厌氧环境下美人蕉根表铁膜对重金属积累转运的影响

根表铁膜作为污染物进入植物体内的门户,对植物修复重金属污染底泥起着重要作用.有机物降解消耗DO导致的底泥厌氧环境会显著影响根表铁膜的形成,并改变重金属的生物地球化学特征,从而影响重金属污染底泥的植物修复效果.为了探讨底泥厌氧环境中植物根表铁膜对重金属积累和转运的影响,采用向底泥中投加蔗糖模拟底泥厌氧条件的方法,测定不同底泥厌氧水平下挺水植物美人蕉（Canna indica）的生物量、根表铁膜和植物组织内重金属的含量.结果表明:①底泥厌氧环境不利于美人蕉对Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的吸收,随着厌氧程度的增加,美人蕉对重金属的吸收量逐渐减少.②底泥厌氧环境能促进根表铁膜的形成及其对Cr和Ni的富集,重度厌氧环境中根表铁膜的含量为（10.40±0.30）g/kg（以根干质量计）,但厌氧环境抑制了铁膜对Cd、Pb和Zn的富集.③底泥厌氧环境不利于Ni从根表铁膜转运至植物组织,但轻度厌氧环境能促进Cr和Zn从根表铁膜转运至根系,且底泥厌氧环境对Cd、Pb和Cu的迁移转运无显著影响.研究显示,底泥厌氧环境促进了植物根表铁膜的形成,根表铁膜对重金属积累和转运的影响因底泥厌氧水平和重金属元素种类不同而不同.      

植物吸收土壤有机氮的研究进展

传统的氮循环模式认为,土壤有机氮只有经过微生物分解转化为无机氮(NH₄⁺+NO₃^-)后才能为植物吸收利用。然而,近年来许多研究证实多种陆地植物具有从土壤中获取小分子有机物质(如自由态氨基酸)的能力,对传统的氮循环模式形成巨大的挑战。论文从土壤中氮素的形态、植物吸收有机氮的证据、有机氮吸收的机制、以有机氮为重要氮源的生态系统类型以及根系吸收与分泌有机氮之间的平衡等5个方面进行了综述,分析了当前研究方法的优缺点,针对本领域内核心科学问题,提出了未来植物吸收有机氮的改进方法及研究方向,为进行植物利用有机氮的研究提供方法基础。     

不同钝化材料对玉米Cd、Pb积累与转运的影响

为探究不同钝化材料组合及用量对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果,实现重金属污染耕地的安全利用,以“华兴单88”为供试玉米,采用田间试验方法,研究喷施叶面阻控剂(JGL)、不同用量有机肥(YJF1和YJF2)、腐植酸(FZS)和土壤重金属钝化剂(DHJ)以及YJF、FZS和DHJ与JGL的组合(YJF1⁺/YJF2⁺、FZS⁺和DHJ⁺)对玉米生物性状和各部位Cd、Pb含量以及富集系数(BCF)、转运系数(TF)的影响,并根据玉米籽粒Cd、Pb的BCF推算土壤Cd、Pb风险阈值(T)作为阻控效果的评价指标。结果表明,9种阻控措施处理玉米产量较CK提高14.4%～32.3%,增产能力表现为JGL++++;玉米籽粒Cd、Pb含量以及相应的BCF相较CK分别降低31.0%～65.5%、18.2%～59.1%...     

金属半导体纳米粒子对水培水稻幼苗的毒性及吸收转运规律

金属半导体纳米粒子由于其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和科学研究,而遗留在水环境中的金属半导体纳米粒子对植物的危害程度和累积水平还有待研究和完善.本文以水稻为实验对象,通过水培试验研究了氧化铜纳米粒子(CuONPs)、氧化锌纳米粒子(ZnONPs)和硫化锌纳米粒子(ZnSNPs)在不同浓度(10、50和100 mg·L~(-1))下的植物毒性及其在水稻体内的吸收转运行为.纳米粒子悬浮液的粒径分布和Zeta电位分析结果表明,CuONPs在水中的分散性和稳定性高于ZnONPs和ZnSNPs.ZnONPs悬浮液中溶解的金属离子量高于CuONPs和ZnSNPs悬浮液.毒性实验结果表明,较高浓度(50和100 mg·L~(-1))的ZnONPs和CuONPs不同程度地阻碍了水稻幼苗的生长,增加了根系中丙二醛(MDA)的含量,降低了根系活力和叶片中的叶绿素含量.50和100 mg·L~(-1)的ZnONPs导致根系鲜重分别降低至对照组的47.3%和44.3%,100 mg·L~(-1)ZnONPs和CuONPs使根系活力由对照组的710.4μg·g-1·h~(-1)分别降低至150.0和481.9μg·g-1·h~(-1).ZnSNPs在实验设置浓度下体现了促进水稻生长的作用.10 mg·L~(-1)的ZnSNPs使地上部分鲜重增加到对照组的109.8%,100 mg·L~(-1)时使根系活力提高到了对照组的2倍.Zn的选择性吸收和生物转运系数均高于Cu,本研究结果证明了金属半导体纳米粒子的植物毒性和累积水平与纳米粒子在水中的理化性质及植物对不同毒物的反应程度有关.     

施氮对小麦硒(Ⅵ)吸收、转运和分配的影响

为揭示施氮对小麦硒吸收,转运和分配的影响,通过合理施氮提高小麦硒的利用效率提供理论参考,本研究通过盆栽试验,设置Se1(0.74 mg·kg~(-1))和Se2(2.60 mg·kg~(-1))两个硒酸盐处理;每个硒水平又设为N1(100 mg·kg~(-1))和N2(200mg·kg~(-1))两个氮水平,分别测定了小麦拔节期和成熟期各器官生物量及硒含量.结果表明,升高氮水平使Se1和Se2处理小麦籽粒产量分别提高了13.2%和24.0%.与氮素施用量无关,升高外源硒水平能显著提高小麦各器官中硒含量(P0.01),且以N1处理时效果更显著;Se1处理升高氮水平对小麦硒吸收的促进作用大于Se2处理,Se1和Se2处理升高氮水平使得小麦籽粒硒含量分别提高了22.6%和12.1%.各器官中硒总量占植株硒总量的百分比的大小顺序与富集系数相同,依次为茎叶籽粒颖壳根,升高氮水平促进了小麦根部对硒的吸收和富集,以及营养生长阶段硒向地上部的运移,并使Se1和Se2处理小麦籽粒中的硒总量占植株硒总量的百分比分别提高了11.1%(P0.05)和25.9%(P0.05).因此,施用氮肥可以调控硒的有效性,缺硒地区合理升高氮水平提高了小麦产量及硒含量,而在富硒或硒中毒地区合理施氮肥可缓解硒对小麦的毒害作用.     

广东镇海湾红树植物器官中氟喹诺酮类（FQs）抗生素吸收及转运特征研究

红树林高位养殖中抗生素氟喹诺酮类(FQs)有较多残留,但目前关于红树植物对抗生素的吸收及器官转运特征鲜有研究.本研究采用高效液相色谱-质谱联用法定量分析了广东镇海湾的两种优势红树植物桐花(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)根、枝、叶中4种FQs—氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)、恩诺沙星(ENR)的含量,用植物器官转移因子(PF)的方法评价了4种FQs在植物体内的转移能力,探讨了植物含脂率(LR)对器官中FQs残留的影响.结果表明:两种红树植物器官中均有4种FQs检出;OFL、NOR、ENR的含量在桐花树中为:枝(6.36~12.23μg·kg~(-1))叶(4.05~10.92μg·kg~(-1))和根(5.01~10.47μg·kg~(-1)),秋茄中为:根(6.27~24.70μg·kg~(-1))叶(5.74~10.98μg·kg~(-1))枝(3.63~7.00μg·kg~(-1)),CIP不符合此规律.4种FQs的根向枝/叶转移因子PFTL/R皆为PFTL/R(桐花树)PFTL/R(秋茄)1,说明桐花树、秋茄根部的FQs均可向地上部分大量转移,且桐花树根部向地上部分转运FQs的能力比秋茄强;桐花树对FQs有吸收及转运作用,秋茄的根则对FQs的吸收作用较强.LR的高低不是4种FQs吸收和转运的关键影响因子.     

外源植物激素喷施对三叶鬼针草修复镉污染土壤的影响

为了探究外源植物激素喷施对超积累植物吸收重金属的影响,以三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）为供试植物,通过叶面喷施3种不同浓度的6-苄基腺嘌呤（6-BA）、水杨酸（SA）和24-表油菜素甾醇（24-EBR）,研究外源植物激素喷施对三叶鬼针草修复镉（Cd）污染的影响.结果表明,分别喷施适宜浓度的3种外源植物激素：①高效强化三叶鬼针草修复Cd污染土壤效果,使植株叶部Cd含量分别增加4.21%、31.79%和14.89%,使转运系数（TF）分别提高9.67%、18.83%和17.85%,使植株提取效率（PR）分别提高15.36%、32.33%和64.38%;②显著促进三叶鬼针草的生长,使植株地上部干重分别增加了37.53%、74.50%和104.02%;③显著增强三叶鬼针草的光合作用,使植株叶绿素a含量分别提高了79.31%、92.27%和51.12%,此时光化学猝灭系数（qP）分别提高11.32%、89.16%和78.43%,非光化学猝灭系数（NPQ）分别提高51.71%、241.12%和27.85%;④显著强化三叶鬼针草抗氧化能力,使得植株丙二醛（MDA）浓度分别降低了62.41%、68.67%和46.76%,使超氧化物歧化酶（SOD）活性分别提高了68.33%、10.28%和6.17%,过氧化氢酶（CAT）活性分别提高了31.43%、37.87%和37.31%.综上所述,Cd胁迫下喷施适宜浓度的外源6-BA、SA和24-EBR可显著提高三叶鬼针草生物量,促进重金属在植株体内富集;提升植株光合作用能力,降低重金属胁迫对植株的氧化损伤,增强抗氧化能力,提高植株对于Cd的吸收和耐受性;促进植株根部Cd向地上部转移,提高植株对重金属Cd的提取效率,高效强化植株修复效果,其中以30 mg ·L^-1 SA叶面喷施效果最佳.     

喀斯特高镉地质背景区水稻镉的富集、转运特征与机理

西南喀斯特地区土壤镉(Cd)具有"高地质背景、低污染风险"特征,但超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》风险管制值的区域是否仍具有低风险性,是迫切需要回答的问题。本文在罗甸县喀斯特峰丛谷地选择一个高Cd土壤水稻种植区,开展土壤-水稻系统Cd含量特征和土壤Cd赋存形态等方面的研究,评价水稻各部位Cd的富集、转运特征。结果显示:土壤Cd含量平均值高达8.59 mg/kg,以可还原态为主(59%),弱酸提取态次之(22%);水稻糙米Cd平均含量为0.32mg/kg、超标率高达93%,富集系数仅为0.04;水稻根系平均含量为4.54 mg/kg,富集系数仅为0.52。研究区糙米、根系Cd的富集系数,远低于我国水稻主产区工业污染农田土壤及水稻,这种低富集性体现了喀斯特地区土壤Cd污染相对较低的风险性;土壤富钙、偏碱性及还原环境条件所产生多个交织的Cd解吸-吸附、溶解-沉淀作用过程,导致Cd的生物可利用性降低,是水稻根系、糙米低富集性的主导因素。本文建议加强喀斯特土壤Cd生物地球化学行为及机理的研究,探索适宜于喀斯特土壤Cd污染的消减技术与模式。     

S-烯丙基-L-半胱氨酸缓解水稻种子幼根和幼芽镉胁迫机制

土壤Cd污染对水稻种子萌发和植株生长发育都具有毒害作用,最终可能导致稻谷产量下降及Cd含量超标.本文采用种子萌发试验研究了来源于大蒜提取物的天然含硫有机化合物S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）缓解水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的潜在机制.本试验过程中选用我国南方稻区主栽水稻品种"中早35"种子作为试验材料,首先研究了SAC对水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的缓解效应;在此基础上,通过研究SAC对种子幼根和幼芽生理生化系统及Cd含量影响,探索了SAC缓解水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的生理机制;利用实时荧光定量PCR技术研究了SAC对水稻Cd转运蛋白编码基因表达水平的影响,探讨了SAC缓解Cd²⁺胁迫的分子机制.结果表明,当Cd²⁺胁迫浓度达到50 μmol·L^-1时水稻种子幼根和幼芽发育会受到显著抑制;当SAC添加浓度达到200 μmol·L^-1时,幼根的总根长、根表面积和根体积与50 μmol·L^-1Cd²⁺胁迫处理组相比分别增加173.5%、65.52%和37.04%;幼根和幼芽中CAT、SOD活性分别增加212.42%、110.76%和31.41%、47.31%;幼根和幼芽中MDA、GSH含量分别降低43.09%、34.12%和33.97%、35.74%;幼根和幼芽中Cd含量分别降低35.91%、28.86%.实时荧光定量PCR分析结果表明,添加SAC处理后Cd转运蛋白编码基因OsNramp5和OsHMA2的相对表达量与Cd²⁺胁迫处理组相比分别显著降低了33.38%和34.99%,OsHMA3的相对表达量与Cd²⁺胁迫处理组相比显著升高了33.96%.由以上试验结果可见,SAC降低水稻幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的主要机制是SAC调控了Cd转运蛋白编码基因的表达水平,降低了Cd向幼根和幼芽中的转运,同时增加了Cd向液泡中的转运.     

生物炭与氮肥复施对镉污染水稻土修复效应及机制

重金属镉(Cd)污染已严重影响土壤健康,威胁农产品生产安全利用.因此采用盆栽试验,以Cd污染水稻土为供试土壤,研究生物炭(BC)、不同氮肥施用水平2.6 g·pot^-1(N1)、 3.5 g·pot^-1(N2)、 4.4 g·pot^-1(N3)和生物炭配施氮肥(BCN1、 BCN2、 BCN3)对土壤Cd形态、水稻体内Cd富集和转运以及土壤酶活性的影响,并通过高通量测序分析土壤微生物菌群变化和微生物间复杂的相互作用关系.结果表明,生物炭配施氮肥处理下土壤Cd由活性较高的可交换态向活性低的残渣态转化,可交换态Cd含量较对照降低了6.2%～14.7%,残渣态Cd含量提高了18.6%～26.4%.单一氮肥处理增强了水稻根部Cd的富集能力,提高了22%～33.5%,单一生物炭和配施氮肥处理下水稻根部Cd的富集能力、 Cd从茎叶向稻壳和稻壳向稻米的转运系数均下降.BCN处理总体上促进了土壤酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶),MiSeq测序显示生物炭配施氮肥提高了土壤细菌主要物种相对丰度(如Acidobacteriale...