两种基因型菜心根系形态和生理特性差异对其吸收累积DEHP影响的初步研究

在前期筛选出油青60天菜心和特青60天菜心分别为PAEs高/低吸收累积基因型菜心的基础上,进行邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)不同污染水平的溶液培养试验,对比研究两种基因型菜心的根系形态和生理特性的差异,初步探讨其与菜心吸收累积DEHP的关系.结果表明,随着培养液中DEHP浓度的增加,在根系形态方面,两种基因型菜心根系生物量、总根长和根表面积均下降,油青60天菜心根直径变粗,而特青60天菜心根直径变细;在根系生理特性方面,油青60天菜心除了根系活力下降外,总吸收面积、活跃吸收面积、比表面积和根系脂肪含量均增加,而特青60天菜心除了根系活跃吸收面积增加外,其余指标均下降.因此,两种基因型菜心的根系形态和生理特性对DEHP胁迫响应存在差异.除根直径外,油青60天菜心根系形态和生理指标总体上均高于特青60天菜心,更有利于其根系对DEHP的捕获和吸收.     

邻苯二甲酸二丁酯在不同品种菜心-土壤系统的累积

在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染的水稻土中盆栽不同品种菜心,采用GC/MS研究了菜心-土壤系统中DBP的分布特征.结果表明,不同品种菜心茎叶和根系对DBP的吸收累积存在明显差异;不同品种菜心茎叶中DBP含量与其叶面积大小之间存在一定的正相关关系.不同品种菜心-土壤系统中DBP的分布特征明显不同,新选45天油菜心表现为茎叶和根系中DBP含量较低,盆栽后土壤中DBP含量也较低;特青60天菜心和新选油青四九菜心表现为茎叶和根系中DBP含量较低,但盆栽后土壤中DBP含量较高;油青60天菜心表现为茎叶和根系中DBP含量较高,盆栽后土壤中DBP含量也较高.     

PAEs污染下2种基因型菜心根际土壤微生物特征及差异性

设置邻苯二甲酸酯(PAEs)3个污染水平(T1,T2,T3)和对照处理(T0),盆栽2种基因型菜心(油青60天菜心和特青60天菜心),研究2种菜心不同生长期根际土壤微生物生物量碳氮(Cmic、Nmic)和总体代谢活性(AWCD)的动态变化特征及差异性,初步揭示2种菜心吸收累积PAEs差异的根际微生态机理.结果表明,2种菜心根际土壤Cmic分别介于84.45~213.30mg/kg和98.33~229.85mg/kg,Nmic分别介于9.00~25.86mg/kg和12.69~34.36mg/kg,显著高于未种植物的处理. AWCD值分别介于0.744~1.075和0.847~1.318,特青60天菜心显著高于未种植物的处理. 2种基因型菜心相比,特青60天菜心根际土壤Cmic, Nmic以及AWCD值均大于油青60天菜心(T3处理开花期除外),部分处理间差异显著. 2种基因型菜心茎叶和根系中PAEs含量与Cmic、Nmic和AWCD之间的相关性均未达到显著程度,说明2种基因型菜心茎叶和根系中PAEs含量可能与其他因素有关.     

微囊藻毒素对水稻根系生长和抗氧化系统的影响

以水稻幼苗为材料,研究了不同质量浓度(1、100、1 000、3 000μg·L-1)微囊藻毒素(MCs)在胁迫期和恢复期对水稻幼苗根系生长、吸收活力、抗氧化系统的影响以及MCs在水稻根部的积累.结果表明,胁迫处理7 d,MCs在水稻根部的积累量与MCs质量浓度呈正相关.1μg·L-1MCs处理促进了根系生长,根系活力上升,过氧化氢酶(CAT)活性上升有效维持H2O2于正常水平;100μg·L-1MCs处理下,根系生长受抑,根系活力下降,CAT无显著变化;在高质量浓度(1 000μg·L-1、3 000μg·L-1)MCs处理下,不仅根系生长受抑、根系活力下降,且CAT活性受抑,H2O2大量积累,膜质过氧化加剧.相比胁迫期,恢复7 d后各处理组水稻根系MCs的积累量均低于胁迫期.100μg·L-1MCs处理组根系各生长指标、根系活力、丙二醛(MDA)、H2O2和CAT的变幅减小,优于胁迫期,显示出一定程度的恢复,而1 000μg·L-1和3 000μg·L-1MCs处理组,根系生长与根系活力均低于胁迫期,氧化胁迫进一步加剧,表明高质量浓度(1 000μg·L-1和3 000μg·L-1)MCs对水稻根系造成的伤害不可逆.     

不同作物根系多环芳烃吸收特征差异的比较研究

为选育不/少或超量吸收多环芳烃(PAHs)的植物品种进而进行农产品的安全生产和PAHs污染环境的植物修复,以菲为PAHs的代表物,比较了水培条件下3种常见农作物(大豆、小麦、胡萝卜)根系吸收菲的动力学特征差异.结果表明,3种作物根系对水培液中的菲有明显的吸收和累积作用,且菲的吸收量随时间延长而增加,整个吸收过程可分为快速吸收和慢速吸收2个阶段;3种作物根系菲吸收能力的大小为大豆>胡萝卜>小麦;作物根系吸收菲量与吸收时间的关系可以用Elovich方程拟合,大豆、胡萝卜和小麦根系菲吸收速率常数分别为4.31、4.10和2.84 mg.(kg.h)-1;作物根系菲吸收的动力学曲线可用米氏方程表征,大豆、胡萝卜和小麦根系菲的Km值分别为0.117、0.124和0.540 mg.L-1;根系菲吸收会导致营养液pH升高,pH升高的趋势和吸收速率常数k与Km值相对应,且与3种作物根系吸收能力的大小一致.因此可用根系吸收速率常数k、米氏常数Km值和水培液pH的变化表征作物根系吸收PAHs的能力差异,且从受影响因素的多寡角度考虑,吸收速率常数k和米氏常数Km较pH变化更适合.     

薏米人工湿地根系分解及其铬元素的释放和化学形态变化

利用湿生植物薏米构建垂直流人工湿地,研究了不同浓度Cr6+(0、20、40 mg·L-1)处理对湿地植物薏米根系分解及铬元素含量和形态分布的影响,以期为研究根系中Cr的累积、形态转变及人工湿地高效处理含铬废水技术提供理论支持.结果表明:薏米根系前30 d分解快速,之后分解缓慢;20、40 mg·L-1Cr6+处理与对照相比,根系的分解速率分别降低了40.63%、55.56%.分解前期(0~45 d)根残体对Cr具有较强的吸附能力,分解后期(45~60 d)根残体吸附能力减弱,根残体的Cr含量为先升高后降低,分解60 d后根残体释放出Cr.分解过程中重金属活性较强的乙醇提取态(F1)和去离子水结合态(F2)的含量均显著降低;在分解60 d后,Cr6+胁迫下根残留体内Cr以醋酸提取态(F4)含量最高,其他形态次之;不处理Cr6+根残体内Cr以残渣态(F6)为主要优势,百分比高达76.76%.本研究表明,分解过程中根内Cr含量呈先增高后降低的趋势,Cr6+胁迫下降低了根系分解率,但没有提高Cr的生物活性.     

小麦根系吸收萘、菲、芘的动力学特征

研究植物根系吸收多环芳烃的动力学特征对控制其进入食物链、保障农产品安全有重要意义.因此,本文采用水培方法,研究了小麦根系对萘、菲、芘吸收的动力学机制.结果表明,小麦根系对水培环境中的萘、菲和芘均有明显的吸收和累积作用,且吸收量均随时间延长而增加,整个吸收过程可分为快速吸收和慢速吸收两个阶段.小麦根系对萘、菲和芘的吸收速率快慢表现为芘＞菲＞萘,且萘、菲、芘吸收的动力学曲线可用米氏方程表征,相应的Km值分别为759.30、12.89和3.59μmol·L-1,即小麦对萘、菲、芘的亲和力大小为芘＞菲＞萘,结果与其Kow值大小顺序一致.小麦根系吸收萘、菲、芘均会导致营养液pH值升高,吸收单个萘、菲、芘分子产生的pH升高幅度表现为芘＞菲＞萘.上述结果显示,萘、芘的根系吸收特征与菲相似.     

丛枝菌根真菌和两株细菌对土壤中DEHP降解及绿豆生长的影响

采用绿豆为供试植物,通过温室盆栽试验研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌与DEHP降解菌对DEHP污染土壤的修复作用以及对植物生长的影响.试验土壤中添加DEHP含量为100mg·kg-1,试验设AM真菌Acaulospora laelis 90034、降解菌Bacillus sp.DW1和Gordonia sp.DH3单独接种以及互相组合的联合接种处理,同时设置不接种的对照处理(CK).苗后60 d收获植株.结果表明,AM真菌能很好的侵染绿豆的根系,菌根侵染提高了绿豆地上部分的干重,而对根系的干重则没有显著的影响;同时菌根侵染也促进了绿豆的P营养.但接种DW1与DH3对菌根侵染率与绿豆生长都没有显著影响.3种菌剂无论是单独或者联合接种都能显著促进土壤中DEHP的降解,3种菌剂同时接种则对DEHP的降解能达到最好的协同作用,同时也减少DEHP在绿豆地上部分的累积,这为DEHP污染农田土壤的植物修复提供了理论依据.     

微生物强化蜈蚣草累积土壤砷能力的研究

研究了外源添加微生物对蜈蚣草吸收砷能力及其根系参数的影响.通过室内盆栽试验研究表明,施放线菌PSQ、shf2和细菌Ts37、C13处理能明显促进植物生长.其中,shf2处理效果最显著,其生物量、根系活力和根系体积分别达11.5 g/po、t2.01μg/(g.h)、38.3 mL.施菌处理蜈蚣草植株砷含量均高于对照(CK)处理,其中Ts37处理地上部砷含量达最高837mg/kg,比同期CK处理高出206%;shf2处理地下部砷含量最高,达427 mg/kg,比同期CK处理高出88%.施用shf2菌的蜈蚣草砷积累总量最高,达5 804μg/pot,比同期CK处理高出136%.4种微生物处理在45 d内植物修复效率为8.9%~11.3%.施用微生物可有效提高蜈蚣草累积砷的能力,且以放线菌shf2效果最好.     

巯基化凹凸棒石对水稻土中镉钝化效应的动态变化特征

为了探究巯基化凹凸棒石作为钝化剂在土壤-水稻体系中对镉的钝化效应的动态特征规律,选取湖南和四川典型镉污染水稻土,分别以两个品种水稻为模式作物开展盆栽试验,在水稻生育期代表性阶段开展土壤-植物协同采样,并结合土壤培养实验,重点关注土壤理化性质和水稻各组织镉含量变化.研究发现,巯基化凹凸棒石以剂量1 mg·kg^-1和2 mg·kg^-1施用后,水稻分蘖期根茎叶镉含量明显降低40%以上,土壤有效态镉含量减少35.80%~55.08%.该快速显著的钝化效应,在水稻扬花期和成熟期维持稳定,收获时糙米镉含量最大降幅分别为76.65%和64.67%.巯基化凹凸棒石对土壤有效态镉的钝化过程符合二级动力学方程,钝化速率较快,高剂量组3 d可达到反应平衡.巯基化凹凸棒石对土壤pH无明显影响,可略微提高土壤氧化还原电位,增加土壤总硫和有效态硫含量,同时提升分蘖期水稻根系与根系表面铁和硫元素含量,降低分蘖期水稻根系对镉的生物富集系数和从根向茎的转运系数.综合土壤有效态镉含量和水稻吸收累积镉含量这两个核心因素,巯基化凹凸棒石在水稻-土壤体系中对镉具有快速且稳定的钝化效应.     

萝卜对邻苯二甲酸酯(PAEs)吸收累积特征及途径的初步研究

利用玻璃室处理和覆土处理(人工污染土壤上覆盖原土壤)的方法控制萝卜的PAEs来源进行盆栽试验,试验处理分别为:(1)原土壤,暴露于大气中(空白1);(2)原土壤,置于玻璃室中(空白2);(3)人工污染土壤,暴露于大气中;(4)人工污染土壤,置于玻璃室中;(5)人工污染土壤上覆盖2 cm厚原土壤,暴露于大气中;(6)人工污染土壤上覆盖2 cm厚原土壤,置于玻璃室中.盆栽后应用GC/MS对土壤和植株样品中的PAEs进行分析,初步研究了萝卜对PAEs的吸收累积特征及途径.研究结果表明,萝卜茎叶和直根中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的含量均低于检测限,邻苯二甲酸正二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的含量与土壤污染浓度成正相关关系,DBP的含量高于DE-HP,两者主要分布在茎叶中.未覆土处理与覆土处理相比,前者盆栽的萝卜茎叶中DBP和DEHP的含量均高于后者,但在2个处理之间差异不显著,表明萝卜茎叶可以吸收污染土壤中挥发出来的DBP和DEHP,但直根吸收运移是茎叶中DBP和DEHP的主要来源途径.玻璃室处理导致萝卜茎叶中DBP含量的提高,在大棚蔬菜生产中值得注意.     

根表铁氧化物胶膜对水稻吸收诺氟沙星的影响

采用水培法研究了水稻根表铁氧化物胶膜对水稻吸收诺氟沙星的影响.结果表明,水稻根表的铁氧化物胶膜生成量随溶液中Fe2+质量浓度的增加而增加.营养液中添加诺氟沙星之后,根表铁膜量不同程度地降低,且随着添加诺氟沙星质量浓度的增加铁膜减少量有所增加.根表诺氟沙星含量与根表铁膜含量具有相关性,且相关性系数为0.959(诺氟沙星=10 mg·L-1)和0.987(诺氟沙星=50 mg·L-1),根内诺氟沙星含量以及地上部诺氟沙星含量,与根表铁膜含量没有显著相关性.添加不同质量浓度的诺氟沙星,水稻根表、根内以及地上部所含诺氟沙星的质量分数:水稻根表为87.7%~97.6%,根内为0.8%~4.8%,地上部为1.5%~7.5%,根表诺氟沙星远远大于根内以及地上部的诺氟沙星含量.因此,水稻根表形成的铁氧化物胶膜在一定程度上是一个诺氟沙星富集库,但是并没有对诺氟沙星迁移到水稻根内和地上部起到明显的促进或抑制作用.     

Effect of chromium on growth attributes in sunflower (Helianthus annuus L.)

Heavy metal soil pollution takes place when the metal concentration of soil exceeds natural background level and causes ecological destruction and deterioration of the environment. In the present study, a pot experiment was conducted to evaluate the effect of chromium-contaminated soil in sunflower (Helianthus annuus L.) growth attributes. Three different levels of chromium (Cr) i.e., 20, 40, and 60 mg/kg were applied to three varieties of sunflower (G-3, G-9, and G-59). The results of morphological, chemical, and yield parameters were recorded at crop maturity. The result showed that germination, root, and shoot lengths were decreased with increase in Cr concentrations. A gradual decrease was observed for various morphological parameters like root fresh and dry weights, shoot fresh and dry weights, and plant height with increase in Cr levels. A comparison among Cr treatments obtained a significant decrease in yield parameters as achenes/capitulum, achenes/plant, and 100 achenes weight in three varieties. Cr was significantly absorbed by roots but its transport to other parts of plants was slow, and uptake in seeds was much lower than in roots and shoots.     

Effects of simulated acid rain on root growth of Cunninghamia lanceolata and Schima superba saplings planted in acidified soil

Results from pot culture (with one-year old Cunninghamia lanceolata and Schima superba) are described. It was found that the biomass production and elongation of C. lanceolata was seriously inhibited at pH 2.0 rain, but for S. superba, was not affected markedly. When pH values of experimental rain were higher than 2.0, the root growth of both species was not adversely affected. Aluminium had already accumulated to some degrees in the roots of both trees, and started to affect the root growth of C. lanceolata at pH 2.0 rain. The soil chemistry was also examined. Increased acidity of experimental rain increased the leaching of Ca and Mg. The Al/Ca mol ratio increased from 0.3 to 0.9 in top soil, and in rhizosphere to 1.5 when the pH values of simulated acid rain were 4.5 to 2.0. In this experiment, NO₃- fertilization effect was discovered.     

玉米对铅胁迫的响应及体内铅化学形态研究

通过砂培试验,研究了铅(Pb)胁迫下不同品种玉米根、茎叶中Pb的化学形态变化,进一步探讨玉米耐Pb机制.结果表明,本试验中对Pb胁迫耐性最强的玉米品种为郑单958和隆平206,耐性最差的为联创5号.不同浓度Pb胁迫下玉米根、茎叶中Pb主要以无毒的醋酸提取态和盐酸提取态为主,比例高达60%~87%,这一比例根部略高于茎叶;而活性较强的乙醇提取态和水提取态Pb含量两者合计所占比例为6%~20%.100 mg·L-1Pb胁迫下隆平206茎叶中Pb的乙醇和水提取态合计值最低(0.52 mg·kg-1),其次是郑单958(0.93 mg·kg-1),最高的为联创5号(2.78 mg·kg-1);800 mg·L-1Pb胁迫下,郑单958茎叶中Pb的乙醇提取态和水提取态合计值最低,为2.41 mg·kg-1,因此郑单958耐Pb,可能与体内有毒形态Pb向无毒形态Pb的转换有关.