多壁碳纳米管对水稻幼苗的植物毒性研究

考察了浓度为10、50和100 mg·L~(-1)的多壁碳纳米管(MWCNTs)的植物毒性,通过测量水稻生长指数、根系氧化应激反应、细胞膜损伤和生理功能的变化,探索了其具体的毒性机制。将水稻幼苗暴露于不同浓度的MWCNTs悬浮液中培养10 d后,高浓度处理组(100 mg·L~(-1))中水稻幼苗地上部分和根系鲜重分别降低至对照组的87.6%±1.1%和69.2%±7.8%。对根系深入研究发现氧化应激反应和细胞膜的损伤主要出现在高浓度处理组,此时过氧化氢酶(CAT)活性由对照组的(8.8±1.6)U·mg-1prot(protein,蛋白质)增加至(16.3±2.8)U·mg-1prot,丙二醛(MDA)含量由对照组的(8.0±0.3)μmol·g-1FW(fresh weight,鲜重)增加至(15.1±1.4)μmol·g-1FW。然而,水稻根系的生化酶活性在低浓度(10 mg·L~(-1))时就开始明显降低。通过透射电镜(TEM)观察发现,MWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根系细胞内,从而证实了MWCNTs能被植物细胞吸收。     

铈对酸雨和镉双重胁迫下小麦生理指标的影响

以小麦永良4号(Triticum aestivum)为材料,通过营养液水培实验,研究了在酸雨和镉的双重胁迫下,铈对小麦幼苗叶片内丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性的影响.实验结果显示:pH2.0+10 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+50 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+200 mg·L~(-1) Cd~(2+)三种处理都可明显增加MDA含量,提高SOD活性,降低NR活性,双重胁迫的抑制作用明显,且随着Cd~(2+)的质量浓度增加,抑制程度加重;叶面喷施40 mg·L~(-1)的铈预处理后,MIDA含量下降,SOD活性降低,NR活性上升,显示叶面喷施适当质量浓度铈可以有效降低小麦体内氧自由基含量,减轻膜系统的损伤,提高小麦对氮肥的利用能力,缓解镉和酸雨双重胁迫对小麦幼苗生长与代谢的损伤.数据还显示:适当铈对三个测定指标的修复作用不同,表现为SOD>MDA>NR.     

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。     

壳聚糖活性污泥复合吸附剂处理铅、镉废水研究

研究了壳聚糖活性污泥复合吸附剂(SCTS)对废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能,通过单因素试验分析了温度、SCTS投加量、pH值、搅拌转速和重金属离子浓度对SCTS吸附性能的影响,正交试验确定了影响因素的主次顺序及最优组合水平。结果表明:影响SCTS吸附废水中Pb~(2+)的因素从大到小依次为pH值、SCTS投加量、Pb~(2+)初始浓度和搅拌转速,吸附Pb~(2+)的最优组合为pH值=2、SCTS投加量为10 g· L~(-1)、ρ(Pb~(2+))初始值为50 mg· L~(-1)、搅拌转速130 r·min-1,Pb~(2+)去除率达95.76%。影响SCTS吸附废水中Cd~(2+)的因素作用力大小依次为pH值、Cd~(2+)初始浓度、转速和SCTS投加量,吸附Cd~(2+)的最优组合为pH值2、SCTS投加量2.5 g· L~(-1)、ρ(Cd~(2+))初始值60 mg· L~(-1)、转速130 r·min-1,此时Cd~(2+)的去除率为96.08%。     

凹凸棒石和海泡石对镉离子的吸附效果

采用静态批试验方法研究了凹凸棒石和海泡石对溶液中Cd~(2+)的吸附特性,并通过考察一定离子强度下,不同初始浓度、固液比、吸附时间和pH值对吸附镉的影响。结果显示:在0.01 mol·L~(-1)NaNO_3离子强度下,高品位海泡石、凹凸棒石和低品位凹凸棒石对溶液中Cd~(2+)的吸附量与初始浓度呈正比,与固液比呈反比;根据Langmuir等温吸附方程拟合结果,在给定离子强度25℃条件下黏土矿物Cd~(2+)的理论饱和吸附量从大到小依次为高品位凹凸棒石(33.67 mg·g~(-1))、高品位海泡石(25.55 mg·g~(-1))、低品位凹凸棒石(11.52 mg·g~(-1))和低品位海泡石(5.24mg·g~(-1));Cd~(2+)在海泡石、凹凸棒石上的吸附受pH值的影响较大,在pH值为2~4时吸附效果最好;凹凸棒石对Cd~(2+)的吸附较为稳定,在3 h时基本达到吸附平衡;在离子强度为0.01 mol·L~(-1)NaNO_3、Cd~(2+)初始浓度为625 mg·L~(-1)、黏土矿物添加量为15 g·L~(-1)和pH值为2~4时,去除效果从大到小依次为高品位海泡石、高品位凹凸棒石、低品位凹凸棒石和低品位海泡石。     

重金属和聚苯乙烯微球对卤虫的复合毒性效应研究

微塑料是一类重要的海洋污染物,由于其性质稳定、难以降解,对海洋生态系统具有潜在的危害。微塑料粒径小,比表面积大,容易吸附海洋中的重金属等污染物产生二次危害,因此研究微塑料与重金属的复合毒性效应对于正确评价微塑料的生态风险具有重要意义。本文以卤虫(Artemia parthenogenetica)作为研究对象,考察了10μm聚苯乙烯微球与2种重金属(Cu~(2+)和Cd~(2+))对卤虫无节幼体的单一及复合急性毒性。同时使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了卤虫体内Cu~(2+)和Cd~(2+)浓度随时间的变化情况,比较分析了聚苯乙烯微球对重金属在卤虫体内富集的影响。研究发现,Cu~(2+)和Cd~(2+)单一暴露时对卤虫无节幼体的24 h半数致死浓度(24 h-LC_(50))分别为(1.26±0.15) mg·L~(-1)和(164.5±27.3) mg·L~(-1),与聚苯乙烯微球共同作用时24h-LC_(50)分别为(1.38±0.23) mg·L~(-1)和(178.3±36.4) mg·L~(-1),聚苯乙烯微球的存在显著促进了卤虫对Cu~(2+)和Cd~(2+)的摄入和排出,但并未影响二者急性毒性。研究结果可为海洋环境中微塑料和重金属的生态风险评价提供理论依据。     

多壁碳纳米管对铜绿微囊藻生长及生理特征的影响

碳纳米材料由于其具有优异的性能,得以广泛生产和使用,其不可避免会进入水环境中,对水生生态系统造成潜在影响。本文以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为受试材料,通过暴露实验,研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)单独作用对铜绿微囊藻的生物毒性和致毒机理。研究结果表明:低浓度(0.1 mg·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1))的MWCNTs能刺激铜绿微囊藻的生长,超氧化物歧化酶(SOD)酶活增强;中低浓度(0.1～10.0 mg·L~(-1))范围内,MWCNTs促使光合色素合成,促进藻细胞增殖;高浓度(50mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1)) MWCNTs对蓝藻生长产生抑制,严重抑制叶绿素a,藻细胞生命活力下降; MWCNTs浓度高于1 mg·L~(-1)时,SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性逐渐降低,丙二醛(MDA)的含量则逐步上升;可溶性蛋白含量与MWCNTs浓度有关,MWCNTs浓度低于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量增加,MWCNTs浓度高于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量逐渐减少。     

镉钝化细菌对水稻幼苗镉吸收的影响

为了解根际重金属钝化微生物对作物生长及土壤重金属吸收的影响,将来源于镉(Cd)污染水稻土的镉钝化细菌枯草芽孢杆菌CDR-1、雷氏普罗威登斯菌CDR-2、阿耶波多氏芽孢杆菌CDR-3分别接种到水稻幼苗根际,通过测定水稻苗的生长、生物量及镉含量来分析根际镉钝化细菌对水稻生长及镉吸收的影响.结果显示,镉钝化细菌CDR-1、CDR-2、CDR-3的Cd~(2+)最低抑制浓度分别为200、200、400 mg/L,其在20 mg/L Cd~(2+)溶液中的镉钝化率均达到100%,且随Cd~(2+)浓度的上升镉钝化率呈现下降趋势.在5和10 mg/L Cd~(2+)胁迫下,这3株细菌对水稻幼苗的生长有不同程度的影响,并都能显著降低水稻幼苗根和地上部分的镉含量,其中CDR-1对水稻幼苗的促生降镉作用最优;在0.5、1和2mg/kgCd~(2+)胁迫下,CDR-1仍然能显著促进水稻幼苗生长,增加水稻幼苗生物量,并能使水稻幼苗根和地上部分的镉含量降低34.88%-61.63%.本研究表明Cd~(2+)钝化细菌能够显著降低水稻幼苗的镉吸收量,Cd~(2+)钝化促生细菌CDR-1可应用于镉污染农田土壤的生物修复.(图4表3参30)     

不同硬度条件下Cd~(2+)和Cu~(2+)对稀有鮈鲫的急性毒性

为研究水体硬度对稀有鮈鲫Cd~(2+)和Cu~(2+)毒性效应的影响,开展了96 h急性毒性试验。试验结果发现,当水体硬度(以CaCO_3计,下同)为50 mg·L~(-1)、250 mg·L~(-1)、450 mg·L~(-1)时,Cd~(2+)对稀有鮈鲫的96 h半数致死浓度(96 h-LC50)分别为4.30 mg·L-1、12.06 mg·L~(-1)、19.99 mg·L~(-1),对应的安全浓度(SC)依次为0.430 mg·L~(-1)、1.206 mg·L~(-1)、1.999 mg·L~(-1);Cu~(2+)对稀有鮈鲫的96h-LC50分别为0.046 mg·L-1、0.148 mg·L~(-1)、0.228 mg·L~(-1),对应的SC依次为0.0046 mg·L~(-1)、0.0148 mg·L~(-1)、0.0228 mg·L~(-1)。计算得到Cd~(2+)对稀有鮈鲫急性毒性与水体硬度的拟合方程为ln 96 h-LC50=0.687 ln H~(-1).243(r=0.998);Cu~(2+)对稀有鮈鲫急性毒性与水体硬度的拟合方程为ln 96 h-LC50=0.727 ln H-5.923(r=0.999),Cd~(2+)和Cu~(2+)对稀有鮈鲫的硬度斜率分别为0.687和0.727。这些结果表明,水体硬度可有效降低Cd~(2+)和Cu~(2+)对稀有鮈鲫的急性毒性,且稀有鮈鲫的硬度斜率与其他物种差异较大。在评估不同硬度水体下Cd~(2+)和Cu~(2+)的生物毒性及其生态风险时,应根据测试物种特异的硬度斜率而定。     

不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染。为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd~(2+)的吸附性能及固定作用。Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd~(2+)吸附量由大到小依次为黑土(4 703～10 598 mg·kg~(-1))、水稻土(2 804～4 100 mg·kg~(-1))和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg~(-1));Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd~(2+)的亲和力逐渐减弱。不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd~(2+)吸附量最高,为10 598 mg·kg~(-1);就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附量(3 109～4 100 mg·kg~(-1))高于其他秸秆处理(2 387～3 290 mg·kg~(-1))和对照组(2 444～2 872 mg·kg~(-1))。就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol~(-1))最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol~(-1))对照(-10.54～-2.35 kJ·mol~(-1))其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol~(-1))。由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力。针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤。添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd~(2+)的固定量和亲和力。     

Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)和Mn~(2+)对萼花臂尾轮虫联合急性毒性研究

为探究重金属复合污染对轮虫的毒性影响,以萼花臂尾轮虫为受试动物,选择Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr6+和Mn~(2+)等5种重金属,采用水生毒理联合效应相加指数法开展了其24 h联合急性毒性作用的评价研究。结果显示,Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr6+和Mn~(2+)等5种重金属对萼花臂尾轮虫24 h半数致死浓度分别为:0.00616 mg·L~(-1),12.62 mg·L-1,2.89 mg·L-1,17.29 mg·L-1和67.32 mg·L-1。联合急性毒性实验结果显示,等毒性配比的Cu~(2+)-Cr6+(0.00385-10.806 mg·L-1)和等浓度配比的Cu~(2+)-Zn~(2+)(0.0199-0.0199 mg·L-1)、Cu~(2+)-Cd~(2+)(0.0181-0.0181 mg·L-1)、Cu~(2+)-Cr6+(0.0118-0.0118 mg·L~(-1))、Zn~(2+)-Cd~(2+)(3.475-3.475 mg·L-1)二元联合测试液的作用结果显示为拮抗效应,其余二元联合测试液的作用结果则均显示是协同效应。等毒性配比的Cu~(2+)-Cr~(6+)-Mn~(2+)(0.00210-5.902-22.981 mg·L-1)和等浓度配比的Cu~(2+)-Cd~(2+)-Mn~(2+)(0.00727-0.00727-0.00727 mg·L-1)三元联合测试液的作用结果显示为拮抗效应,其余三元联合测试液的作用结果则均显示是协同效应。等浓度配比的Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)-Cr6+(0.00907-0.00907-0.00907-0.00907 mg·L-1)、Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)-Mn~(2+)(0.00898-0.00898-0.00898-0.00898 mg·L~(-1))、Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cr6+-Mn~(2+)(0.00819-0.00819-0.00819-0.00819 mg·L~(-1))四元联合测试液的作用结果显示为拮抗效应,其余四元联合测试液的作用结果的则均显示是协同效应。Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)-Cr~(6+)-Mn~(2+)等毒性(0.00074-1.520-0.348-2.082-8.107 mg·L~(-1))和等浓度(0.00582-0.00582-0.00582-0.00582-0.00582 mg·L-1)配比的五元联合测试液作用结果均显示是协同效应。     

重金属对禾谷镰刀菌的生长及毒素合成的影响

以禾谷镰刀菌为研究对象,研究了常见重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)对禾谷镰刀菌菌株生长及其毒素合成的影响。研究结果表明,重金属对菌株的生长和其产毒能力均产生影响。Cu~(2+)和Cd~(2+)对菌株生长影响较大,随着浓度的增加对生长的抑制作用增强,当离子浓度分别为20 mg·L~(-1)和40 mg·L~(-1)时,能够完全抑制菌株生长。Zn~(2+)在0~160 mg·L~(-1)浓度范围内促进菌株生长,在10 mg·L~(-1)浓度下促进毒素合成。Pb~(2+)在察氏培养基中对菌株生长的影响没有明显规律可循,但是,随着Pb~(2+)浓度增加,抑制毒素合成作用增强。     

镉和铅联合作用对黑腹果蝇发育及抗氧化的影响

作为主要的重金属污染物,镉(Cd~(2+))和铅(Pb~(2+))对生物体具有不同影响和毒作用机制,然而当它们同时存在于机体内常会表现出不同的联合效应,因此研究以上两种重金属的联合作用极其重要。本研究以模式生物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究对象,采用原子吸收、发育实验、酶学测定以及荧光定量PCR评估Cd~(2+)和Pb~(2+)以及二者联合对果蝇的影响。向果蝇分别饲喂不同剂量的Cd~(2+)(0.05、0.1、0.3、0.5 mmol?L~(-1))和Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))以及Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1)),测定果蝇成虫体内Cd~(2+)和Pb~(2+)积累量,以及化蛹率、羽化率、抗氧化能力、金属硫蛋白(metallothionein,MTNs)和谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因的表达水平。结果表明,果蝇中Cd~(2+)和Pb~(2+)浓度随着培养基中重金属浓度的上升而增加,当同时加入Cd~(2+)和Pb~(2+)后,二者积累量进一步增加。单独添加Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))或共同添加Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1))显著降低果蝇化蛹率和羽化率,而Cd~(2+)+Pb~(2+)联合处理较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理表现出更强的效果,且这种效果随着Cd~(2+)/Pb~(2+)浓度的增加而增强。Cd~(2+)+Pb~(2+)处理CAT活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提高。Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5 mmol?L~(-1))处理组SOD活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理,SOD活性无明显变化,但在Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.5+2.9 mmol?L~(-1))处理组中SOD活性显著上升;Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2 mmol?L~(-1))处理组MDA含量较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提升,但在处理组Cd~(2+)+Pb~(2+)(1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9mmol?L~(-1))中MDA含量反而较单独的Cd~(2+)/Pb~(2+)处理有所下降。荧光定量PCR结果表明,在Cd~(2+)/Pb~(2+)处理下MTNs和Gsts表达水平显著升高。本研究表明重金属联合作用会对生物体产生不同的毒性效应,而MTNs和Gsts两类基因在生物体重金属胁迫下的解毒机制中发挥着至关重要的作用。     

黑肩绿盲蝽对水稻挥发物单一组分的嗅觉行为反应

研究水稻挥发物单一组分对稻飞虱(Nilaparvata lugens)天敌黑肩绿盲蝽(Cyrtorhinus lividipennis)嗅觉行为反应的影响,为进一步开发基于水稻挥发物的害虫天敌引诱剂提供一定的理论依据。利用T型嗅觉仪室内测试了黑肩绿盲蝽对10种水稻挥发物单一组分(苯乙醛、2-庚酮、α-蒎烯、芳樟醇、反-2-己烯醛、叶醇、罗勒烯、水杨酸甲酯、橙花叔醇、石竹烯)不同浓度(100、10、1、0.1 mg·L~(-1))的嗅觉行为反应。试验结果表明,α-蒎烯(100 mg·L~(-1))、水杨酸甲酯(10 mg·L~(-1))、芳樟醇(1 mg·L~(-1))、罗勒烯(1 mg·L~(-1))、反-2-己烯醛(0.1、1、10、100 mg·L~(-1))、叶醇(0.1 mg·L~(-1))等6种化合物对黑肩绿盲蝽雌成虫具有引诱效果,而芳樟醇(10、100 mg·L~(-1))、叶醇(100 mg·L~(-1))、橙花叔醇(1、10、100 mg·L~(-1))、β-石竹烯(0.1、1、10、100 mg·L~(-1))对其产生了驱避效果。同种化合物在不同浓度下的作用效果不同。黑肩绿盲蝽会对水稻挥发性化合物单一组分产生一定的嗅觉行为反应,且在不同水稻挥发物不同浓度下的选择行为存在一定的差异。水稻挥发物单一组分的浓度对黑肩绿盲蝽的嗅觉选择行为具有一定的影响,如芳樟醇和叶醇在低浓度下表现出引诱而高浓度下表现出趋避;反-2-己烯醛随浓度的增加引诱效果减弱,而橙花叔醇随浓度的增加驱趋避效果增强。     

铝锰复合胁迫下臭牡丹抗逆性及其DNA损伤的研究

以臭牡丹(Clerodendrum bungei Steud.)幼苗为试验对象,配制Al~(3+)浓度梯度为0.00、0.05、0.20、0.40和0.80 mmol·L~(-1),Mn~(2+)浓度梯度为0.00、2.00、4.00、8.00和12.00 mmol·L~(-1)的胁迫液,在土培条件下进行单一和复合胁迫处理,研究10、20、30 d后臭牡丹幼苗的抗氧化酶含量等生理应答及DNA状态,以探究臭牡丹对Al、Mn胁迫的抗性,以期为臭牡丹的扩大生产提供参考,为植物抗逆性研究奠定基础。实验结果表明:(1)Al-Mn复合胁迫对3种抗氧化酶的互作效应有所不同,超氧化物歧化酶活性随胁迫浓度升高而降低,最高抑制率达45.1%,趋势与单一胁迫处理大致相似;过氧化物酶活性在复合胁迫下呈先升后降趋势,且低浓度复合胁迫处理所受影响小于单一胁迫处理,高浓度下则抑制效应加重;相较铝、锰单一胁迫处理,低浓度复合胁迫使过氧化氢酶活性分别提高84.1%和140.1%,高浓度则分别降低61.5%和40.1%;(2)Al~(3+)、Mn~(2+)共存时均促进丙二醛、脯氨酸含量的积累,表现为协同效应;(3)利用CASP软件对彗星电泳图像进行分析,结果显示,低浓度Al~(3+)、Mn~(2+)单一及复合胁迫下,臭牡丹根系DNA几乎没有受到损伤,而当胁迫较强时(Al 0.80 mmol·L~(-1)、Mn 12.00 mmol·L~(-1)、Al 0.40 mmol·L~(-1)-Mn 8.00 mmol·L~(-1)、Al 0.80 mmol·L~(-1)-Mn 12.00 mmol·L~(-1)),OTM大幅增加,Al 0.40 mmol·L~(-1)-Mn 8.00 mmol·L~(-1)复合胁迫分别是单一胁迫的1.40倍和1.44倍,且T3较T4增幅达67.9%,说明高浓度胁迫造成的损害较严重,复合胁迫产生的损伤较单一胁迫更强。综合分析认为:低浓度单一金属离子对臭牡丹生长具有一定促进作用,而当铝、锰浓度分别大于或等于0.40 mmol·L~(-1)和8.00 mmol·L~(-1)时则会对其造成损伤,且复合处理对不同指标具有不同效应。因而,在实际大规模生产中应考察土壤金属离子的种类和浓度,依据臭牡丹的耐受程度选择合适的培育土壤。     

外源褪黑素对As~(3+)胁迫下水稻种子萌发的影响

本文研究了添加外源褪黑素对As~(3+)胁迫下水稻种子萌发及生理指标的影响。结果表明:添加外源褪黑素能促进As~(3+)胁迫下水稻种子的萌发,提高水稻的发芽势和发芽率,促进水稻幼苗的生长。当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加100μmol·L~(-1)褪黑素能使水稻种子发芽率和总根长比对照分别提高57.1%和50.0%。添加褪黑素能显著提高As~(3+)胁迫下水稻幼苗中抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,并降低水稻幼芽中丙二醛(MDA)的含量。当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加50μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)褪黑素导致水稻幼芽中POD活性比对照处理分别提高57.5%和114.8%,CAT活性提高29.4%和53.8%,SOD活性提高31.5%和56.0%,丙二醛含量比对照处理降低16.5%和31.9%。添加褪黑素也能显著提高As~(3+)胁迫下水稻的根系活力,当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,50、100μmol·L~(-1)褪黑素处理后根系活力比对照分别提高42.4%和124.1%。这说明添加外源褪黑素可缓解As~(3+)胁迫对水稻的脂质过氧化损害,有效降低As对水稻内膜的破坏,显著缓解As污染对水稻的毒害作用。     

草甘膦与镉复合胁迫对玉米幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

为了探讨草甘膦(PMG)与重金属镉(Cd)复合胁迫对作物(玉米幼苗)生长的影响作用机制。通过温室盆栽试验,分别进行了不同浓度的PMG单一处理(浓度分别设计为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg~(-1))和不同浓度的PMG(浓度分别为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg~(-1))与浓度5 mg·kg~(-1)Cd2+的复合处理。采用分光光度法和连续激发式荧光仪分别对玉米幼苗抗氧化酶(过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量、荧光动力学曲线及相关参数进行了测定。结果表明,单一和复合胁迫分别在PMG浓度为1.25~5 mg·kg~(-1)、1.25~2.5 mg·kg~(-1)时,玉米幼苗通过增大抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,清除积累过多的活性氧自由基,提高叶绿素含量的合成,加大光合作用速率,促进玉米幼苗的生长;单一和复合胁迫分别在PMG浓度为5~20 mg·kg~(-1)、2.5~20 mg·kg~(-1)时,由于玉米幼苗积累了过多的膜脂过氧化物,导致抗氧化系统损坏,阻碍叶绿素含量的合成,同时也损害了PSII的功能(MO、φPO、ΨO、φEO、φDO、ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC、DIO/RC、PIABS),导致玉米幼苗光合作用受到抑制,阻碍幼苗的生长。研究表明,草甘膦单一胁迫和与重金属镉复合胁迫,对玉米幼苗酶活性及光合作用的影响,均随处理浓度的升高表现为双阶段性,低浓度促进,高浓度抑制;与同浓度的PMG单一处理相比,Cd2+的存在,加大了PMG单独存在时的损害作用,使得玉米幼苗对PMG胁迫的敏感浓度点从5 mg·kg~(-1)降低到2.5 mg·kg~(-1)。     

重金属Cd~(2+)对土壤跳虫Folsomia candida金属硫蛋白mRNA转录水平诱导的研究

目前国内普遍采用传统种群和群落指标特征来进行重金属污染对土壤跳虫的研究。在国内首次通过添加不同浓度重金属镉(Cd~(2+))酵母喂食土壤跳虫室内实验种群白符跳(Folsomia candida),对白符跳体内金属硫蛋白(Metallothionein,MT)进行诱导,并采用实时荧光聚合酶链式反应(real-time fluorescent polymerase chain reaction,Real-time PCR)方法,测定其体内MT信使核糖核酸(m RNA)量的变化,从而判断Cd~(2+)诱导作用下MT表达量的变化。结果表明:Cd~(2+)染毒酵母饲料喂食28 d后,处理组与对照组(0 mg·kg~(-1) Cd~(2+))白符跳体内MT基因m RNA转录水平存在差异,MT表达量随Cd~(2+)处理水平的升高而显著上升。在浓度范围探测试验中,1 000 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组和100 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组的MT m RNA转录水平分别是对照组的9 355.53倍和731.13倍;在浓度梯度试验中,500 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组的MT m RNA水平分别是对照组、12.5 mg·kg~(-1)和250 mg·kg~(-1)处理组的456.54、296.26和7.05倍,250 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)处理组的MT m RNA水平分别是对照的64.78倍和1.54倍。这些结果说明:土壤弹尾纲白符跳体内金属硫蛋白m RNA转录水平能够被环境中的Cd~(2+)所诱导,并与之呈正相关关系。以此推测,土壤弹尾虫体内金属硫蛋白m RNA转录水平可作为评价土壤Cd~(2+)污染的潜在生物标志物特征。     

铅、镉污染废水树皮类吸附材料的筛选

近年来,水体重金属污染日趋严重,筛选出绿色高效处理重金属污染废水的吸附材料迫在眉睫.本文采用振荡吸附法研究了10种树皮类生物质吸附材料在不同投加量、初始浓度、pH和吸附时间下对模拟污染废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率.结果表明,在25℃和180 r·min~(-1)恒温振荡条件下,10种树皮对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率存在明显差异(P0.05).它们对模拟废水Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量和吸附率,分别随初始浓度的增加呈递增和递减趋势;在0—120 min内随吸附时间的延长而提高;在pH 2.0—4.0范围内,随pH的增大而明显提升.红外光谱分析表明,羟基和羧基参与了Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附.在投加量0.5 g·L~(-1)、模拟废水初始浓度50 mg·g~(-1)、pH 5.50和吸附时间120 min条件下,侧柏(Platycladus orientalis)皮、核桃树(Juglans regia)皮和构树(Broussonetia papyrifera)皮对Pb~(2+)的吸附量可达71.77—83.61 mg·g~(-1),对Cd~(2+)的吸附量达到64.69—70.33 mg·g~(-1),对实际污染废水具有较高的吸附率,最高可达98.21%.因此,侧柏皮、核桃树皮和构树皮可能是是吸附复合污染废水中铅镉的潜在材料.     

纳米二氧化硅与汞(Hg~(2+))对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的联合毒性效应

随着纳米材料在日常生产生活中的广泛应用,部分纳米颗粒物不可避免地会通过废弃物排放等途径进入海洋.当纳米颗粒物与海洋中的污染物(如与重金属)共存时,因其独特的物化特性往往会成为污染物的良好载体并在生物体内累积,从而增加已有污染物和生物的相互作用,对海洋环境构成潜在的生态风险.已有的研究更多关注单一纳米材料的生态毒性效应,有关纳米颗粒物与污染物的复合生物效应的研究较少.因此,本文研究了已广泛应用的纳米Si O2与常见的重金属污染物Hg~(2+)对东海常见海洋微藻-中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的联合毒性效应.结果表明,Hg~(2+)会抑制中肋骨条藻的生长,24 h-EC50、48 h-EC50和72 h-EC50值分别为56.3μg·L~(-1)、58.6μg·L~(-1)和36.8μg·L~(-1);低浓度的纳米Si O2(1 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1))未对中肋骨条藻的生长产生抑制作用,而较高浓度的纳米Si O2(≥10 mg·L~(-1))会显著(P0.05)抑制中肋骨条藻的生长,并且提升微藻超氧化物歧化酶SOD的活性,影响微藻的抗氧化系统.添加1 mg·L~(-1)纳米Si O2会增强Hg~(2+)对中肋骨条藻的生长抑制作用,Hg~(2+)的24 h-EC50和48 h-EC50分别下降至41μg·L~(-1)和43μg·L~(-1),虽然1 mg·L~(-1)纳米Si O2本身没有对中肋骨条藻产生生长抑制作用,但是能够明显增强Hg~(2+)对中肋骨条藻的毒性.纳米Si O2对Hg~(2+)有着较强的吸附能力,在60 min时,100 mg·L~(-1)纳米Si O2对100μg·L~(-1)的Hg~(2+)的吸附率为90.08%,最大吸附量为5.92 mg·g~(-1).吸附了Hg~(2+)的纳米Si O2在中肋骨条藻内的累积可能是造成这种协同毒性的主要原因.