不同锌营养下喷施锌肥对油菜生长和元素含量的影响

采用水培试验,研究Zn缺乏和正常条件下,喷施不同浓度的ZnSO_4和Zn Na2EDTA对两种油菜地上部生物量和Cd、Zn、Fe、Mn、Cu等元素含量的影响,并通过设置喷施Na2EDTA处理和分析Cd在油菜体内的累积分配规律来揭示喷施Zn肥降低油菜Cd含量的作用机理.结果表明,正常Zn营养下油菜地上部生物量显著高于Zn缺乏条件下,不同Zn营养条件下喷施Zn肥对油菜地上部生物量都没有显著影响.正常Zn营养下油菜地上部Cd含量极显著低于Zn缺乏条件下;正常Zn营养下喷施ZnSO_4使得普通油菜寒绿的地上部Cd含量显著低于对照处理,降幅为27.22%;Zn缺乏时喷施低浓度和高浓度ZnNa_2EDTA使得Cd低积累油菜华骏的地上部Cd含量显著降低,与对照相比分别减少28.70%和26.94%,喷施ZnNa_2EDTA降低油菜地上部Cd含量的作用与EDTA成分没有密切关系;喷施Zn肥主要通过抑制根部Cd吸收来降低油菜的地上部Cd含量.正常Zn营养下油菜地上部Zn含量极显著高于Zn缺乏条件下;喷施Zn肥显著提高油菜地上部和根部Zn含量.正常Zn营养下油菜地上部Fe含量极显著低于Zn缺乏条件下,Zn营养条件对油菜地上部Mn和Cu含量没有显著影响;不同Zn营养条件下喷施Zn肥可使油菜地上部Fe、Mn、Cu含量显著升高或降低,但是并没有显著影响油菜微量元素的营养平衡.     

施用磷肥对南方酸性红壤镉生物有效性及土壤酶活性影响

采用盆栽试验,研究了普钙和钙镁磷肥对油菜生物量和Cd含量、土壤p H值和Cd有效态含量以及土壤酶活性的影响.结果表明,施加普钙和钙镁磷肥后,油菜生物量分别比对照处理增加41.8%—60.5%和90.2%—171.6%,油菜地上部Cd含量分别降低达54.3%—86.7%和74.4%—79.6%,其中当普钙和钙镁磷肥施加量为中高剂量时,油菜地上部Cd含量降低至0.18 mg·kg-1和0.10 mg·kg-1,符合国家食品安全标准《食品中污染物限量》(GB 2762—2012)规定的叶菜蔬菜中Cd的最大限量值.施加普钙和钙镁磷肥均降低了土壤中Cd有效态,与对照相比,土壤中HCl提取态Cd含量分别降低0.9%—21.2%和33.8%—43.9%,CMP处理下TCLP(Toxicity characteristic leaching procedure,TCLP)提取态Cd含量降低33.0%—43.0%.施加高剂量普钙和中剂量钙镁磷肥时,土壤过氧化氢酶活性与对照相比分别增加了202.5%和52.6%,施加不同剂量的普钙均显著降低土壤脲酶活性,降低率达28.2%—65.9%,而添加普钙和钙镁磷肥对蔗糖酶活性均无显著性影响.土壤p H与油菜生物量以及土壤脲酶成极显著正相关关系,与TCLP-Cd成显著负相关关系.油菜生物量与土壤有效态Cd含量和油菜体内Cd含量存在负相关关系,其中与HCl提取态Cd及地上部Cd含量存在显著负相关关系.     

Mn对超富集植物青葙Cd毒害的缓解效应

为了探究Cd胁迫下青葙中Mn的生理作用,通过水培实验,研究在Cd暴露下(0、5和25 μmol·L-1 )施加Mn(5、100和1 000 μmol·L-1 )对青葙的干重、叶绿素含量、Cd含量和青葙根部不同区域实时Cd2+流速的影响.结果表明,提高Mn的供应水平可缓解Cd对青葙生长的抑制效应.在Cd浓度为5 μmol·L-1 ,施加1 000 μmol·L-1的Mn时,青葙的根、茎、叶干重和总干重分别增加了26.8% 、11.8% 、22.7%和21.19% .当Cd处理浓度为25 μmol·L-1时,1 000 μmol·L-1的Mn显著增加了青葙的叶绿素a和总叶绿素的含量(P＜0.05).相反地,Mn的添加显著减少了叶片中的丙二醛含量(P＜0.05).在Cd处理为5 μmol· L-1和25 μmol·L-1时,施加Mn使丙二醛含量降低了30% .这表明,Mn浓度的增加能够减少Cd对青葙的脂质过氧化伤害,保护叶绿素. Mn对青葙Cd积累的影响并不是严格的拮抗效应.在低Cd浓度(5 μmol·L-1 )处理组中,Mn的添加对青葙Cd累积无显著影响(P＞0.05).在高浓度处理时(25 μmol·L-1 Cd),1 000 μmol·L-1的Mn显著降低了青葙根、茎和叶的Cd含量(P＜0.05),较施加5 μmol·L-1 Mn处理分别降低了41.4% 、41.5%和23.3% .这可能与Mn2+抑制青葙根系对Cd2+的吸收有关.非损伤微测技术(NMT)分析结果显示,Mn2+的添加显著抑制了根表面Cd2+的内流速率.当加入50 μmol·L-1的Mn时,距根尖200 μm的Cd2+的内流速率下降了71.4% .上述结果表明,施加Mn有效地缓解了Cd对青葙的毒性效应.     

玉米根系形态对土壤Cd和芘复合污染的响应

植物根系在逆境胁迫下通过改变其形态及分布来适应不利的生长环境,根系的形态变化是植物适应外界环境（特别是土壤环境）的一个重要机制。采用盆栽模拟试验探讨了Cd＋芘复合污染对两种基因型玉米（Zeamays L.）（白玉米和黑玉米）根系形态学参数（根长、根表面积、根体积、根平均直径及不同根直径等级分布）的定量化影响。与对照未污染相比,Cd＋芘复合污染显著降低了白玉米和黑玉米茎叶和根的生物量,特别是根的生物量。Cd＋芘复合污染对白玉米生物量的抑制要比对黑玉米要灵敏。与未污染相比,Cd＋芘复合污染下白玉米和黑玉米的根长稍有增长,根表面积、根平均直径和根体积减小,但两处理间差异不显著。白玉米和黑玉米每一级根直径的根长在Cd＋芘复合污染和未污染处理间没有显著差异。白玉米和黑玉米〉0.60mm的根的根表面积在Cd＋芘复合污染下显著降低。此研究结果为重金属-多环芳烃复合污染土壤植物毒理效应和植物修复技术的进一步研究奠定基础。     

硅对镉胁迫下菜心微量元素吸收与转运的影响

为探讨镉(Cd)胁迫下,施硅(Si)处理对植物体对微量元素吸收与转运的影响,采用营养液培养方式,研究了在低(1μmol·L~(-1))、高(5μmol·L~(-1))Cd胁迫下施Si处理对菜心(Brassica campestris L.ssp.chinensis var.utilis)地上部、根部微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)含量,根系质外体、共质体及细胞壁中微量元素含量分配和木质部中各微量元素浓度变化的影响。结果显示,(1)Cd胁迫下菜心地上部对微量元素的吸收均表现出"低促高抑"的趋势,根部吸收紊乱,施Si后,地上部Fe、Cu、Zn含量呈不同程度的增加趋势,但Mn含量降低;根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后也普遍增加,但差异不显著,对Mn则表现出拮抗作用。(2)Cd胁迫破坏了根系质外体、共质体、细胞壁中微量元素分布平衡,施Si处理普遍提高根系共质体和细胞壁中Fe、Cu、Zn含量,同时降低了Mn含量,增大了共质体中各微量元素的分配比例。(3)施Si普提高了木质部中Fe、Cu、Zn的浓度,降低了Mn的浓度,缓解了Cd对木质液中微量元素运输的影响。结论:Cd胁迫下,施Si通过提升微量元素在根系共质体及共质体的再分配,增强木质部微量元素的转运能力及其在地上部的富集能力,维持了菜心在Cd胁迫下的微量元素平衡。     

磺胺二甲嘧啶与镉单一和复合污染对生菜生长的影响

为阐明磺胺二甲基嘧啶(SM2)与镉(Cd)对生菜(LachicasativaL.)的单独和复合毒性效应及其毒性机制,采用随机区组试验研究了水培条件下,SM2(0、0.5、2、10 mg·L~(-1))与Cd(0、1、5 mg·L~(-1))单一和复合污染对生菜种子发芽、幼苗生长和污染物积累的影响。结果表明,单一SM2处理对生菜幼苗根伸长具有一定的毒性效应,与对照相比,单一SM2处理下,随SM2质量浓度的增加(0.5-10 mg·L~(-1)),根长抑制率增加了11.51%-51.87%;但单一SM2处理对生菜发芽率、生物量则无显著影响。而单一Cd处理对生菜发芽率、根生物量以及根伸长均无显著影响。Cd的加入可以增强SM2对生菜的毒害作用,与10 mg·L~(-1) SM2处理相比,10 mg·L~(-1) SM2+5 mg·L~(-1) Cd处理的发芽率降低了7.14%;加入1、5mg·L~(-1)Cd后SM2的根伸长半抑制浓度IC50分别降低了7.89%、23.68%。单一污染条件下,生菜对Cd/SM2的积累随污染物质量浓度的增加而增加。低浓度Cd处理(1 mg·L~(-1))条件下,加入SM2可显著降低生菜根系和地上部Cd含量,但是对于高浓度Cd(5 mg·L~(-1)),加入SM2可以增加根系和地上部Cd积累量。低浓度SM2(0.5、2 mg·L~(-1))条件下,加入Cd可显著促进生菜根部SM2的累积,但高浓度SM2(10mg·L~(-1))条件下,Cd的加入却显著降低生菜根部SM2的累积。SM2处理下,Cd的加入对生菜地上部SM2的积累无显著影响。SM2/Cd在生菜中的富集和迁移受其性质、投加量及质量浓度组合影响,复合污染下生菜对Cd的积累能力在较高Cd质量浓度时表现出协同作用,而对SM2的积累能力则在相对低质量浓度时表现出协同作用。这可能与Cd和SM2复合存在条件下会形成络合物,以及络合物对生菜产生的毒性效应有关。     

生物炭与腐殖酸复配对油菜（Brassica campestris L.）生长与镉累积的影响

以油菜(Brassica campestris L.)为供试原料,对油菜废弃物生物炭进行制备与表征,通过盆栽实验,探究不同比例生物炭和腐殖酸的复配对土壤理化性质,油菜中Cd总量与根系土壤有效态Cd含量的影响。结果表明,生物炭和腐殖酸能够提高土壤养分的有效性,两者表面富含的官能团和致密的孔隙结构有利于土壤Cd的吸附,并显著提高土壤pH值,促进土壤重金属Cd的钝化作用。生物炭和腐殖酸复配在一定的比例范围内可提高油菜的生物量,但是生物炭及腐殖酸单独施用量超过1%,则对油菜的生长产生抑制。随着生物炭比例(生物炭在土壤中所占比例始终小于1%)的增加,油菜地上部分和地下部分生物量分别提高47.55%—60.33%和10.21%—87.59%,而2%生物炭和1%腐殖酸处理组,1%生物炭和2%腐殖酸处理组,1%生物炭和3%腐殖酸处理组分别降低了1.46%—88.65%和6.67%—64.23%。1%生物炭处理组和1%腐殖酸处理组的土壤有效态Cd分别降低28.76%和22.06%。同时不同比例生物炭和腐殖酸的复配显著降低油菜中Cd的累积量,降低地上部分和地下部分Cd的含量幅度分别为30.76%—90.79%和29.88%—92.46%。进一步研究表明,钝化处理的盆栽土壤有效态Cd含量均显著降低,降幅可达22.06%—47.90%。利用油菜废弃物制备生物炭复配腐殖酸极大程度提升高了盆栽土壤的质量同时利于土壤中重金属的稳定化,为中国北方碱性土壤重金属Cd超标农田的修复提供参考。     

接种微生物对油菜吸收Cd效果的影响研究

采用盆栽土壤模拟试验方法,以油菜（Brassica campestris）为供试植物,通过向土壤中接种微生物,研究了四种菌株JA1,JA2,JA3,JA4对油菜吸收Cd的效果影响。结果表明：菌株JA1,JA2,JA4不仅可以促进植株的生长,分别使油菜的生物量提高17%,28%和32%,而且增强了植株对土壤Cd的吸收,使油菜地上部富集量较对照提高了26.8%,48.8%和65.9%,植物提取量较对照增加了48.9%,76.1%和119%,并且可有效促进土壤Cd的活化,分别使土壤Cd的有效态含量提高了25.9%,59.2%和41.9%;菌株JA3则使其植株地上部富集量、植物提取量和土壤Cd有效态含量降低,较对照降低了14.6%,11.8%和13.6%。各处理的叶绿素和可溶性蛋白含量均略高于对照。     

Cd胁迫下丛枝菌根对花生生长、光合生理及Cd吸收的影响

为了解丛枝菌根(AM)真菌对花生抗Cd胁迫的作用及其机理,采用温室盆栽试验,研究了Cd胁迫下接种AM真菌对花生生长、根系形态、Cd吸收及光合生理的影响.结果显示,AM真菌能与花生形成良好的共生关系,施Cd对菌根侵染率无影响;Cd胁迫下接种AM真菌能够显著改善花生生长状况,植株体内P含量与吸收量分别提高1.16—1.52、1.22—1.79倍,叶片叶绿素相对含量平均增幅11.79%,地上部分和根系生物量分别增加7.55%—8.19%、10.86%—14.05%,同时接种处理显著增大了花生根系的根长、根表面积、根体积,降低了植株地上部分Cd含量;对于同一施Cd水平而言,菌根花生叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学效率(Fv/Fo)均显著高于非菌根植株,接种AM真菌使花生叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著增大,而胞间CO_2浓度(Ci)显著低于不接种处理.研究表明AM真菌可通过改变花生根系的形态结构来吸附固持重金属Cd,从而减少Cd向花生植株地上部分的转移,降低Cd胁迫对花生植株造成的伤害;另一方面,通过提高花生对矿质元素P的吸收来增加植株体内叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用,增强花生抗Cd毒害的能力,进而促进花生生长,提高植株生物量.     

Cd胁迫对马蔺和鸢尾幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响

以2种耐性不同的鸢尾属植物马蔺(Iris lactea var.chinensis)和鸢尾(Iris tectorum)为试材,通过营养液培养法,研究了Cd胁迫对其幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响.结果表明,低Cd(5 mg·L-1)和高Cd(50 mg·L-1)胁迫下,马蔺和鸢尾干物质量均呈上升趋势.高Cd处理70天时马蔺地上部和根系干物质量分别是处理前的2.37、2.31倍,而鸢尾在Cd处理40天后出现严重毒害症状.2种鸢尾体内Cd质量分数均随胁迫时间的延长呈先增后降的趋势.鸢尾地上部和根系Cd质量分数在低Cd处理后第30天时达到峰值,分别为220.5 μg·g-1和1172.3 μg·g-1,而马蔺根系Cd质量分数第40天时达到最大值1182 μg·g-1,且地上部于第50天时达到峰值264.4 μg·g-1.高Cd处理下,马蔺地上部和根系Cd质量分数均高于鸢尾.Cd胁迫还导致2种鸢尾属植物微量元素吸收代谢紊乱,对其根系Fe质量分数表现出"低促高抑"的效应,使地上部和根系Zn含量均下降,根系Cu含量增加,而对Mn吸收的影响相对较小.     

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1) Cd胁迫下,约65%～83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3) Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5) Cd胁迫下,TF_(根-茎)和TF_(茎-糙米)均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。     

红蛋植物对重金属镉、锌的吸收动态研究

采用水培的方法研究了红蛋植物（Echinodorus osiris）对镉、锌的吸收动态。结果表明：无论是低镉（5 mg·L-1）还是高镉（15 mg·L-1）处理,长时间（27 d）培养时,红蛋地上部和地下部镉质量分数均持续增加,至收获时,低镉和高镉处理红蛋地上部镉质量分数分别为364.95和502.97 mg·kg-1;地下部镉质量分数分别达到1 762.81和2 742.95 mg·kg-1。短时间内,红蛋对镉的吸收速率随时间增加而降低,1.0 h内表现为快速吸收模式,而在1.0 h后表现为缓慢吸收模式。在低镉条件下,红蛋对镉的短时间吸收动态符合二次多项式数学模型,高镉条件下,红蛋对镉的吸收动态符合三次多项式数学模型。长时间（27 d）培养时,红蛋地上部锌和地下部质量分数的动态变化趋势基本一致,即先增加后减少再缓慢增加的趋势。低锌（100 mg·L-1）和高锌（400 mg·L-1）处理,红蛋地上部锌质量分数分别为2 211.38和3 190.47 mg·kg-1;地下部锌质量分数分别为3 067.89和3 303.85 mg·kg-1。短时间内,无论是低锌处理还是高锌处理,红蛋对锌的吸收动态均符合二次多项式数学模型,但是两者有所不同,低锌处理,红蛋吸收锌的速率短时间内略有降低,而高锌处理,红蛋对锌的吸收速率短时间内则持续增加。     

Identification of pakchoi cultivars with low cadmium accumulation and soil factors that affect their cadmium uptake and translocation

The selection and use of low-Cd-accumulating cultivar （LCAC） has been proposed as one of the promising approaches in minimizing the entry of Cd in the human food chain. This study suggests a screening criterion of LCACs focusing on food safety. Pot culture and plot experiments were conducted to screen out LCACs from 35 pakchoi cultivars and to identify the crucial soil factors that affect Cd accumulation in LCACs. Results of the pot culture experiment showed that shoot Cd concentrations under the three Cd treatments significantly varied across cultivars. Two cultivars, Hualv 2 and Huajun 2, were identified as LCACs because their shoot Cd concentrations were lower than 0.2 mg. kg-1 under low Cd treatment and high Cd exposure did not affect the biomass of their shoots. The plot experiment further confirmed the consistency and genotypic stability of the low-Cd- accumulating traits of the two LCACs under various soil conditions. Results also showed that soil phosphorus availability was the most important soil factor in the Cd accumulation of pakchoi, which related negatively not only to Cd uptake by root but also to Cd translocation from root to shoot. The total Cd accumulation and translocation rates were lower in the LCACs than in the high-Cd cultivar, suggesting that Cd accumulation in different cultivars is associated with the Cd uptake by root as well as translocation from root to shoot. This study proves the feasibility of the application of the LCAC strategy in pakchoi cultivation to cope with Cd contamination in agricultural soils.     

茄子苗对镉积累和耐性的品种间差异

通过盆栽实验方法研究了13种茄子幼苗对镉(Cd)积累与耐性的品种间差异。结果表明,这些茄子幼苗根及地上部Cd含量均随土壤中外加Cd的量的增加而提高。品种间存在着显著差异(P<0.05),其中Cd含量最高品种根部和地上部的Cd含量分别为Cd含量最低品种的2.1、2.4倍(2mg·kg-1Cd处理组)和1.5、1.6倍(4mg·kg-1Cd处理组)。不同品种幼苗对Cd的富集系数均大于1,表现出较强的富集能力。但转运系数均小于1,Cd从根部向地上部转移能力较弱,大多数品种间差异不大。当Cd添加量为2mg·kg-1时,只有绿龙长茄地上部生物量显著下降(P<0.05)。当Cd添加量提高到4mg·kg-1时,6个品种地上部生物量显著下降(P<0.05),这些品种对Cd的耐性较弱。综合评价,辽茄三号对Cd积累的含量最低,富集系数和转移系数也较低,对Cd具有较强的耐性,具有Cd低积累特征。     

马缨丹对镉的生长响应及其富集、转运和亚细胞分布特点研究

镉是植物非必需且生物毒性最强的重金属元素之一,然而镉富集植物能通过一定的响应机制来减少镉对自身产生的毒害,且不同植物之间镉的解毒机制存在差异。马缨丹（Lantana camara L.）是四川汉源铅锌矿区镉污染土壤的修复植物,但是关于其镉的分布特征和解毒机制并不明确。因此本文采用盆栽模拟试验,分别设置0（对照,不添加镉）、30、90、150、210 mg·kg-1镉5个处理,研究马缨丹对镉的富集、转运及其亚细胞分布特点,探讨马缨丹对镉的耐性和解毒机制,以期为植物耐镉的生理和分子生物学机制提供一定的理论依据。结果表明：镉质量分数低于90 mg·kg-1时对马缨丹生长没有影响,而镉质量分数高于150 mg·kg-1时对马缨丹生长有显著的抑制作用;随着镉质量分数的增加,马缨丹各器官中镉的质量分数逐渐增加,表现为根＞茎＞叶,且其转运系数小于1,表明马缨丹对镉有较强的根部滞留能力,可限制过量的镉向地上部器官的转运,减少镉对地上部的毒害,这可能是马缨丹耐受镉胁迫的机制之一;随着镉质量分数的增加,马缨丹地下部和地上部的镉富集量总体上均呈增加趋势,在210 mg·kg-1镉处理时,均达到最大值,分别为142.8和1031.6μg·plant-1,不同质量分数镉处理下,马缨丹地上部的镉富集量较大,占全株镉富集量的94.0%~88.3%;镉在马缨丹根和叶细胞可溶性组分中的分配比例最高,分别占62.1%~54.2%和59.8%~52.6%,其次在细胞壁中,分别占23.8%~34.4%和28.7%~39.5%,在细胞器和细胞膜中的较低,表明可溶性组分和细胞壁是镉在马缨丹根和叶细胞中的主要分布位点,液泡区隔化和细胞壁固持可能是马缨丹对镉的重要解毒和耐性机制之一。     

Effects of Cadmium on Nutrient Uptake and Translocation by Indian Mustard

Plants that hyperaccumulate metals are ideal subjects for studying the mechanisms of metal and mineral nutrient uptake in the plant kingdom. Indian Mustard (Brassica juncea) has been shown to accumulate moderate levels of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, and Cu. In this experiment, 10 levels of Cd concentration treatments were imposed by adding 10–190 mg Cd kg^–1 to the soils as cadmium nitrate [Cd(NO₃)₂]. The effect of Cd on phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), and the micronutrients iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), and zinc (Zn) in B. juncea was studied. Plant growth was affected negatively by Cd, root biomass decreased significantly at 170 mg Cd kg^–1 dry weight soils treatment. Cadmium accumulation both in shoots and roots increased with increasing soil Cd treatments. The highest concentration of Cd was up to 300 mg kg^–1 d.w. in the roots and 160 mg kg^–1 d.w. in the shoots. The nutrients mainly affected by Cd were P, K, Ca, Fe, and Zn in the roots, and P, K, Ca, and Cu in the shoots. K and P concentrations in roots increased significantly when Cd was added at 170 mg kg^–1, and this was almost the same level at which root growth was inhibited. Zn concentrations in roots decreased significantly when added Cd concentration was increased from 50 to 110 mg kg^–1, then remained constant with Cd treatments from 110 to 190 mg kg^–1. However, Zn concentrations in the shoots seemed less affected by Cd. It is possible that Zn uptake was affected by the Cd but not the translocation of Zn within the plant. Ca and Mg accumulation in roots and shoots showed similar trends. This result indicates that Ca and Mg uptake is a non-specific process.     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收.近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注.通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响.小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验.结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著.经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.     

Effects of cadmium on nutrient uptake and translocation by Indian Mustard

Plants that hyperaccumulate metals are ideal subjects for studying the mechanisms of metal and mineral nutrient uptake in the plant kingdom. Indian Mustard (Brassica juncea) has been shown to accumulate moderate levels of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, and Cu. In this experiment, 10 levels of Cd concentration treatments were imposed by adding 10-190 mg Cd kg(-1) to the soils as cadmium nitrate [Cd(NO3)2]. The effect of Cd on phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), and the micronutrients iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), and zinc (Zn) in B. juncea was studied. Plant growth was affected negatively by Cd, root biomass decreased significantly at 170 mg Cd kg(-1) dry weight soils treatment. Cadmium accumulation both in shoots and roots increased with increasing soil Cd treatments. The highest concentration of Cd was up to 300 mg kg(-1) d.w. in the roots and 160 mg kg(-1) d.w. in the shoots. The nutrients mainly affected by Cd were P, K, Ca, Fe, and Zn in the roots, and P, K, Ca, and Cu in the shoots. K and P concentrations in roots increased significantly when Cd was added at 170 mg kg(-1), and this was almost the same level at which root growth was inhibited. Zn concentrations in roots decreased significantly when added Cd concentration was increased from 50 to 110 mg kg(-1), then remained constant with Cd treatments from 110 to 190 mg kg(-1). However, Zn concentrations in the shoots seemed less affected by Cd. It is possible that Zn uptake was affected by the Cd but not the translocation of Zn within the plant. Ca and Mg accumulation in roots and shoots showed similar trends. This result indicates that Ca and Mg uptake is a non-specific process.     

Influence of iron plaque on chromium accumulation and translocation in three rice (Oryza sativa L.) cultivars grown in solution culture

Hydroponic experiments were conducted to investigate the role of iron plaque on root surface in chromium accumulation and translocation in three rice cultivars (90-68-2, CDR22 and Jin 23A). Rice seedlings were grown under 1.0 mg L^?1 trivalent chromium (Cr(III)) stress with and without phosphorus (P) treatments. P addition significantly increased the shoot and root biomass in all three rice cultivars. In the absence of P, the amounts of iron plaque (DCB-extractable Fe) on the root surface increased resulting in the increase of Cr accumulation in iron plaque. Compared to that with P treatment, Cr concentrations in iron plaque without P treatment were enhanced by 2–3 folds in the three rice cultivars. There was a significantly positive correlation between DCB-extractable Cr and DCB-extractable Fe on the root surface of the three rice cultivars. There were no significant effects on Cr concentration in roots and shoots between P treatments, but significant differences among cultivars were observed. Cultivar Jin 23A had the lowest Cr concentration both in roots and shoots regardless of P treatment. The results suggest that iron plaque could be a trap for immobilising Cr from environment but may not affect Cr uptake and translocation. Screening and breeding the cultivars with low Cr accumulation is considered as the most effective approach in Cr contaminated areas.     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻（OryzasativaL．）根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23—184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0．92％～14．8％、1．61％～16．3％、2．57％～20．3％、1．52％-17．2％和3．71％～32．8％,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2．55％-31．2％、1．44％～21．4％、1．78％～27．2％、2．16％～23．4％和8．14％～52．9％;此外,23．184μmol·L-1的镨处理对直径≤1．0mm的根长和根表面积、直径0．5mm〈D≤1．0mm的根体积影响较大,其分别提高了0．9％～24．3％、1．9％。32．6％、0．4％～33．2％,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。