Expression of sulfur uptake assimilation-related genes in response to cadmium, bensulfuron-methyl and their co-contamination in rice roots

The responses of sulfur （S） uptake assimilation-related genes＇ expression in roots of two rice cultivars to cadmium （Cd）, bensulfuron-methyl （BSM） and their co-contamination （Cd＋BSM） were investigated by gene-chip microarray analysis and quantitative real-time PCR （QRT-PCR） technology. Treatments of Cd and Cd＋BSM induced expression of sulfate transporter and permease genes, and promoted sulfate uptake in rice roots. Cd＋BSM could alleviate Cd toxicity to cv. Fengmeizhan seedlings, probably due to Cd＋BSM promoting greater S absorption by seedlings. Cd and Cd＋BSM induced expression of sulfate assimilation-related genes, and thus activated the sulfur assimilation pathway. Cd and Cd＋BSM induced expression of phytochelatin synthase and metallothionein genes, and induced expression of glutathione S-transferases （GSTs）, glutathione synthase （GS） and S- containing antioxidation enzyme genes, which detoxified Cd2＋. It is suggested that （to cope with the toxicity of Cd, BSM and their co-contamination） the S uptake and assimilation pathway was activated in rice roots by increased expression of related genes, thus enhancing the supply of organic S for synthesis of Cd or BSM resistance-related substances.     

铁、铝氧化物和土壤对苄嘧磺隆的吸附

用平衡吸附法研究了苄嘧磺隆在两种土壤(广州赤红壤、湖南红壤)和两种人工合成氧化物(针铁矿、铝氧化物)中的吸附,以及pH对吸附的影响.结果表明:(1)用Langmuir,Freundlich和Temkin等温方程描述供试样品对苄嘧磺隆的吸附,其中Freundlich吸附等温方程拟合的结果较佳.在苄嘧磺隆的实验浓度范围内和一定的pH条件下,吸附苄嘧磺隆的量随其浓度的升高而增加,其顺序为:铝氧化物＞湖南红壤＞针铁矿＞广州赤红壤.(2)苄嘧磺隆在供试样品中的吸附量随溶液pH值的升高而减小.     

铅与苄嘧磺隆复合污染对青紫泥微生物生物量的影响

通过实验室培养试验研究了铅(0、100、300、500、800 mg/kg)与苄嘧磺隆(0、5、10 mg/kg)单独及其复合污染对青紫泥田水稻土壤微生物生物量的影响.结果表明,两种污染物在整个培养过程中都对微生物生物量C、N产生了显著的抑制作用,其交互作用在各个取样时期也均达到了显著水平;在整个培养过程中微生物生物量C、N的含量表现出先降低后升高的变化趋势,在第7～14天下降到最低点;而对微生物生物量C/N比的影响则表现出先升高后下降的趋势.     

机物料中溶解性有机质对土壤吸附除草剂的抑制作用

溶解性有机质(DOM)是陆地及水生生态系统中十分活跃的组分,对有机污染物质的环境行为 (如毒性、迁移转化及生物可降解性等)有着重要的影响,而施用有机物料会释放大量的DOM.采用批量平衡法研究了水稻秸秆腐解产生的溶解性有机质对苄嘧磺隆(BSM)在土壤中吸附行为的抑制作用.结果表明,线性方程能很好地描述BSM在土壤中的吸附行为;添加DOM降低了BSM在土壤中的分配系数即logKd值,其logKd值与对照(不加DOM)间存在极显著差异(P<0.01),秸秆腐解时间越长,logKd值越小;亲水组分和疏水组分在DOM抑制土壤吸附BSM中起着不同的作用;BSM在土壤上的吸附自由能小于40 kJ·mol-1,推测BSM在土壤上主要以物理吸附为主,吸附机理可能有范德华力、疏水键、氢键和偶极键力,不存在化学键吸附作用.     

Zn2+对铁氧化物吸附苄嘧磺隆的影响

研究2种人工合成的铁氧化物对磺酰脲类除草剂--苄嘧磺隆(bensulfuron-methyl,BSM)的吸附,以及Zn2 对供试样品吸附苄嘧磺隆的影响.实验结果表明,用Langmuir、Freundlich、Temkin等方程对供试样品加入Zn2 后吸附BSM的数据进行了拟合,发现供试样品吸附苄嘧磺隆的等温曲线较好地符合Freundlich方程.加入Zn2 后,铁氧化物吸附苄嘧磺隆的量较未加Zn2 有较大幅度的增加,但在苄嘧磺隆的平衡质量浓度较低(＜4 mg/L)时,氧化物吸附苄嘧磺隆的量不随Zn2 浓度的增加而增加;在苄嘧磺隆的平衡质量浓度较高(＞6 mg/L)时,氧化物吸附苄嘧磺隆的量随Zn2 浓度的增加而增加.这可能是Zn2 和苄嘧磺隆被吸附时存在竞争和协同交互作用的结果.     

除草剂苄嘧磺隆在土壤中的吸附

应用平衡法研究了除草剂苄嘧磺隆在8种土壤中的吸附特性．结果表明,土壤对苄嘧磺隆有很强的吸附性,且随供试土壤理化性质的差异其吸附性呈明显变化．苄嘧磺隆在土壤中的吸附符合Fruendlich方程,其在土壤中的吸附常数Kf与土壤有机质、粘粒含量呈显著正相关(r＝0．7393*和0．7751*,p＜0．05),与土壤pH呈显著负相关(r＝0．7068*,p＜0．05)．苄嘧磺隆在土壤上的吸附自由能为11．45—13．38KJ／mol,表明苄嘧磺隆在土壤中的吸附以物理作用为主。     

苄嘧磺隆在两种可变电荷土壤中的吸附

研究了两种典型可变电荷土壤对磺酰脲类除草剂——苄嘧磺隆(bensulfuron-methyl,BSM)的等温吸附和吸附动力学,及pH对土壤吸附苄嘧磺隆的影响。结果表明,土壤吸附苄嘧磺隆的量随着苄嘧磺隆的质量浓度的升高而增加,而随溶液pH的升高逐渐减小;土壤的物理和化学性质也影响其吸附苄嘧磺隆的量。用Langmuir、Freundlich、Dubinin-Redushkerich等方程对供试土样吸附BSM的数据进行了拟合,分析比较发现土壤吸附苄嘧磺隆的等温曲线较好地符合Freundlich方程。动力学研究显示一级动力学方程能很好地拟合供试土壤的动力学特性,苄嘧磺隆在红壤中较早达到吸附平衡。     

镉和乙草胺、苄嘧磺隆对水稻吸收能力的影响

为探讨镉和两种常用除草剂的复合污染对水稻吸收必需矿质元素影响,采用水培法研究了镉(Cd)、乙草胺(AC)和苄嘧磺隆(BSM)在单一及复合污染条件下处理水稻幼苗72h及解除污染并恢复培养96小时后,水稻基本营养元素含量的变化,并对水稻幼苗根系损伤情况也进行了研究。研究发现:Cd和AC、BSM单一和复合处理降低了水稻根系Mn、Cu、Zn的含量。AC单独处理增加了水稻根系Fe的含量,Cd与AC、BSM联合作用时则降低了水稻根系Fe的含量。AC单一及Cd与AC和BSM的复合作用能增加水稻地上部分Fe的含量,最高可达对照的4.5倍。Cd降低了水稻幼苗对Mg的吸收,而AC和BSM却能促进对Mg的吸收。水稻幼苗经96h的恢复培养后,其根和地上部分叶营养元素含量也发生了一些重要的变化,水稻幼苗地上和地下部分Cd的含量发生了显著性下降。Cd和乙草胺、苄嘧磺隆在单独和联合作用下根系和叶片相对电导率、MDA含量都较对照有所升高,而根系活力下降。     

苄嘧磺隆和芘在土壤中的吸附解吸行为

吸附是外源有机污染进入土壤后首先发生的最重要的过程，直接影响着有机物的生物可利用性。采用完全混合法研究了苄嘧磺隆和芘在土壤中的吸附一解吸动力学特征以及等温吸附解吸行为。结果表明，（1）苄嘧磺隆和芘在土壤中的吸附-解吸动力学过程存在两段行为，即初期快速反应阶段和经过一段时间后的慢速阶段，动力学特征表明供试有机物8h内能达到吸附-解吸平衡；（2）在试验浓度范围内，线性方程能很好地描述苄嘧磺隆和芘在土壤中的吸附解吸行为；（3）苄嘧磺隆和芘在土壤中存在解吸迟滞现象，解吸并不完全是吸附的可逆过程，土壤中存在不可逆吸附室是造成解吸滞后的主要原因。     

pH及Zn2+对土壤和铁、铝氧化物吸附苄嘧磺隆的影响

用平衡吸附法研究了3种供试样品(广州赤红壤、铝氧化物、针铁矿)对苄嘧磺隆的等温吸附,同时研究了pH及Zn2 对供试样品吸附苄嘧磺隆的影响.结果表明,在实验所用的苄嘧磺隆的浓度范围内,供试样品对苄嘧磺隆的吸附量各不相同;供试样品吸附苄嘧磺隆的量随溶液pH及Zn2 浓度的改变而变化,且影响不尽相同,这主要与供试样品的组成有关.