几种多环芳烃的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响

采用水培试验方法,以多年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为供试植物,研究了芘、菲、苊和萘的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响.结果表明,黑麦草能明显吸收富集多环芳烃(PAHs);随培养液中PAHs浓度的升高,其在黑麦草根和茎叶中的含量增大,且根的PAHs含量、富集系数要远大于茎叶.芘、菲、苊、萘污染胁迫下,黑麦草根系分泌物中可溶性有机碳、草酸和可溶性总糖的含量均高于无污染对照.供试污染浓度范围内,随着培养液中菲、苊、萘浓度提高,可溶性有机碳、草酸及可溶性总糖的分泌量增大;但在芘胁迫下,与污染对照相比,分泌量的增加幅度随着芘浓度的升高则呈先增大后减小的趋势.在较低污染强度下,供试PAHs对根系分泌物的促分泌效应由强到弱依次为芘、菲、苊和萘.4种PAHs对可溶性糖类的促分泌作用最强,其分泌量的增加幅度明显大于可溶性有机碳和草酸.     

刈割对生态浮床植物黑麦草光合作用及其对氮磷等净化效果的影响

以多花黑麦草为试材,通过水培实验方法,研究刈割强度对黑麦草生长、光合作用以及对污染水体氮、磷等去除效果的影响.结果表明,①刈割显著促进黑麦草新芽再生能力,刈割后5～13 d,C2（留茬2 cm）实验组新芽再生速率达2.78 cm·d^-1,远高于不刈割组（0.88 cm·d^-1）;刈割组株高、现存生物量以及生产量均大于不刈割组,且随刈割强度的增加,植物补偿指数显著变化,其中重度刈割（留茬高度≤5 cm）试验组新芽高度以及累积生物量分别为40.6～44.0 cm、31.6～37.2 g,均表现为超补偿作用,表明重度刈割有利于黑麦草生物量的累积;②刈割对黑麦草叶片叶绿素组成具有一定影响,其中C2组叶绿素a、叶绿素a/b 最大,为1.85 mg·g^-1、 3.18, C1（不刈割）组最小,为C2组的89.29%、90.13%;③刈割对黑麦草叶片叶绿素荧光参数有显著影响,随刈割强度的增加,PSⅡ的实际光能转化效率（ФPSⅡ）以及PSⅡ的非循环电子传递速率（ETR）均有所升高,其中C2组ФPSⅡ、ETR分别为C1组的1.13、1.09倍,表明刈割显著提高了叶片对光能的转化,使植物光合作用能力提高;④刈割显著提高了黑麦草系统对氮、磷等的去除效果,且刈割强度越大,浮床系统对TN、NH⁺₄-N、TP、COD的去除率越好,其中C2组对TN、NH⁺₄-N、TP、COD的去除率比C1组高1.07、1.20、1.05、1.44倍,远高于无植物系统的去除率;⑤留茬2～5 cm为黑麦草刈割最佳高度,此结论可为浮床植物科学管理提供重要依据.     

冬氨酸二丁二酸醚(AES)诱导黑麦草提取污染土壤重金属的效应

采用盆栽试验,研究新型生物可降解螯合剂冬氨酸二丁二酸醚(AES)和非降解螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)调控下黑麦草修复重金属污染土壤的效应.黑麦草于含2500 mg Pb·kg-1,500 mg Cu·kg-1,1000 mg Zn·kg-1 和15 mg Cd·kg-1 的土壤中生长45d后,分别施加5 mmol·kg-1 土的AES或EDTA.结果表明,AES和EDTA可以显著提高土壤溶液和黑麦草植株地上部Pb、Zn、Cu和Cd的浓度.EDTA对土壤中Pb的溶解能力和对黑麦草积累重金属的促进作用显著强于AES,前者处理的土壤中水提取态Pb浓度和黑麦草地上部Pb浓度分别达到了15.9 mg·kg-1 和174.1 mg·kg-1,显著高于AES处理的2.6 mg·kg-1 和44.0 mg·kg-1.但AES对黑麦草积累Zn和Cd的促进作用较EDTA明显增强,黑麦草地上部Zn浓度达到了1081.8 mg·kg-1,显著高于EDTA的776.7 mg·kg-1 和对照的389.6 mg·kg-1;地上部Cd浓度为1.57mg·kg-1,高于EDTA的1.06 mg·kg-1 和对照的0.69 mg·kg-1.与对照相比,AES和EDTA对Cu在土壤中的溶解和黑麦草植株中的积累亦有显著的促进作用,但二者处理无极显著差异.结果表明,生物可降解螯合剂AES在诱导植物修复重金属污染土壤尤其是Zn、Cd污染土壤中有很大的应用潜力,且与EDTA相比,环境风险大大降低.     

基于梯度薄膜扩散技术评估黑麦草吸收Cd的研究

分别采用固态结合相(Chelex100)和液态结合相(聚丙烯酸钠,PAAS)的梯度薄膜扩散技术(DGT)对盆栽黑麦草实验中的土壤有效态Cd进行了提取,结果表明2种不同结合相的DGT技术提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草地上部和地下部的Cd含量都呈显著相关关系,其相关系数分别为0.90,0.89(Chelex100-DGT)和0.90,0.87(PAAS-DGT).运用多元统计分析方法研究土壤pH值、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出2种主成分因子,建立逐步回归模型.第1主成分与OM和黏粒组成之间呈显著相关,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的“有机指标”,第2主成分则土壤pH值和CEC相关程度较高,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的“无机指标”.研究表明Chelex100-DGT和PAAS-DGT技术均能较好预测黑麦草对Cd的吸收,且包含了土壤理化性质的影响.     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃污染土壤的影响

通过温室盆栽试验,研究接种土著与外源丛枝菌根(AM)真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的影响.结果表明,接种外源AM真菌--苏格兰球囊霉(Glomus caledonium)36号能够显著提高紫花苜蓿和黑麦草的AM真菌侵染率并促进植物生长,而接种土著菌剂或土著菌剂与36号菌剂双接种对AM真菌侵染和植物生长无促进作用,甚至降低了黑麦草苗期的AM真菌侵染率.种植紫花苜蓿和黑麦草促进了土壤中PAHs的降解,这2种植物接种36号菌剂的处理60天时土壤PAHs降解率分别达42.3%和41.1%,说明36号菌剂可以显著提高植物修复效率,而接种土著菌剂对修复作用无显著影响,土著菌剂与36号菌剂双接种对紫花苜蓿的修复效果也无显著影响,但60天时显著提高黑麦草的修复效率.土壤中PAHs降解率与植物根系的AM真菌侵染率呈显著正相关关系(P<0.05),表明AM真菌侵染可以提高紫花苜蓿与黑麦草对PAHs污染土壤的修复效率.     

磷肥和黑麦草结合修复铅污染贫磷潮土的研究（Remediation of Lead Polluted Chaotu Soil with Low Phosphorus Availability by Phosphorus Fertilizer Amendment and Ryegrass）

在Pb污染土壤中施用磷肥是降低Pb有效性的有效方法.在低磷或高Pb胁迫下,植物根际的一系列变化将促进植物对磷的吸收或对Pb毒性的降低,但低磷胁迫下植物对土壤Pb有效性的影响研究不多.为探讨Pb污染低磷土壤上施用磷肥对Pb有效性、植物吸收Pb的影响及黑麦草(LoliumperenneL.)对土壤Pb有效性的影响,设置0、500和1000mg·kg-13个Pb用量和0、2729mg·kg-1两个普通过磷酸钙磷肥用量,种植黑麦草,0和1000mg·kg-1Pb下设置不种植植物的对照的盆栽试验,植物生长48d后收获,测定植物地上部和根系产量、长度、Pb浓度及土壤DTPA-Pb含量.结果表明,施用磷肥后植物产量和地上部长度增加、根冠比、根系长度和Pb浓度减小,500mg·kg-1Pb用量时,未施用磷肥和施用磷肥时植物产量分别为0.37和1.70g·pot-1,1000mg·kg-1Pb用量时这两个数值分别为0.24和1.50g·pot-1,500mg·kg-1Pb用量时,植物产量与未施Pb处理(产量为0.75g·pot-1)差异显著(p<0.05);施用磷肥后,地上部吸收的Pb的比例和植物体吸收的Pb数量均增加.1000mg·kg-1Pb用量下,植物产量、地上部长度均小于500mg·kg-1Pb用量处理时的水平,而土壤DTPA-Pb浓度、植物Pb浓度、Pb吸收量均大于500mg·kg-1Pb处理,表明2729mg·kg-1普通过磷酸钙用量并不能完全抵消1000mg·kg-1Pb对植物生长的抑制作用.施用磷肥降低了土壤DTPA-Pb含量,但500mg·kg-1Pb用量时降低效果不显著(p>0.05).0mg·kg-1Pb用量下,种植植物的处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物处理高54.3%;1000mg·kg-1Pb处理时,种植植物处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物平均低18.5%.以上结果表明,在0mg·kg-1Pb用量下,植物生长受到了一定程度的磷胁迫.在磷胁迫下,种植植物提高了土壤Pb有效性,而在1000mg·kg-1Pb用量下,不管是否施用磷肥,种植植物均降低了土壤Pb有效性.本研究结果表明,在低磷和高Pb胁迫下,施用水溶性磷肥可降低土壤Pb有效性,促进黑麦草生长,促进Pb向植物地上部转移;在低磷胁迫且无Pb污染条件下,黑麦草对土壤Pb的有效性表现为促进;在高Pb胁迫下,不管是否施用磷肥,黑麦草均可降低土壤Pb有效性.     

黑麦草-不动杆菌组合体系对石油污染土壤的生物强化修复

以盆栽实验为基础，研究了植物（黑麦草，Lolium perenne L）-微生物（不动杆菌，Acinetobacter sp.）组合体系对石油污染土壤的修复效果。实验结果表明：在总石油烃含量为4 420.18 mg/kg、脱氢酶活性为230.52 μg/（g·d）、苯酚毒性当量浓度（TEQphenol）为1 633.21 mg/L的初始条件下，强化组总石油烃降解率最高为53.08%，是对照组的1.60倍；土壤的脱氢酶活性达到637.73 μg/（g·d），是对照组的10.64倍；石油污染土壤的生物毒性大幅降低， TEQphenol最终降低至171.08 mg/L。说明该组合体系对石油污染土壤具有很好的修复作用，且微生物对土壤中有毒物质的降解起主要作用。     

刈割对南方草地植物补偿性生长的影响——以渝东北部岐山草场为例

在全球气候变暖的背景下,碳排放权成为制约我国经济发展的基础.我国草地是个巨大的碳库,但大部分草地并未得到合理利用,未能充分发挥其固碳潜力.因此,探讨合理的草地利用管理方式以提高其碳汇功能,是为我国争取更多碳排放权的有效途径.以重庆云阳岐山草场为研究对象,进行野外刈割梯度试验(留茬高度6 cm、9 cm、12cm),探讨刈割对草地补偿生长的影响.基于一个生长季的研究发现:(1)在轻度和重度刈割处理下,群落地上部分实现了超补偿(P0.01),而在中度刈割处理下实现了等补偿(P0.05).(2)不同功能群物种对刈割的响应差异很大.轻度、中度和重度刈割处理下,禾草类的地上生物量(AB)分别提高了20%、18%和27%,地上部分碳储量(AC)分别提高了21%、19%和25%,普遍实现了超补偿(P0.01),这主要与其优势物种鸭茅和黑麦草的超补偿有关;杂类草的AB分别提高了72%、45%和22%,AC分别提高了71%、46%和22%,也普遍实现了超补偿(P0.01);而菊科的AB分别降低了61%、69%和51%,AC分别降低了61%、70%和51%,普遍实现了不足补偿(P0.01);轻度和中度刈割使豆科AB分别提高了22%和22%,AC分别提高了20%和23%,都实现了超补偿(P0.01).(3)轻度、中度和重度刈割导致群落根系生物量(RB)下降了9%、10%和19%,根系碳储量(RC)下降了13%、11%和20%,发生不足补偿(P0.01),这主要与在刈割处理下鸭茅和牛尾蒿RB和RC的减少有关.(4)刈割对群落地上部分和根系的总碳储量影响不显著(P0.05),但对优势物种总生物量(TB)和总碳储量(TC)的影响差异很大.在轻度、中度和重度刈割下,黑麦草的TB分别增加了24%、28%和82%,TC分别增加了22%、32%和93%,实现了超补偿(P0.01),而菊科优势物种牛尾蒿的TB却分别减少了83%、83%和78%,TC分别减少了83%、84%和78%,普遍了不足补偿(P0.01).(5)刈割对生态系统碳交换过程(NEE,GEP,ER)的影响较小,表明短期内刈割对草地的固碳无影响.本文研究结果表明,短期内轻度刈割能促进草地产量的提高,但对草地的固碳能力无影响;而在刈割管理下,适当补播黑麦草有利于提高我国南方草地的固碳潜力.     

内生真菌感染对黑麦草若干抗旱生理特征的影响

对周期性干旱胁迫下内生真菌感染（EI）和非感染（EF）的黑麦草植株的几项生理指标进行了比较。结果表明，干旱胁迫导致EI和EF叶片相对水分含量下降，细胞膜透性增加，游离脯氨酸累积，叶绿素，类胡萝 纱和淀粉含量下降，可溶性糖含量增加，与EF植株相比，干旱胁迫下EI植株可溶性糖含量较高，膜透性及脯氨酸含量均较低，从生理生化角度说明内生真菌可提高其宿主植物的抗旱性。图3参39     

植物生物技术在黑麦草遗传改良中的应用

黑麦草是重要的牧草和草坪草,是畜牧业和草坪业重要的产业支柱.由于高度自交不亲和,传统遗传改良困难而复杂.生物技术尤其是转基因技术为其遗传改良带来希望.本文概述了组织培养技术、基因遗传转化技术、分子标记及数量性状基因定位、分子标记辅助育种等技术在黑麦草遗传改良中的应用及获得的成果;评述了遗传改良的重要意义,以及黑麦草遗传改良的主要目标,如品质改良、提高病害抗性、降低毒性生物碱浓度、控制花粉致敏性、抗除草剂品种的培育、提高抗逆性及其作为生物反应器的潜在应用价值等;并分析了功能基因组学的研究及RNA干扰技术在黑麦草研究中可能的应用前景.