水杨酸在植物缓解重金属镉胁迫中的作用

重金属污染是全球都面临的重大环境问题。重金属镉(Cd)是威胁有机体最大的重金属之一,它不仅影响植物正常的生长发育过程,还会通过植物的吸收与累积威胁人类及动物的生命健康。因此,缓解重金属Cd对植物的毒害是植物及环境污染研究领域的一项重要课题。水杨酸(SA)是植物体内普遍存在的一种小分子酚类物质。当植物受到生物或非生物胁迫时,SA可以作为一种信号分子参与植物特异性反应的表达过程,提高植物的抵抗能力。SA对植物Cd胁迫的缓解作用已得以广泛研究,文章就内源SA、外源SA对Cd毒性的缓解作用,内在缓解机理方面的研究进展进行综述,并提出了该领域研究出现的问题及未来的研究方向。     

23种常见作物对镉毒害的敏感性差异

通过水培苗期毒性试验,研究了9个科23种常见作物幼苗对镉毒害敏感性的差异.结果表明,大部分供试植物在0.1～0.25 mg·L-1镉浓度条件下开始出现表观毒害症状.不同种类作物所表现的毒害症状有较大的差异.作物地上部鲜重对较低浓度镉(0.1～0.5 mg·L-1)胁迫的响应比其他生长性状指标更加敏感和稳定.可作为植物对...     

满江红花青素在镉胁迫下的抗氧化作用

为了研究镉胁迫诱导满江红体内花青素合成的生理功能,采用镉诱导和体外实验的方法评价了满江红体内花青素的抗氧化作用.测试指标包括还原力、清除超氧阴离子(O-2)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(·OH)的能力.结果表明,花青素的还原力和对氧自由基的清除作用随花青素提取物浓度的增加而增加.因此,镉胁迫下合成的花青素是一种清除活性氧自由基的良好抗氧化剂.镉胁迫对满江红活性氧代谢影响的试验结果表明,在0.5mg·L-1Cd胁迫下,满江红体内O-2和H2O2大量积累,造成活性氧胁迫,说明花青素只能在一定程度上保护满江红免受过氧化伤害.本实验初步证实,花青素含量的增加是满江红抗性机理之一,可缓解镉的毒害.     

某些绿藻对镉的富集作用及其毒性反应

研究了两种绿藻——蛋白核小球藻和斜生栅藻对镉污染的反应以及对镉吸收富集的规律.结果表明,绿藻对镉有较强的富集能力,毒性敏感,随着体内镉浓度的增加,生长及发育受阻,是较好的监测植物.     

镉、铜对植物细胞的毒性及元素吸收特性的影响

关于镉、铜对植物毒性研究多以植物个体或群体为对象,研究它们对植物生长、生理生化活动及遗传特性的影响。少数研究涉及到植物细胞水平,如镉损坏农作物细胞核的结构、延缓有丝分裂的正常进行、诱导染色体异常。 我们以高等植物细胞为试验材料、采用细胞培养法,研究了镉、铜对细胞增长的影响,以及在镉、铜污染条件下,细胞对元素的吸收、累积特性,以便为揭示镉、铜的植物毒性机理及耐性细胞株的选育提供理论依据。     

镉胁迫下植物的应答和调控

镉对植物引起的氧化胁迫是Cd毒害的重要原因之一.本文综述了Cd诱导植物氧化胁迫效应的机理以及植物对Cd氧化胁迫的相应防御反应,如抗氧化物质、抗氧化保护酶系统等,并介绍了缓解Cd诱导的氧化胁迫的机理和途径.     

土壤镉污染毒性效应的多指标综合评价

以草甸棕壤为供试土壤,以蚕豆幼苗根尖有丝分裂指数、染色体畸变率以及微核率,幼苗叶片内抗氧化酶活性、植物内源激素含量为指标,采用盆栽方法研究了0～10 mg·kg^-1镉胁迫对植物细胞的遗传和生态毒性效应.结果表明,在此浓度范围内,蚕豆根尖细胞有丝分裂指数、染色体畸变率以及微核率均随镉浓度增加呈显著的剂量-效应正相关关系,其中微核率变化最为明显,处理组微核率分别为对照组的1.43～3.22倍;蚕豆幼苗叶片内的SOD和POD活性变化呈先升高后下降的趋势;而CAT活性随镉浓度增加其变化规律与SOD、POD相反.此外,镉胁迫下植物激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GA₃)与细胞分裂素类的玉米素和玉米素核苷总含量(Z&ZR)均表现出低浓度下诱导和较高浓度下诱导率降低的趋势,在镉浓度为2.5 mg·kg^-1时３种植物激素含量均达到最高值,分别比对照组增加了6.6%、 4.0%和12.6%.研究表明,各指标对污染物的毒性具有响应且响应的域值及其敏感度不同,将各指标综合使用可使土壤镉污染的遗传和生态毒性诊断更为有效.     

镉在三色堇中的积累及亚细胞与化学形态分布

通过营养液培养实验,研究了在不同Cd浓度(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)处理下,三色堇地下部和地上部中Cd的含量与积累特征,进一步分析了Cd在三色堇体内的亚细胞分布特征和化学形态分布特征.结果表明,三色堇体内Cd积累量随着Cd浓度的增加而不断增加,对Cd具有很高的积累能力,是一种潜在的Cd超富集植物.三色堇地下部和地上部大部分的Cd分布在可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.随着Cd处理浓度的增加,地下部细胞壁中镉的分配比例呈增加趋势.植株中大部分的Cd以乙醇提取态和水取提态存在,随着Cd处理浓度的增加,地上部中活性强、毒性较高的乙醇提取态和水提取态Cd分配比例总和减少,而活性较弱、毒性较低的氯化钠提取态和醋酸提取态Cd分配比例增加,这有利于降低总镉的相对毒性.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和化学形态转化可能是三色堇应对Cd胁迫的重要耐性机制.     

速生树种竹柳对镉的吸收、积累与分布特性

通过水培试验,对不同浓度镉(0、5、10、50μmol·L~(-1))处理下竹柳的生长、镉积累与分布情况进行了研究.结果表明,竹柳对镉的耐性较强,高镉(50μmol·L-1)胁迫下竹柳生长不受抑制,可以正常生长;镉胁迫下,竹柳叶片叶绿素含量下降,叶绿素a与叶绿素b比值增大;竹柳根系镉浓度最高,韧皮部次之;竹柳各部分对镉转移能力较弱,转移系数均小于0.5;地上部分对镉具有较强的持续富集能力,地上部位镉含量占植株总积累镉量的47%~77%.试验结果表明,竹柳可以作为一种新型植物修复材料,通过其富集镉的能力帮助移除污染土壤中的镉.     

土壤镉暴露对玉米和大豆的生态毒性评估

以中国东北黑土为培养基,通过室内急性毒性实验,采用Trimmed Spearman-Karber方法计算EC50值(半抑制浓度),并分析作物的生物累积系数(BAF),定量化评估了土壤中镉对玉米和大豆的生态毒性及生物有效性.测量终点为种子发芽率、根长和幼茎长.结果表明,土壤镉暴露给农作物带来一定的负生长效应.种子发芽率不是评估土壤镉生态毒性的敏感因子,根生长是敏感的毒性测量终点.镉在植株体内的累积及迁移与作物种类和土壤镉浓度有关.玉米植株体内累积了较大量的镉,而大豆植株体内镉由根向幼茎的迁移较为显著.     

外源脱落酸缓解二氧化硫对胡杨细胞的毒性

二氧化硫(SO_2)是一种常见的大气污染物.前期研究表明,过氧化氢(H_2O_2)和一氧化氮(NO)参与调控SO_2诱导的胡杨细胞毒性.脱落酸(ABA)是一种植物逆境激素,目前关于ABA在植物细胞响应SO_2胁迫中的具体作用并不清楚.因此,本文以胡杨愈伤细胞为材料,采用SO_2衍生物处理,研究外源ABA在植物细胞SO_2毒性缓解中的作用及相关机制.结果发现:2 mmol·L~(-1)SO_2衍生物处理胡杨细胞9 h后,细胞电解质外渗率和细胞死亡率明显增加;外源施用5μmol·L~(-1)ABA可明显缓解SO_2对胡杨细胞的毒性,降低电解质外渗率和细胞死亡率.2 mmol·L~(-1)SO_2衍生物胁迫下,与SO_2单独处理组相比,添加外源ABA能够使胡杨细胞的抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性分别提高23.9%和48.0%,从而减少胞内H_2O_2水平.此外,SO_2胁迫下,外施ABA后胡杨细胞的Pe Nia1、Pe Nia2基因表达受到明显抑制,细胞硝酸还原酶(NR)活性降低24.1%,胞内NO合成减少.以上结果表明,SO_2胁迫下,外源施加ABA可有效降低胡杨细胞内H_2O_2和NO水平,从而缓解SO_2对胡杨细胞的毒性.     

植物对金属镉的吸收、分配及其影响因素

述了植物吸收重金属镉的机制，并对镉在植物体内的转运、积累和分配规律作了描述以及及影响植物吸收镉的内、外因素。     

人工湿地中土霉素胁迫对杂交狼尾草及土壤特征的影响

为了解人工湿地处理养殖废水过程中抗生素对湿地资源型植物(杂交狼尾草)和土壤的影响。采用实验模拟方法研究了杂交狼尾草叶绿素含量、蛋白含量和抗氧化酶系统及土壤酶活性在不同土霉素浓度胁迫下(0~10 mg/L)的响应情况。研究结果指出:植物叶绿素含量和总蛋白含量在高浓度胁迫(>100μg/L和10μg/L)下会被显著毒性抑制,而在低浓度条件下表现为毒性兴奋效应。相比对照组,植物超氧化物歧化酶在不同土霉素胁迫条件下,活性均会被显著激活。而植物过氧化物酶和过氧化氢酶活性在高浓度条件下会明显降低,两者抑制率分别为11.8%~32.8%和54.3%~63.3%。而土霉素对土壤中蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性毒性强度随着投加浓度升高而增加,但在高浓度(>10μg/L)胁迫条件下才会作用显著(P<0.05)。研究结果表明人工湿地处理养殖废水过程中低浓度抗生素的存在,有益于湿地资源型植物的生长,并且土壤环境可耐受其毒性作用。     

燕麦和紫花苜蓿对镉、铬富集研究

为探究Cd²⁺、Cr³⁺复合污染对燕麦和紫花苜蓿生长发育的影响以及燕麦和紫花苜蓿对Cd²⁺、Cr³⁺复合污染土壤的修复作用,该文以燕麦和紫花苜蓿为试材,在实验室条件下,将燕麦、紫花苜蓿以单作(将燕麦和紫花苜蓿分别种植在相同浓度的培养液中)和间作(将燕麦和紫花苜蓿分行种植在同一浓度的培养液中)2种种植模式下的幼苗用浓度0、5、10、15、20 mg/L的1/2 CdSO₄^-HoagLand水培液和浓度0、25、50、75、100 mg/L的1/2 CrCl₃-HoagLand水培液1∶1复合胁迫处理,最终检测2种模式下植物的各项指标和体内重金属的富集量。通过分析可溶性糖、丙二醛等指标的变化,说明2种种植模式下的紫花苜蓿幼苗抗逆性优于燕麦;2种种植模式下紫花苜蓿对重金属镉、铬的富集能力均强于燕麦;在复合胁迫下,燕麦在间作模式下对铬富集量高于单作模式;燕麦体内重金属铬的富集量明显高于镉,但远不及紫花苜蓿体内重金属镉、铬富集量。结果表明,对重...     

镉胁迫水稻及利用生活表面活性剂进行修复

镉对植物引起的氧化胁迫是Cd毒害的重要原因之一.综述了Cd诱导水稻氧化胁迫效应的机理以及如何利用生物表面活性剂进行修复.     

镉胁迫对满江红-鱼腥藻共生体供氮能力的影响

在实验室条件下,以土壤铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量变化为指标,研究了镉胁迫下满江红-鱼腥藻共生体对稻田供氮能力的影响.当土壤中镉浓度为0.3 mg·kg-1时,满江红-鱼腥藻共生体对镉的蓄积量较少,土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量与对照组无显著差异.当土壤中镉浓度≥1.0 mg·kg-1时,随土壤中镉浓度的增加和处理时间的推移,满江红-鱼腥藻共生体体内的镉含量逐渐增加,土壤中硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量逐渐下降,而铵态氮含量先上升后下降.研究结果表明高浓度的镉胁迫导致满江红-鱼腥藻共生体对土壤的供氮能力显著下降.     

钼作用下油菜对镉胁迫的生理生化响应及其对镉吸收的特征

为了探讨施钼对不同浓度镉胁迫油菜的缓解效果,利用盆栽试验,研究了4种外源钼梯度（0、50、100、200 mg·kg^-1）对低镉（0.5 mg·kg^-1）和高镉（6.0 mg·kg^-1）两种胁迫下油菜生理生化、生物量、镉的转运富集等的影响作用.结果显示,外源钼可促进镉胁迫油菜长度、鲜重、干重增加.不同浓度的钼可使镉胁迫油菜生理生化指标丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）积累量显著降低,可溶性蛋白（SP）含量、可溶性糖（SS）含量、叶绿素（Chla和Chlb）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性显著提高;同时,施入钼能够有效抑制油菜对镉的吸收富集,但对其转运影响相对较小,同时又可显著提高油菜对镉的耐性.钼对镉的抑制作用表现为提高油菜的生物量水平、改善其生理生化性能,通过参与油菜生理过程降低油菜对镉的吸收,进而提高油菜对进入体内镉的耐受力,外源钼能有效地降低Cd胁迫对油菜的毒害.     

不同光强下镉胁迫对紫茉莉光合作用和抗氧化系统的影响

通过土培实验,比较分析了3种光强(全光照(HL)、50%全光照(ML)和10%全光照(LL))下镉胁迫(30 mg·kg-1)对紫茉莉植株生长、光合作用、光合色素、镉、镁、铁和钾含量、脂质过氧化、抗氧化酶活性、抗坏血酸和谷胱甘肽含量的影响.结果发现,镉胁迫显著降低紫茉莉叶片的净光合速率,对HL植株的抑制程度高于ML和LL植株;HL和LL植株最大光化学效率在镉胁迫下显著降低,而ML植株所受影响不明显;镉胁迫显著提高了紫茉莉叶片的暗呼吸速率,ML植株提高幅度最大.镉胁迫对紫茉莉植株生长的抑制作用显著,对HL植株的抑制最大.镉胁迫显著增加了紫茉莉叶片的镉含量,减小叶片叶绿素、类胡萝卜素、Mg、Fe和K的含量,对HL植株影响最大.镉胁迫下,HL植株超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性增强,过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性降低,谷胱甘肽和抗坏血酸含量减小,过氧化氢和丙二醛含量、超氧阴离子产生速率增高,电解质渗漏加重.上述结果表明,镉加重了叶片氧化胁迫程度和强化了对紫茉莉生长的抑制,特别在高光强条件下.     

单一与复合胁迫下油菜对镉、铅的吸收效应

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试植物,通过盆栽试验研究了Cd/Pb单一和复合胁迫下其在油菜体内的吸收和富集特征,并解析了油菜条件下Cd、Pb的交互作用.结果表明,Cd/Pb单一和复合胁迫下油菜体内Cd、Pb的含量均随着其胁迫浓度的增大而增大,但复合胁迫下油菜对Cd、Pb的吸收互为拮抗作用(Cd最大胁迫浓度<7mg.kg-1,Pb最大胁迫浓度<1 500 mg.kg-1);Cd单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力均随着其胁迫浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,Pb单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力则均随着其胁迫浓度的增加而持续减小;复合胁迫降低了油菜对Cd、Pb的富集能力和Pb在油菜体内的迁移能力,但提高了Cd在油菜体内的迁移能力;油菜对Cd的吸收能力和其在油菜体内的迁移能力均远远大于Pb;油菜对重金属Cd、Pb的吸收和迁移模式均符合二次方程.     

十溴联苯醚对紫花苜蓿种子萌发及幼苗的影响

为评价十溴联苯醚(BDE-209)对植物的生态毒性效应,探明植物抵抗BDE-209胁迫的反应机制,文章选用紫花苜蓿作为受试植物,考察了不同浓度BDE-209污染土壤对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响,并对幼苗体内的抗氧化酶活性(POD、CAT、SOD)及可溶性蛋白质(SP)对污染物胁迫的响应进行了研究,同时还对植株的根、叶片进行扫描电镜观察。结果表明,BDE-209胁迫处理与各项生长指标呈显著负相关,抑制作用强度依次为根长>鲜重>芽长>发芽率。植株体内的抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量随污染物浓度的增加不断上升,符合线性关系,POD、CAT、SOD的活性最大可高达对照的3倍、1.77倍和2.81倍,可溶性蛋白含量可达到对照的1.89倍。扫描电镜结果显示,随着污染物浓度的提高,植物根部发根增多,叶片上气孔密度增大,气孔开度变小。