Responses of wheat seedlings to cadmium, mercury and trichlorobenzene stresses

The molecular response of wheat (Triticum aestivum L.,cv.Yangmai 10) seedlings to heavy metal (Cd,Hg) and 1,2,4-trichlorobenzene (TCB) stresses were examined by two-dimensional gel electrophoresis,image analysis,and peptide mass fingerprinting.The results showed inhibitions of root and shoot growth by Cd,Hg and TCB.These stresses led to water deficit and lipid phosphorylation in the seedling which also promoted protein phophorylation in the leaves.Hg stress inhibited protein synthesis while Cd and TCB stresses induced or up-regulated more proteins in the leaves.Most of these induced proteins played important roles in the biochemical reactions involved in tolerance of wheat to Cd and TCB stresses.The primary functions of Cd- and TCB-induced proteins included methionine metabolism,Rubisco modification,protein phosphorylation regulation,protein configuration protection,H+ transmembrane transportation and also the synthesis of ethylene defense substances and cell wall compounds.     

改性小麦秸秆去除赤潮异弯藻的实验研究

研究了改性小麦秸秆对赤潮异弯藻的去除作用和机制.结果表明,在与未改性秸秆相同用量(0.10 g/L)的情况下,在120 m in时,改性秸秆对赤潮异弯藻的去除率可以从10%左右提高到80%以上.为了探讨改性秸秆对赤潮异弯藻的去除机制,测定了核苷酸在260 nm时的吸光度,结果发现水体内核苷酸物质浓度增大,说明在此作用过程中,藻细胞膜结构遭到破坏,核苷酸物质由胞内释放.当改性秸秆用量为0.15 g/L时,释放核苷酸在260nm时吸光度与正常细胞的吸光度比值为1.17,此时改性秸秆对赤潮异弯藻造成的损害是不可逆的.实验发现,改性秸秆对赤潮异弯藻同时具有吸附作用和灭杀作用.当浓度较低时,改性秸秆通过吸附细胞体,或者与细胞膜结合,从而导致部分藻细胞的絮凝;而当浓度进一步增加时,改性秸秆可以破坏细胞膜的结构,导致大量膜内物质的释放,进而导致藻细胞的死亡.     

小麦/苜蓿套作对菲污染土壤酶活性的影响

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用植物土培和室内培养、分析试验探讨了菲污染土壤小麦/苜蓿套作修复过程中土壤酶活性的动态变化.结果表明,种植植物提高了菲污染土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、脲酶和磷酸酯酶的活性,酶活性升高幅度为14.72%～46.52%;却抑制了土壤过氧化氢酶的活性,抑制率为36.13%～94.79%.蔗糖酶和多酚氧化酶活性在第14 d,脲酶和磷酸酯酶活性在第21 d达到最大值;而过氧化氢酶活性在第7 d达到最小值;过氧化氢酶活性达到极值所需时间短,其对菲相对敏感,过氧化氢酶可作为     

乙草胺对小麦生理机能的影响与生物标记物识别

对乙草胺胁迫下小麦幼苗叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）以及叶片中叶绿素含量的变化进行了研究.结果表明,乙草胺处理小麦幼苗1 d后,叶片MDA含量显著增加,说明了乙草胺处理诱导有毒活性氧（AOS）生成,但随着处理时间的延长,不同浓度处理与对照的差异逐渐减小.对小麦叶片中POD活性变化的研究表明,在乙草胺胁迫的开始阶段,植物有能力抵抗低浓度乙草胺污染所产生的氧化胁迫,但是,随着暴露时间的延长和污染物浓度的增加,这种抵抗能力将会消失.对小麦SOD活性的研究表明,小麦叶片中POD酶活的上升可能与其它途径而不是SOD诱导产生的H₂O₂有关.小麦叶片中MDA含量和POD活性不能作为土壤乙草胺污染的生物标记物.小麦叶片中SOD酶活性有着作为乙草胺污染土壤生物标记物的潜力,但还需要进一步研究.小麦叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量可以作为乙草胺污染胁迫的生物标记物,并且小麦幼苗叶片可溶性蛋白含量与土壤乙草胺浓度之间具有较好的剂量-效应关系.     

铜在拔节期小麦中的亚细胞分布

为了解小麦对Cu的解毒及耐性机制,通过盆栽试验并采用差速离心法研究了Cu在拔节期小麦根和叶片中的亚细胞分布。研究表明,在Cu胁迫下根和叶亚细胞组分中Cu含量随胁迫浓度的升高呈上升趋势,Cu主要富集在小麦根部,向地上叶片中输送较少,小麦根部Cu含量是叶片中的1.7~4.1倍。细胞质可溶性部分和细胞壁是Cu在小麦细胞内分布的主要位点,分别占总量的36%~81%和14%~48%,细胞器中分布较少,提高Cu胁迫浓度增强了细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用,减弱了细胞壁对Cu的固持作用,同时减少了Cu在细胞器中的分布;叶片细胞壁对Cu的固定作用较强,根部细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用较强。分析表明,细胞壁的沉淀和细胞质的区隔化作用对小麦对Cu的耐性起着重要的作用。     

氯酚类污染物在小麦幼苗中的竞争吸附研究

极性有机污染物植物吸收行为的研究目前已有较多报道。文章将以小麦幼苗干样为研究对象,以2种氯酚(2,4-二氯酚,DCP;2,4,6-三氯酚,TCP)为吸附质,以菲(PHE)为非极性参照化合物,探讨竞争吸附条件下,可解离有机污染物的植物吸收行为。采用序批平衡实验分别研究了小麦幼苗干样干样对DCP、TCP、PHE单独吸附,及DCP或PHE共存影响下TCP的竞争吸附行为。结果表明,小麦幼苗干样对TCP、DCP和PHE各单组分的吸附呈显著线性相关,分配系数与类脂含量有关;TCP的解离作用使得TCP的类脂标化后植物-水分配系数对数值(logKlip)要小于其辛醇-水分配系数对数值(logKow);DCP或PHE的共存提升了小麦幼苗干样对TCP的吸附能力。TCP的存在不影响小麦幼苗干样对菲的吸附,却能影响其对DCP的吸附。     

土壤-作物系统中重金属元素吸收、迁移和积累过程模拟

土壤-作物系统是重金属危害生态环境和人类健康的重要途径,研究和了解土壤-作物系统中重金属元素的吸收、迁移和积累过程,对重金属污染的防控与管理以及人类的健康具有重要意义.本文建立作物吸收重金属的模型,计算小麦根、茎、叶以及籽粒中的重金属含量,分析在小麦生长周期中,根、茎、叶以及籽粒的重金属积累随时间变化的过程,并将预测值与实测值作对比来检验模型的精确度.结果表明,小麦的不同部位对重金属的吸收能力不同,根的吸收能力最强,叶片次之,茎和籽粒重金属的吸收能力较弱.小麦的各部位中不同重金属的含量也存在明显的差异,Cu元素的含量最高,Ni次之,Pb元素和Cd元素的含量较小.在小麦生长过程中,茎、叶和籽粒中的重金属积累速度分别在小麦生长90、60和135 d左右开始减缓,重金属含量逐渐达到最大值,而根部重金属积累的速度则呈现不断增长的趋势.本文利用数值模拟技术研究了重金属在土壤-作物系统中的吸收、迁移和积累过程,可为防范重金属污染的生态和健康风险提供科学依据.     

化肥减量与有机物料添加对华北潮土微生物氮循环功能基因丰度和氮转化遗传潜力的影响

有机物料作为生态友好型的化肥替代品为农业生态系统带来了巨大的经济和环境效益.然而,在化肥减量的基础上添加有机物料会对土壤氮（N）循环产生何种影响依旧知之甚少.在此,设置了常规施肥（NPK）、化肥减量（NPKR）、化肥减量配施秸秆（NPKRS）、化肥减量配施有机肥（NPKRO）、化肥减量配施秸秆和有机肥（NPKROS）共5种施肥处理,采用实时定量PCR方法测定微生物N循环功能基因丰度,并估算微生物N转化遗传潜力.结果表明,与NPK处理相比,有机物料添加显著增加了参与有机N分解、N固定和N还原的异养微生物数量,而降低了执行氨氧化的自养微生物丰度.因此,异养微生物的比例增加,自养微生物的比例降低.施肥措施变化显著提高了微生物N存储和气态N排放潜力,降低了NO₃^-淋溶潜力,N₂ O还原潜力也有所提升.基于距离的冗余分析（db-RDA）表明,5种施肥处理间N循环功能基因丰度差异显著（PERMANOVA,P=0.002）,NH₄⁺是驱动这种变化的关键因子,施用有机肥有利于异养N循环功能微生物,并且同时加入秸秆增强了这种影响.Pearson相关分析表明N存储潜力和气态N排放潜力均与NH₄⁺含量显著负相关;NO₃^-淋溶潜力与SOC和TN含量显著负相关,而与NH₄⁺含量显著正相关.综上所述,在化肥减量基础上添加有机物料有利于增加农田土壤N库,降低土壤N淋溶损失,甚至在特定环境下可以降低N₂ O排放的环境风险.     

铜胁迫对小麦根系微域微生物群落的影响

小麦是我国主要的粮食作物,土壤重金属污染会严重威胁作物生长和粮食安全.大量研究表明根际微生物在调控作物发育和抗逆性方面具有非常重要的作用.因此,本研究通过高通量测序技术研究铜胁迫条件下小麦根际微生物群落的变化,从微生物学角度揭示铜污染胁迫对小麦根际的影响作用.采用盆栽培养试验对铜污染处理中小麦非根际、根际以及根内微生物进行测序后,分别比较小麦不同根系分区环境中的微生物群落结构和多样性.结果发现,所有处理中小麦的根内微生物多样性均显著（P<0.001）低于根际和非根际微生物多样性,表明根表作为微生物进入根内环境的门户,对根内微生物的定殖起着过滤和筛选的作用.铜污染胁迫降低了根际土环境中的微生物多样性,且差异显著（P<0.05）;而在非根际和根内环境中,尽管铜污染胁迫降低了对应根系分区中的微生物多样性,但差异不显著（P>0.05）.变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是小麦根际和非根际环境中的共有优势菌群,通过比较发现铜污染胁迫对这两种优势菌门的影响作用较小.另外,芽孢杆菌属（Bacillus）、假黄色单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）等菌属具有较强的抗逆性,能够在铜污染胁迫下存活且能够为植物提供营养物质.     

Quantifying the adsorption and uptake of CuO nanoparticles by wheat root based on chemical extractions

This study screened out eluants for efficiently desorbing metal nanoparticles from plant root surface, and distinguished the proportions of CuO-nanoparticles uptake and adsorption.