镉胁迫下杂交稻2品种幼苗的抗性及镉含量的差异

以“两优培九”、“汕优63”杂交稻三叶期幼苗为材料，比较了镉胁迫对生长量，及光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性、丙二醛(MDA)含量、光合速率、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOl9)活性的影响及不同器官镉含量的变化。镉胁迫条件下，与“汕优63”相比较，“两优培九”幼叶光合速率和PSⅡ电子传递活性降低幅度较小，生长量较高；“两优培九”保护酶系统活性较高，MDA含量升高幅度较小；“两优培九”地上部分镉含量较低、根系含量较高。镉胁迫条件下，与“汕优63”相比较，“两优培九”根系的生长速率较高，抗镉胁迫的能力较强。     

低温对高产杂交稻抽穗期剑叶光合色素含量和抗氧化酶活性的影响

以高产杂交稻“两优培九”和常规杂交稻“汕优63”为试验材料,采用15和20℃处理2和4 d,比较低温对水稻抽穗期剑叶光合色素含量和抗氧化酶活性的影响。结果表明:低温下抽穗期水稻剑叶光合色素(叶绿素、类胡萝卜素)含量随处理时间延长而下降,抗氧化酶CAT活性下降,SOD、POD活性变化存在品种间差异。低温处理4 d后,“两优培九”SOD活性上升,POD活性降低,“汕优63”变化则相反。抗氧化酶之间活性变化的不平衡,使活性氧的产生与清除失衡,O2-迅速积累,膜脂过氧化加剧,MDA含量上升。这些变化导致水稻剑叶净光合速率在低温下降低。试验结果表明,高产杂交稻“两优培九”比常规杂交稻“汕优63”对低温的适应能力更强。     

Hg2+胁迫下两优培九和武运粳7号水稻幼苗抗性差异的研究

以三叶期的水稻幼苗为材料 ,比较了Hg2 污染对杂交稻两优培九和常规稻武运粳 7号的叶绿素含量、类囊体膜光系统Ⅰ (PSⅠ )和光系统Ⅱ (PSⅡ )电子传递活性、细胞膜透性、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)活性和脯氨酸含量的影响。结果表明 ,随着Hg2 处理浓度的增加 ,两优培九和武运粳 7号的叶绿素含量、PSⅠ和PSⅡ的电子传递活性降低 ,而 2者的细胞膜透性、脯氨酸含量升高 ,两优培九的CAT活性、武运粳 7号的POD和CAT活性呈现先升后降的趋势 ,但两优培九的POD活性则呈现升高的趋势。两优培九对Hg2 污染的抗性明显大于武运粳 7号。     

Hg^2＋胁迫下两优培九和武运粳7号水稻幼苗抗性差异的研究

以三叶期的水稻幼苗为材料，比较了Hg^2 污染对杂交稻两优培九和常规稻武运粳7号的叶绿素含量、类囊体膜光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）电子传递活民生、细胞膜透性，过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明，Hg^2 处理浓度的增加，两优培九和武运粳7号的叶绿素含量、PSⅠ和PSⅡ的电子传递活性降低，而2者的细胞膜透性、脯氨酸含量升高，两优培九的CAT活性、武运粳7号和POD和CAT活性呈现先升后降的趋势，但两优培九的POD活性则呈现升的趋势。两优培九对Hg^2 污染的抗性明显大于武运粳7号。     

镉胁迫对菜豆叶片抗氰呼吸、抗氧化及PSⅡ光合特性的影响

为探究镉胁迫下抗氰呼吸(交替途径)对植物体的保护作用和可能存在的作用机制,以菜豆幼苗为研究材料,探讨镉胁迫对菜豆叶片抗氰呼吸、抗氧化和光系统Ⅱ(PSⅡ)光合特性的影响,以及抗氰呼吸对PSⅡ的影响是否与其参与抗氧化调节作用有关.结果显示:随镉处理浓度的增加,菜豆叶片抗氰呼吸能力和抗氧化酶[过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)]活性以及过氧化氢(H_2O_2)含量呈现先升高后降低趋势,而超氧阴离子自由基(O_2~(·-))则逐渐显著上升;同时,菜豆幼苗叶片F_v′/F_m′(光适应下PSⅡ最大光化学效率)、Y(Ⅱ)(PSⅡ实际光化学效率)和qP(光化学淬灭系数)、ETR(PSⅡ光合电子传递速率)下降,而叶片非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则上升.非镉胁迫条件下,叶面分别喷施H_2O_2、O_2~(·-)消除剂或抗氰呼吸抑制剂未对上述所测叶绿素荧光参数造成不良影响,且H_2O_2消除剂的施加使得qP和ETR显著提高.在镉胁迫下,叶面分别喷施H_2O_2或O_2~(·-)消除剂有效缓解了镉导致的PSⅡ光化学活性的降低,而抗氰呼吸抑制剂的施加则造成了镉胁迫造成的PSⅡ光化学活性的进一步下降以及H_2O_2和O_2~(·-)含量的进一步提高,并导致了CAT、POD、APX抗氧化酶活性水平的降低.上述研究结果表明,镉胁迫下抗氰呼吸可有效缓解镉胁迫导致的菜豆幼苗叶片活性氧的过量积累和抗氧化酶活性的上升以及PSⅡ光化学活性的下降;且抗氰呼吸对PSⅡ的保护作用可能与其调节抗氧化的功能有关.(图3表2参25)     

镉胁迫对苎麻(Boehmeria nivea)根系及叶片抗氧化系统的影响

镉(Cd)是非必需和毒性最强的重金属元素之一,不合理的开发利用可导致土壤受到Cd的严重污染,严重危及土壤环境或水环境。以苎麻为材料,采用模拟镉(Cd)污染盆栽培养法,选择21 d和49 d等2个不同胁迫期,测定不同浓度Cd2+胁迫下苎麻根系与叶片中渗透调节物质含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量及根系活力的变化。结果表明,高浓度胁迫49 d后,苎麻根系中的渗透调节物质含量明显高于叶片含量,且极显著高于对照,并在240 mg·L~(-1)Cd处理下出现最高值;胁迫49 d时,根系与叶片的渗透调节物质含量与Cd2+浓度极显著正相关。在2个不同胁迫周期,苎麻根系的SOD与POD活性均明显高于叶片;在胁迫21 d时,根系的CAT活性低于叶片,而胁迫49 d后,则明显高于叶片;胁迫21 d时,苎麻根系与叶片的抗氧化酶活性均较胁迫49 d要高;胁迫49 d时,根系POD活性与Cd2+浓度呈极显著正相关,表明根系POD酶在抗氧化酶中占主导地位。不同胁迫时长下苎麻根系或叶片的MDA含量变化趋势不明显,但根系或叶片受胁迫21 d后的MDA含量随Cd2+浓度增加的波动相对受胁迫49 d后的更明显,表明植物早期生理功能出现暂时性的修复。2个不同胁迫周期内,不同浓度镉胁迫下苎麻的根系活力均比对照组下降。研究显示,苎麻根系与叶片对镉胁迫的应答机制不同,且在不同胁迫时间下的响应机理差异较大,根系表现出更强的耐受能力。     

苗期玉米根叶对干旱胁迫的生理响应

采用人工控制水分的方法,研究了干旱胁迫下苗期玉米(ZeamaysL.)根系和叶片的生理指标,用以明确苗期玉米根系和叶片对干旱的生理响应。研究结果表明,苗期中度干旱胁迫处理条件下,玉米根系和叶片均表现出对干旱胁迫的生理响应,并各具特点。与对照相比,干旱胁迫使玉米根系和地上部的生物量降低,叶片中的叶绿素含量显著降低、叶片光合面积减小,根冠比增大。干旱胁迫使玉米根系比表面积增大,根系氧化活力和还原活力增强。干旱胁迫导致玉米叶片的光合功能降低,初始荧光升高,初始光系统Ⅱ(PSⅡ)的原初光能转换效率、PSⅡ潜在活性、潜在光合作用活力均受到抑制。干旱胁迫下玉米叶片和根系脂质过氧化作用增强,根系和叶片中的游离脯氨酸含量升高。     

镧对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

选择10mg·L-1La(N03)3作为生物调控因子,通过营养液培养实验,研究了水稻(Oryza sativa L.)幼苗在遭受镉胁迫(50mg·L-1和100mg·L-1两种CdCl2处理)后,稀土元素镧对抗氧化酶(SOD和CAT)活性、脂质过氧化产物MDA含量、质膜透性、叶绿素质量分数、根系活力、幼苗生长及镉质量分数等生理生长指标的影响,以探讨稀土在重金属胁迫下对作物的防护效应。研究结果表明:水稻幼苗遭受镉胁迫的初期,镧对提高SOD和CAT的活性,降低MDA含量和质膜透性,提高叶绿素质量分数和根系活力有明显的正效应,但是随着镉胁迫程度的加重和胁迫时间的延长,这种作用开始下降,最后甚至与镉发生协同作用,不仅不能缓解镉对水稻幼苗的毒害,反而更加剧了镉对水稻幼苗的毒害,这说明适量的稀土元素对重金属胁迫下植物生长有一定的防护效应,但是这种效应与重金属胁迫的浓度大小、胁迫的时间长短有着密切的关系。此外,镉在水稻幼苗体内的富集规律是:根系>地上部,镉的富集与各处理组镉浓度之间有比较明显的剂量效应关系,但是,镧处理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的质量分数。     

菜对镉污水的净化作用及其机制探讨

将水生植物菜在含不同浓度 Cd Cl2 的培养液中培养不同的时间 ,分别测定菜的茎叶、根系、培养液中的含镉量 ,植株细胞中超氧阴离子 (O-·2 )、丙二醛 (MDA)的含量、超氧化物歧化酶 (SOD)活性及细胞外渗的量。实验结果表明 ,菜对镉有较强的耐受性 ,5mg/ L镉为其最小致死浓度 ,菜通过根系的吸收和分泌物的吸附作用固定溶液中的镉 ,对含镉污水有较高的净化能力 ,最高可清除污水中 99.5%的镉。在可耐受的范围内 ,菜植株中 SOD活性应激性升高 ,使镉毒害造成的 O-·2 大量生成与清除达到新的平衡 ,有效抑制膜脂过氧化物 MDA的形成 ,认为这是菜在镉胁迫下的防护机制之一。     

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.     

Biosorption of Cd2+ and Cu2+ on immobilized Saccharomyces cerevisiae

The biosorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ onto the immobilized Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) was investigated in this study. Adsorption kinetics, isotherms and the effect of pH were studied. The results indicated that the biosorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ on the immobilized S. cerevisiae was fast at initial stage and then became slow. The maximum biosorption of heavy metal ions on immobilized S. cerevisiae were observed at pH 4 for Cd²⁺ and Cu²⁺. by the pseudo-second-order model described the sorption kinetic data well according to the high correlation coefficient (R ²) obtained. The biosorption isotherm was fitted well by the Langmuir model, indicating possible mono-layer biosorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ on the immobilized S. cerevisiae. Moreover, the immobilized S. cerevisiae after the sorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ could be regenerated and reused.     

水体中Cu2+和Cd2+污染对育珠蚌肝脏中3种酶的影响

选取两种水体中常见的重金属污染离子(Cu^2 和Cd^2 )，按一定的浓度梯度配制成溶液，并以此溶液饲养育珠蚌一定时间后，测定两种离子对育珠蚌肝脏中的酯酶(EST)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响．结果表明，低浓度的重金属离子可以诱导3种酶活性的升高，而高浓度的离子则抑制酶的活性．同工酶电泳检测显示，高浓度的离子导致EST同工酶谱减少一条谱带，低浓度的离子则诱导产生新的SOD同工酶类型，但两种离子均未对POD同工酶谱产生影响．图6参10     

利用微量热法研究Cd2+和Cu2+对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)的毒性效应

利用微量热法研究Cd2 和Cu2 对嗜热四膜虫BF5(TetrahymenathermophilaBF5)生长代谢毒性效应 ,结果表明 :①低浓度的Cd2 (0～ 0 .4mgL-1)和Cu2 (0～ 10mgL-1)对四膜虫的生长有促进作用 ,而高浓度的Cd2 (0 .8～ 3.2mgL-1)和Cu2 (2 0～ 2 0 0mgL-1)则产生抑制作用 ;②Cd2 和Cu2 的半抑制浓度IC50 分别为 2 .0 4mg/L和15 5 .5mg/L ;③联合毒性为协同作用 ;④微量热法所得Cd2 和Cu2 单独作用时的IC10 分别为 0 .96mg/L和 19.9mg/L ,高于种类损伤法结果 ;⑤微量热法所得Cd2 和Cu2 单独作用时的IC10 均高于II级饮用水水质标准 .而Cd2 和Cu2 间的协同作用使Cd2 的IC10 降低为 0 .31mg/L ,高于水质标准 ;Cu2 的IC10 降低为 1.16mg/L ,与水质标准相近 .总之 ,微量热法不仅是一种快速评价污染物毒性效应的新方法 ,而且可用于相关的环境毒理学理论研究 .图 1表 5参 16     

利用微量热法研究Cd^2＋和Cu^2＋对嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）的毒性效应

利用微量热法研究Cd2+和Cu2+对嗜热四膜虫BF5 (Tetrahymena thermophila BF5)生长代谢毒性效应,结果表明 ①低浓度的Cd2 + (0～0.4 mg L-1)和Cu2+(0～10 mg L-1)对四膜虫的生长有促进作用,而高浓度的Cd2 +(0.8～3.2 mg L-1)和Cu2+(20～200 mg L-1)则产生抑制作用;②Cd2+和Cu2+的半抑制浓度IC50分别为2.04 mg/L和155.5 mg/L;③联合毒性为协同作用;④微量热法所得Cd2+和Cu2+单独作用时的IC10分别为0.96 mg/L和19.9 mg/L,高于种类损伤法结果;⑤微量热法所得Cd2+和Cu2+单独作用时的IC10均高于II级饮用水水质标准.而Cd2+和Cu2+间的协同作用使Cd2+的IC10降低为0.31 mg/L,高于水质标准;Cu2+的IC10降低为1.16 mg/L,与水质标准相近.总之,微量热法不仅是一种快速评价污染物毒性效应的新方法,而且可用于相关的环境毒理学理论研究. 图1 表5 参16     

Cu2+、Zn2+和Cd2+对蟾蜍蝌蚪的联合毒性

以蟾蜍蝌蚪为试验材料,采用联合指数相加法,研究了重金属铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)离子对蟾蜍蝌蚪的急性毒性和联合毒性效应.结果表明,Cu2 、Zn2 和Cd2 对蟾蜍蝌蚪的毒性顺序为Cu2 >Cd2 >Zn2 ,48 h的半致死浓度LC50分别为0.514、9.224、33.56 mg L-1;96 h的半致死浓度LC50分别为0.288、8.142、30.76 mg L-1.联合毒性试验结果表明,Cu2 与Zn2 及Zn2 与Cd2 共存时的联合毒性为拮抗作用;Cu2 与Cd2 共存时的联合毒性为毒性剧增的协同作用;Cu2 、Zn2 与Cd2 三者联合时的毒性为协同作用.表6参18     

优势菌种活细胞对天然水体中Pb^2＋和Cd^2＋的吸附

通过对天然水环境———伊通河中优势菌种活细胞吸附Pb2 、Cd2 的研究发现 :pH对Pb2 、Cd2 吸附的影响是不同的 ,对Pb2 的吸附量在 pH =5 .0～ 7.0时变化不大 ,对Cd2 的吸附量在 pH =6 .0～ 8.0时变化不大 ;温度对活细胞吸附Pb2 、Cd2 影响明显不同 ;活细胞对Pb2 、Cd2 的吸附量随着细菌密度的增加而增大 ,随着渗透压的增大而降低 .图 5表 1参 8     

钠化改性膨润土对Cd2+的吸附研究

通过等温吸附试验，研究了钙基膨润土及钠化改性膨润土对Cd^2 的吸附，并与土壤对Cd^2 的吸附进行了对比．试验表明，钠化改性膨润土对Cd^2 有很好的吸附作用，可用于重金属污染土壤的治理，pH值是影响吸附效果的一个重要因素。     

Cd2+胁迫对竹叶眼子菜的毒理学效应分析

以不同浓度Cd2 处理5 d的竹叶眼子菜为实验材料,分析了叶片的光合色素、抗氧化系统、丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化指标的应答反应,并用透射电镜观察了叶细胞超微结构的变化.随着Cd2 处理浓度的增加,叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,而MDA和可溶性糖含量上升;过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和抗坏血酸(ASA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别在2 mg L-1和4 mg L-1时达到峰值;可溶性蛋白含量下降,相对分子质量(Mr)为52.1×103、42.9×103、27.4×103和14.1×103的多肽合成量逐渐减少,但Mr为18.1×103的多肽的合成量增加;叶绿体膨大、解体;线粒体嵴突肿胀、空泡化;核仁分散、核膜断裂、核质散出.结果表明: Cd2 对竹叶眼子菜的光合结构、细胞保护系统以及细胞结构的完整性等都产生明显破坏作用,最终将导致植物死亡.其中SOD、叶绿素和蛋白生物合成各指标的反应较灵敏,可作为水体Cd2 污染的监测指标. Cd2 对竹叶眼子菜的半效应浓度为2.97 mg L-1.图8参27     

酸性土壤中Cd2+的吸附与运移特性

采用平衡吸附和室内土柱淋溶实验研究Cd2 在酸性土壤中的吸附和运移规律.结果表明:红壤和砖红壤中Cd2 的吸附,在其低浓度范围内符合线性等温方程,Cd2 在砖红壤上的分配系数是红壤上的8倍,能较好地用一级动力学方程的两点和一点模型拟合Cd2 的吸附.红壤快反应的比例约为50%-60%,砖红壤快反应的比例约为90%-95%.采用两点位非平衡模型,红壤β值范围为0.50-0.70,f值的范围是0.40-0.60,仅有40%-60%的吸附点位是瞬间完成,还有一部分吸附点位受速率限制,用非平衡两点模型比用平衡模型能更好地描述Cd2 的运移规律;而砖红壤β值在0.93-0.99,f＞0.92,有大于 90%的吸附点位是瞬间完成,不到10%受速率限制,很容易达到局部平衡,运用平衡模型可能更适合,这与动力学方程的结果基本一致.     

Experimental determination of Cd2+ adsorption mechanism on low-cost biological waste

Carbonate shells have an astonishing ability in the removal of Cd²⁺ in a short time period with emphasis on being a low cost adsorbent. In the present study, the sorption capacity of carbonate shells was studied for Cd²⁺ in batch experiments. The influence of different carbonate shell sizes and physico-chemical factors were evaluated and the results were analyzed for its correlation matrices by using Predictive Analytics Software (PASW). The mineralogy state of aqueous solution regarding the saturation index was simulated using PHREEQC to identify the Cd²⁺ uptake mechanism. The Cd uptake rates were calculated as well as Ca²⁺, HCO ₃ ^? concentration, pH, ambient humidity and temperature were measured. Cd²⁺ removal of 91.52% was achieved after 5 h adsorption. The adsorption efficiencies were significantly influenced by pH as they increased with the increase of pH from acidic solution (5.50±0.02) to slightly alkaline (7.60±0.05). In addition, the mineralogy state of aqueous solution calculated from PHREEQC confirmed that the increment of Ca²⁺ and HCO ₃ ^? concentrations in solution was attributed to the dissolution of carbonate shells. Moreover, the ion exchange adsorption mechanism of Cd²⁺ toward Ca²⁺ was identified as the process involved in Cd²⁺ uptake.