Toxic effects of chlortetracycline on maize growth, reactive oxygen species generation and the antioxidant response

The toxicity of chlortetracycline (CTC) on maize (Zea mays L.) growth and reactive oxygen species (ROS) generation was studied. The root and shoot lengths and fresh weights of maize seedlings were inhibited by CTC treatment (p < 0.05). Root length was more sensitive than other parameters with the EC₁₀ value of 0.064 mg/L. The spin trapping technique followed by electron paramagnetic resonance (EPR) analysis was used to quantify the ROS production. The ROS generated in maize roots after exposure to CTC was identified as hydroxyl radical (.OH). The EPR signal intensity correlated positively with the logarithm of CTC concentrations exposed (p < 0.05). The dynamic changes of malondialdehyde (MDA) contents and the antioxidative enzyme activities in maize roots were also determined. As compared to the control group, CTC was found to significantly increase MDA content. Treatment of maize roots with the.OH scavenger sodium benzoate (SB) reduced the MDA content and enhanced the antioxidative enzyme activities. The results demonstrated the harmfulness of CTC at high dose to maize in the early developmental stage, and clarified that the inducement of.OH is one of the mechanisms of CTC toxicity.     

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的超富集特征

超富集植物是植物修复重金属污染土壤技术最主要的内容,而超富集植物的筛选是植物修复技术的难点和重点.采用室外盆栽试验的方法, 研究了我国北方较常见的7种菊科植物对重金属的超富集特征. 盆栽筛选试验表明, 蒲公英和三叶鬼针草对Cd单一及Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的耐性较强, 植物地上部镉含量分别高于其根部镉含量,地上部镉的富集系数也均大于1, 具备了镉超富集植物的基本特征. 以这2种植物为试材的盆栽浓度梯度试验表明, 当土壤中Cd投加浓度分别为25、 50、 100 mg·kg^-1时,三叶鬼针草地上部生物量没有明显下降(p<0.05), Cd含量均大于其根部Cd含量, 且其叶中Cd含量均大于100 mg·kg^-1, 达到了Cd超富集植物应达到的临界含量标准.而蒲公英在这3个处理条件下,其叶片中Cd含量均没有超过100 mg·kg^-1. 可见只有三叶鬼针草完全具有镉超富集植物的基本特征,是镉超富集植物.     

土壤中十溴二苯乙烷(DBDPE)的植物吸收传输特征及微观机制研究

采用温室土培实验,研究了土壤中新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷（DBDPE）在不同种属植物中的吸收和传输特征,以及植物脂的影响作用;进一步应用计算模拟的手段解析了植物载脂蛋白与DBDPE的分子间相互作用,以阐明DBDPE的植物吸收传输的微观机制.结果表明,在玉米、小麦和黄瓜3种植物的根和地上部均检测到了DBDPE,根中DBDPE的含量高出地上部1~2个数量级.植物中累积的DBDPE量随时间的变化存在明显的生长稀释效应（p<0.05）.DBDPE的根吸收和茎向传输表现出植物种属间的显著差异（p<0.05）,根富集因子（RCF）顺序为黄瓜（0.30~0.57） > 小麦（0.10~0.39） > 玉米（0.03~0.26）,而传输系数（TF）为小麦（0.17~0.20） > 玉米（0.16~0.19） > 黄瓜（0.04~0.07）.DBDPE的根吸收量及RCF值与植物根脂含量成显著正相关关系（r=0.94,p<0.01;r=0.98,p<0.01）;其地上部累积量及TF值与植物地上部脂含量显著正相关（r=0.77,p<0.05;r=0.94,p<0.05）,但与植物根脂含量呈显著负相关关系（r=-0.74,p<0.05;r=-0.76,p<0.05）,说明脂是控制植物吸收和传输DBDPE的重要组分.分子对接的结果显示,DBDPE能键合进入3种植物载脂蛋白的活性区域并与载脂蛋白特异性的活性位点作用,且DBDPE与载脂蛋白的结合方式及结合能力存在植物种属的显著差异,两者的结合强弱与根吸收DBDPE能力的顺序一致,印证了实验结果.本研究有助于理解植物中DBDPE的吸收传输特征及机制,可为深入认识DBDPE的陆生生态环境行为提供重要依据.     

镉铅复合胁迫下根表铁锰氧化胶膜厚度对美洲商陆富集镉的影响

为了探讨根表铁锰氧化胶膜厚度及共存离子铅(Pb)对美洲商陆富集镉(Cd)影响,采用水培的方法,诱导培育了胶膜厚度具有极显著差异的美洲商陆(低膜美洲商陆、中膜美洲商陆和高膜美洲商陆),分别进行低Cd低Pb、低Cd高Pb、高Cd低Pb、高Cd高Pb等4种不同金属组合的胁迫处理,观察美洲商陆生长状况、测定植株对Cd的富集量、抗胁迫生理活性物质的表达量.结果表明:中膜和高膜美洲商陆侧根发达,新生根较多,高Cd胁迫对根系发育有较强的抑制作用.高Cd条件下,植株对Cd的富集量为高膜美洲商陆中膜美洲商陆低膜美洲商陆,高膜美洲商陆Cd总富集量可达89765.69 mg·kg-1(以干重计).低Cd条件下,植株对Cd的富集量为低膜美洲商陆高膜美洲商陆中膜美洲商陆.高Pb处理,可提高低膜和高膜美洲商陆Cd富集量,但显著降低中膜美洲商陆Cd富集量.根系分泌的可溶性还原糖含量、叶及根部合成的可溶性蛋白含量与根表铁锰氧化胶膜的厚度成正相关.中膜和高膜美洲商陆叶片及根部可溶性蛋白含量还受到不同金属组合胁迫的影响.镉铅复合胁迫使美洲商陆叶片及根部可溶性蛋白含量极显著高于对照组.     

镧在小麦幼苗富集与幼苗营养生长的关系

通过暴露和暴露恢复试验研究低浓度稀土元素镧对小麦幼苗营养生长的影响.结果表明,幼苗暴露于0.5～25mg/L镧溶液,镧抑制幼苗根的伸长,降低茎叶和根系的干重,降低矿质元素Ca、Mg、Zn、Mn的含量;镧的植物富集速度及镧从根系向茎叶迁移速度与镧暴露浓度呈明显的对数关系.去除镧后,幼苗生长加快,生物量及根长增加,矿质元素含量升高,但已富集的镧主要在作物体内再分配,很难排出体外,且随作物的生长而逐步的稀释,但仍影响作物生长.幼苗中镧的富集量与幼苗相对干重呈负线性相关,幼苗根系生长比茎叶更容易受到溶液中镧抑制.     

玉米幼苗对镉、菲单一与复合污染的生理生化响应

通过室内盆栽实验研究了玉米幼苗在镉、菲污染胁迫14 d后的生理生化响应,并探讨了镉、菲单一与复合污染对玉米幼苗的毒性效应及其致毒机制.结果表明,单一镉(0～50 mg/kg)污染时,镉处理对玉米幼苗地上部分和根系生物量以及可溶性蛋白都无显著影响;随镉处理浓度的增加,玉米幼苗叶片SOD酶活性表现为先增加后降低的趋势,而P...     

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.     

Copper and zinc interaction on water clearance and tissue metal distribution in the freshwater mussel, Cristaria plicata, under laboratory conditions

Copper and zinc interaction on clearance from water and distribution in different tissues was investigated for the freshwater mussel, Cristaria plicata, under laboratory conditions. Clearance rate of Cu or Zn from water was highly dependent on exposure concentration. Interaction effect was most evident at 300 μg·L⁻¹ Cu exposure and depressed the Zn clearance rate significantly (p<0.05). However, the presence of 100 μg·L⁻¹ and 300 μg·L⁻¹ Zn hardly affected the Cu clearance rate. The 300 μg·L⁻¹ Cu presence enhanced Cu accumulation in each tissue most significantly (p<0.01), but caused Zn content to decrease in the gills by 62% (p<0.05), viscera by 49% (p<0.05) and foot by 31% (p<0.05), and increase in the mantle by 97% (p<0.05) and the muscles by 243% (p<0.05) for different Zn exposure treatments. The response of metal accumulation in various tissues of the test mussels indicated that Zn transferred from the gills, viscera and foot to the mantle and muscles might be one of the important characteristics of the Zn regulatory mechanism by leading to a narrow range of Zn concentration in the different tissues.     

香根草对镉毒害的生理耐性和积累特性

研究了不同Cd水平(0、1、7.5、15、30mg·L-1)对香根草生理生化指标的影响.实验结果表明,香根草对Cd的积累能力与处理浓度密切相关,体内积累的Cd含量随着Cd处理浓度的增加逐渐增加.当Cd处理浓度为30mg·L-1时,根系积累的Cd含量最高达到2232mg·kg-1(以干重计).低浓度Cd(1mg·L-1和7.5mg·L-1)可促进叶绿素含量和根系活力,但随着Cd处理浓度的增加,叶绿素含量和根系活力逐渐下降.不同浓度的Cd胁迫增加了植物体内丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性.可溶性蛋白质含量随着Cd处理浓度的增加逐渐下降.香根草对Cd的积累能力很高且主要分布在根部,但将Cd运输到地上部的能力较差.香根草虽不是Cd超积累植物,但具有比较强的稳定化能力,在污染土壤的修复方面有一定应用潜力.     

镉对不同生长期籽粒苋植物螯合肽的影响

植物螯合肽（PCs）由于其含有大量的巯基,能够螯合重金属离子,对重金属的积累和解毒起着重要作用.以镉（Cd）富集型植物籽粒苋K472为研究对象,采用土培法,设置6个Cd处理水平为：0（CK）、10（T1）、25（T2）、50（T3）、100（T4）和200 mg·kg^-1（T5）,分析Cd胁迫下营养生长初期、中期和后期的K472植物螯合肽的变化特征,探究植物螯合肽对Cd的螯合解毒机制.结果表明,各生长阶段的K472的株高、根长、生物量随着Cd胁迫含量的升高而下降显著,其降幅随着K472生长发育逐渐降低.而营养生长中期的K472对Cd的富集能力最强,最大Cd富集量为6695.35 mg,最大富集系数为6.3.此外,随着Cd胁迫含量的增加,不同生长阶段的K472根、茎和叶内Cd含量与PCs含量呈显著正相关.其中,根系及茎部中对Cd胁迫响应最强的植物螯合肽为PC3,叶片中对Cd胁迫响应最强的植物螯合肽为PC2.实际应用中,在营养生长中期采收籽粒苋K472可获得更高的修复效率.     

Alginate modifies the physiological impact of CeO2 nanoparticles in corn seedlings cultivated in soil

Alginates are naturally occurring components of organic matter in natural soil whose effects on nanoparticle （NP） toxicity to plants is not well understood. In the present study, corn plants were grown for one month in soil spiked with 400 mg/kg CeO2 NPs with various alginate concentrations. After one month of growth in the NPs impacted soil, plants were harvested and analyzed for Ce and mineral element concentrations. Chlorophyll concentration and heat shock protein 70, used as biomarkers for oxidative stress, were also evaluated. Results showed that, compared to CeO2 NPs treatment, alginate at 10, 50, and 100 mg/kg increased Ce concentration in roots by approximately 46%, 38%, and 29% and by 115%, 45%, and 56% in shoots, respectively. CeO 2 NPs without alginate increased Mn accumulation in roots by 34% compared to control. CeO2 NPs with low and medium alginate increased Mn by ca. 92% respect to NPs without alginate and by ca. 155% respect to control. CeO2 NPs without/with alginate significantly increased accumulation of Fe and Al in roots. In addition, alginate at 50 mg/kg increased Zn accumulation in roots by 52% compared to control. In shoots, K increased at all NP treatments but the accumulation of other elements was not affected. Alginate enlarged the impact of CeO2 NPs to corn plants by reducing chlorophyll a content and triggering overexpression of heat shock protein 70.     

Growth responses of the newly-discovered Cd-hyperaccumulator Rorippa globosa and its accumulation characteristics of Cd and As under joint stress of Cd and As

Rorippa globosa has been identified as a newly-found Cd-hyperaccumulating species. In the present study, growth responses of Rorippa globosa and its accumulation characteristics of Cd and As were examined under joint stress of Cd and As. The results showed that Cd and As had an antagonistic effect on enhancing the growth of Rorippa globosa plants and Cd uptake and accumulation under the low concentration Cd and As treatments. When the concentration of Cd in the soil was 10 mg/kg and the concentration of As was 50 mg/kg, the highest growing height of the plant was up to 35.9 cm and the dry weight of the shoots was up to 2.2 g/pot, respectively. Meanwhile, the accumulation of Cd in the leaves under the joint stress was higher than that at the same level under single Cd pollution. However, there were synergic adverse effects on plant growth and Cd uptake under the combined pollution from a high concentration of Cd and As. Meanwhile, the accumulation of As in the roots was greater than that in the shoots, the translocation factor (TF) was ⩽0.3 and the bioaccumulation factor (BF) was ⩽0.6, thus showing that Rorippa globosa had an excluding effect on As uptake. These results confirmed that Rorippa globosa had a strong tolerant ability to the joint stress of Cd and As, and the potential for phytoremediation of soils contaminated by Cd and As. Translated from Environmental Science, 2007, 28(6) [译自: 环境科学]     

伯克氏菌Y4对水稻幼苗镉损伤和镉吸收的影响

为探明伯克氏菌Y4(Burkholderia sp.Y4)对镉(Cd)胁迫下水稻幼苗的生长和Cd吸收积累的影响及其作用机制,以水稻低Cd积累品种湘早籼24(X24)和高Cd积累品种T优705(T705)为材料,通过水稻种子萌发和幼苗试验,利用非损伤微测技术和原子吸收等检测方法,研究外源施加伯克氏菌Y4对Cd胁迫下水稻生...     

基因工程菌生物强化MBR工艺处理阿特拉津试验研究

以生活污水为共基质,考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反应器中对阿特拉津的生物强化处理效果,以及生物强化处理对污泥性状的影响.结果表明,基因工程菌在MBR中对阿特拉津具有很好的生物强化处理效果,阿特拉津平均出水浓度为0.84 mg/L,平均去除率为95%,最大去除负荷可以达到70 mg/(L·d).生物强化的MBR对生活污水中COD的平均去除率为71%,COD平均出水浓度65 mg/L,COD容积负荷增加对COD去除效果有一定影响;对生活污水中的氨氮具有很好的去除效果,氨氮平均出水浓度为1.1 mg/L,平均去除率为97%,最大氨氮去除负荷为143 mg/(L·d).与普通MBR污泥相比,生物强化MBR污泥的硝化活性和亚硝化活性略高,碳氧化活性略低,因此表现出氨氮处理效果很好,COD处理效果略差.阿特拉津的存在会对污泥性状产生影响,可能是造成污泥碳氧化活性低的原因.     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响

为阐明酸雨对水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟pH=2.5、pH=3.5、pH=4.5酸雨处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量进行了测定与分析.结果表明,酸雨作用下早、晚稻土壤有机碳(SOC)含量介于13.40～20.17 g·kg~(-1),与土壤全氮(TN)含量显著正相关(p0.01);各处理下早稻田SOC含量均低于晚稻田,且早稻田土壤各处理间SOC含量差异不显著(p0.05),其中,晚稻CK、pH=2.5和pH=3.5处理的SOC含量与早稻差异显著(p0.05),酸雨处理均高于CK(p0.05).早、晚稻土壤Ca-SOC含量介于0.31～0.42 g·kg~(-1),早稻期间pH=2.5处理中Ca-SOC含量与其他处理差异明显(p0.05).早、晚稻土壤Fe(Al)-SOC含量介于2.90～4.64 g·kg~(-1),早稻各处理间差异不显著(p0.05),而晚稻各处理间差异显著(p0.05).相比之下,晚稻残渣态-SOC含量显著高于早稻(p0.05),酸雨处理显著高于CK(p0.05),且pH=2.5处理含量最高,均值为(15.21±0.37) g·kg~(-1),而早稻各处理残渣态-SOC含量差异不显著(p0.05).此外,早、晚稻SOC与Fe(Al)-SOC、残渣态-SOC之间均具有显著正相关关系(p0.01),早稻残渣态-SOC、晚稻Fe(Al)-SOC与土壤TN显著正相关(p0.01).综上所述,酸雨通过提高晚稻SOC和Fe(Al)-SOC含量,进而增强土壤碳库稳定性,促进有机碳的积累.     

EDDS对土壤铜镉有效性及蓖麻吸收转运的影响

为探究螯合剂对植物吸收重金属的影响,以蓖麻（Ricinus communis L.）为供试植物,通过土培和盆栽试验,研究不同含量乙二胺二琥珀酸（EDDS）对土壤中铜镉形态和植物吸收、转运的影响.结果表明,EDDS显著增加了土壤有效态铜和镉含量,培养15 d时,增幅分别为43.01%~103.55%和51.78%~69.43%,同时促进了可还原态铜向弱酸提取态转化,增加了土壤铜的移动性.EDDS促进了蓖麻对铜的吸收、转运与富集.EDDS 2.5和EDDS 5.0处理时,地上部铜含量是对照的4.88倍和16.65倍（P< 0.05）,根部是对照的2.89倍和3.60倍（P<0.05）,铜转运系数显著提高了72.73%和381.82%.EDDS 5.0处理时,蓖麻地上部和根部的铜提取量分别是对照处理的14.08倍和2.16倍,总铜提取量是对照处理的4.70倍（P< 0.05）.此外,EDDS显著增加了蓖麻镉含量,EDDS 2.5处理时,地上部和根部分别增加了15.15%和57.42%,蓖麻总镉提取量显著提高了13.44%.综上可知,EDDS能增加土壤铜镉的有效性,促进蓖麻对铜镉的吸收,提高蓖麻的修复效率,其中5.0 mmol·kg^-1 EDDS更有利于蓖麻对铜的提取,而2.5 mmol·kg^-1 EDDS处理对镉的提取有较高的增加效果.     

海水中原油对双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)的急性毒性效应及其体内抗氧化酶活性的影响

近年来海洋溢油事故频发,增加了溢油污染对海洋生物及海洋生态系统的暴露风险.为阐明海洋溢油事故对海洋生物的毒性效应,以双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis）为受试生物,研究了不同质量浓度的海水原油溶液对双齿围沙蚕的急性毒性效应及抗氧化酶活性的影响.结果表明:双齿围沙蚕的死亡率与海水中原油暴露浓度呈正相关,暴露24、48及72 h的LC₅₀（半致死浓度）分别为13.08、9.80和8.37 g/L;暴露72 h后,双齿围沙蚕组织液中MDA（丙二醛）的含量均高于对照组,其中1.0 g/L暴露组显著高于对照组（P < 0.05）,且随暴露浓度的增大而升高;GST（谷胱甘肽巯基转移酶）的活性被显著诱导,且随暴露浓度的增大而升高;0.1 g/L原油暴露下,CAT（过氧化氢酶）和SOD（超氧化物歧化酶）的活性被显著诱导,当暴露浓度达到0.5 g/L时,CAT的诱导程度减弱,而SOD则受到抑制.研究显示,海水中的原油对双齿围沙蚕具有显著急性毒性效应,且0.1 g/L的原油暴露即可导致双齿围沙蚕产生脂质过氧化,脂质过氧化程度随暴露浓度的升高而增强;0.1 g/L原油暴露能显著诱导双齿围沙蚕体内抗氧化酶的活性,且随着海水中原油暴露浓度的增加,GST的诱导程度增强,CAT的诱导程度减弱,SOD的活性则受到抑制.      

4种草本植物对镉的富集特征

以4种草本人侵植物粗毛牛膝菊、洋野黍、莠狗尾草和欧黑麦草作为研究材料,利用盆栽实验研究了这4种植物在土壤镉(Cd)含量(mg·kg-1)为0(TO)、5(T5)、25(T25)和50(T50)处理下的耐受和富集特征,以期筛选出对Cd污染土壤具有修复潜力的植物.结果表明,粗毛牛膝菊在T5～T50处理下,地上部分和根部生物...     

环境浓度下邻苯二甲酸二乙酯对秀丽隐杆线虫的生态毒理效应

DEP (diethyl phthalate,邻苯二甲酸二乙酯)是一种在环境中普遍存在的具有潜在神经和生殖毒性的增塑剂,其会干扰环境生物的发育水平、运动行为及生化水平.以秀丽隐杆线虫的体长、体宽、头部摆动频率及生化指标作为测试终点,评估环境中DEP对秀丽隐杆线虫的生态毒理效应.在不同环境浓度(0、0.000 2、0.002、0.02、0.2、2 mg/L)的DEP溶液中,对秀丽隐杆线虫进行不同时间(24 h、72 h和10 d)的暴露试验.结果表明:①在不同浓度DEP溶液中暴露24 h后,秀丽隐杆线虫的发育水平均未受到显著影响(P>0.05).②在不同浓度DEP溶液中暴露72 h后,秀丽隐杆线虫的发育水平受到干扰.与对照组相比,在DEP浓度最高(2 mg/L)时,秀丽隐杆线虫体长下降了3.21%(P < 0.05);在DEP浓度为0.000 2 mg/L时,秀丽隐杆线虫的体宽呈上升趋势,且头部摆动频率明显加快了5.52%(P < 0.01),秀丽隐杆线虫的发育水平受到显著抑制.③在不同浓度DEP溶液中暴露10 d后,与对照组相比,秀丽隐杆线虫的体长、体宽和头摆频率均出现下降;在DEP浓度为2 mg/L时,秀丽隐杆线虫体内活性氧自由基、脂褐素和细胞凋亡水平累积均增长显著,出现氧化应激损伤.研究显示,不同环境浓度的DEP溶液会对秀丽隐杆线虫产生一定的毒性影响,且不同暴露时间和暴露浓度产生的毒性影响也存在一定差异.      

野外条件下土壤砷浓度对蜈蚣草砷富集特征的影响

以As超富集植物蜈蚣草广泛分布的湖南省郴州市为例,调查了不同As污染程度下植物对As的富集和转运特点.结果表明,在野外条件下根际土壤中As浓度相对较低时(64～1000mg/kg),蜈蚣草地上部As浓度随根际土壤中As浓度的增加而逐渐增加,而在根际土壤中As浓度相对较高(1000～2712mg/kg)时,蜈蚣草地上部As浓度表现为逐渐下降的趋势.在调查的所有样点中,蜈蚣草对As的转运系数介于1.08到6.03之间,显示出超富集植物的典型特征.结果还表明,在污染区土壤As浓度存在很大的空间变异性,根际土壤与非根际土壤之间的As浓度也存在很大差异.因此,在野外调查时最好是直接采取距离植物根部最近的根际土壤.