮肥在一定程度上可缓解O3对SY63和YD6的光合损伤,且在水稻生长前期增施效果更好。     

钢铁工业固废应用于水泥生产的降耗与减排

运用物质流分析法定量比较原生水泥与再生水泥生产过程中的物能代谢和环境负荷,并采用生命周期分析进行环境影响评价。结果表明：生产1 t原生水泥需要的直接物质投入是1.637 t;消耗原煤0.086 t/标准煤,消耗电力0.067 t/标准煤。利用钢铁工业固废生产功能单位再生水泥,可减少资源投入0.16 t;减少能源消耗0.036 t;环境排放SO2减排0.000 2 t;粉尘减排0.001 t;烟尘减排0.000 12 t;NOx减排0.000 34 t;CO2减排0.231 t。水泥生产潜在的各类环境影响中以废气排放引起的温室效应最大;其次依次是酸化效应和不可再生资源消耗;光化学烟雾和人体健康损害在水泥生产过程中的影响都相对较小。与原生水泥相比,再生水泥各环境负荷均呈下降趋势,两者总体环境负荷差值为6.93E-15。研究结果充分说明钢铁工业固废资源化可以明显的降低水泥生产的总体环境负荷,是促进水泥行业循环经济发展的有效手段。     

不同老化时间的TiO_2纳米颗粒对玉米生长的影响

为探讨老化时间对TiO_2纳米颗粒(nanoparticles,NPs)生物有效性的影响,研究了不同老化时间的Ti O_2NPs(0~120 d)对玉米幼苗生长的影响、在玉米体内的吸收及其在植株不同部位的存在位点等。研究发现,不同浓度的TiO_2NPs(1 000 mg·kg~(-1)和2 000 mg·kg~(-1))加入到土壤中,对玉米幼苗干鲜重没有明显的影响,但老化时间小于60 d时,对玉米幼苗株高有一定的抑制效应,老化60 d之后,随着老化时间的继续延长,毒性逐渐降低,最后趋于稳定。老化60 d时,TiO_2NPs处理的玉米幼苗根冠增大,玉米幼苗体内产生H2O_2的累积。在Ti O_2老化土壤中生长的玉米幼苗根系和地上部均有Ti的累积,1 000 mg·kg~(-1)的TiO_2NPs在玉米幼苗根部的生物累积系数达到35.4%,在地上部为13.6%,在玉米植株体内的转运系数为0.38;通过TEM观察,TiO_2NPs可以进入到玉米幼苗体内,并存在于根细胞的细胞质和叶绿体膜上,在叶片细胞的液泡和细胞核中也发现有TiO_2NPs的存在。上述研究结果为客观评价TiO_2NPs的生态风险提供了有用信息。     

Prooxidant Actions of Isoproterenol and Dobutamine

Despite beneficial effect of isoproterenol and doputamine, synthetic catecholamines rutinely used in intensive care patients, their high doses may contribute to cardiotoxicity. This study was conducted to examine whether these drugs can influence on Co, Cu - catalyzed generation deleterious reactive oxygen species (ROS) from H 2 O 2 using chemiluminescent, spectrophotometric and ESR spin trapping techniques. The enhanced production of ROS from the Co(II)+H 2 O 2 and Cu(II)+H 2 O 2 systems in the presence of isoproterenol and dobutamine was observed. The ROS generation was inhibited by scavengers of superoxide anion radical $ {\rm (O}_{\rm 2}^{{ \bar\bullet }} {\rm )} $ , hydroxyl radical $ ({\rm HO}^ \bullet ) $ scavengers and singlet oxygen ( 1 O 2 ) quenchers.     

免耕对华北平原潮土N_2O和CO_2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了免耕和常规耕作下玉米生长季华北平原潮土N2O和CO2的排放特征。结果表明,免耕土壤N2O累积排放量（以N2O-N计,下同）为0.31 kg.hm-2,略高于常规耕作土壤的0.27 kg.hm-2,两者没有显著差异。灌水、强烈降水或连续阴天会诱发土壤大量排放N2O,免耕处理N2O排放峰值（28.1～38.4μg.m-2.h-1）高于常规耕作处理（18.6～25.7μg.m-2.h-1）。免耕处理CO2累积排放量（以CO2-C计,下同）为1 880 kg.hm-2,显著高于常规耕作土壤的1 333 kg.hm-2。土壤N2O和CO2排放通量与土壤温度呈显著指数相关,常规耕作处理下的相关程度更高。     

鹰潭地区大气降水中氢氧稳定同位素特征研究

降水中氢氧稳定同位素组成与降水地区各种气象因素变化密切相关。同时,降水中氢氧稳定同位素关系是水同位素应用的主要基础,对深入研究降水中水汽来源,地下水补给等水循环过程具有重要意义。根据江西鹰潭地区2012年4月至2013年3月大气降水中氢氧稳定同位素组成和气象资料,研究了该地区大气降水中氢氧稳定同位素关系及降水量,温度等气象因素对氢氧稳定同位素组成的影响。研究表明,该地区大气降水线方程为δD=8.61δ18O＋18.34（n=72,R2=0.98）,与全球大气降水线方程（δD=8δ18O＋10）相比,鹰潭地区大气降水线的斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关,同时反映了该地区湿润多雨,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点。该地区降水中δD （-113.3‰～7.5‰）、δ18O（-14.9‰～-0.9‰）和氘盈余（3.8‰~23.2‰）变化幅度很大并呈现出明显的季节性变化,夏半年（4-9月）δD、δ18O与氘盈余均显著低于冬半年（10-3月）（P＜0.01）,反映出不同季节降水的水汽来源及蒸发条件的差异。对该地区降水同位素与降水量和温度相关性的分析表明,降水中δ18O 与降水量和温度存在显著负相关关系,方程式分别为：y=-0.056x-4.7（R2=0.39,P＜0.01）和y=-0.203x-2.99（R2=0.23,P＜0.01）,说明该地区降水中氢氧稳定同位素存在显著的降水量效应和反温度效应。     

密度和品种对玉米田杂草及玉米产量的影响

通过对玉米田杂草的调查,研究了不同密度和品种对玉米田杂草种类和生物量变化及玉米产量的影响。结果表明：在玉米全生育期内共发现以稗草（Echinochloa colonum（Linn.）Link）、水花生（Alternanthera philoxeroides）、水芹（Lepidiumsativum）等为主的21种杂草,以水芹的重要值最高;随密度的增加杂草的总数量和鲜质量减少;半紧凑型品种对杂草数量和生物量的抑制作用大于紧凑型品种,且产量高出了21.99%。密度对玉米产量的影响差异不显著,以B3（57 000株/hm2）产量最高,比常规密度B1（42 000株/hm2）和高密度B4（64 500株/hm2）的产量提高了14.17%和0.6%。可见,应根据玉米的品种类型,因地制宜地确定适宜的种植密度,以利于高产稳产。