砷胁迫下外源磷对香蒲根表铁膜形成及吸附砷的影响

云南地处高原地区拥有数目众多的湿地且面临着富营养化与砷(As)污染双重风险。为了探究在不同外源磷(P)输入下典型湿地挺水植物香蒲(Typha angustifolia L.)在不同生长时期根表铁膜的生成量及对环境中As的吸附规律,为As污染湿地植物修复提供参考依据。设置低磷(0.2 mg·L~(-1))和高磷(2 mg·L~(-1))两组P质量浓度梯度和0、2、10 mg·L~(-1) 3组As质量浓度梯度,通过水培的方式研究在As胁迫环境下外源P浓度对典型湿地挺水植物香蒲整个生长周期内根表铁膜生成及其吸附As能力的变化规律。在不同的生长时期和不同As浓度下香蒲根表铁膜生成量均有显著差异。(1)不同的生长时期根表铁膜的生成量是一个动态的变化过程,其中生长期的生成量最多分别为296.83、1 176.63mg·kg~(-1);1 558.23、886.13mg·kg~(-1);2 411.57、799.44 mg·kg~(-1)。(2)外源P的浓度是影响根表铁膜生成量的一个重要因素,表现为高浓度抑制低浓度促进。(3)根表铁膜对于环境中As的吸附能力受到多种因素的影响。在该研究中,不同生长时期和不同外源P浓度是两个重要的因素,其中吸附能力最强的为As质量浓度为10mg·L~(-1)、P质量浓度为2mg·L~(-1)的繁殖期,此时的As/Fe为16.47。结果表明在不同外源P浓度下不同生长阶段根表铁膜的生成量的规律均为生长期繁殖期枯落期,且根表铁膜对于As的吸收规律在不同生长阶段的结果与生成量的规律一致。该实验研究结果对受As污染的湿地在面临富营养化威胁的情况下选取合适的植物品种与修复方式具有一定的理论和现实意义。     

钒在不同品种玉米幼苗中的亚细胞分布和动态变化

为了阐明V在玉米作物的富集特性和毒性机理,分析植物耐受性和亚细胞分布的内在联系,通过水培试验结合差速离心技术,研究了不同钒(V)质量浓度(0、5、15、30 mg·L~(-1))胁迫4、8和12 d,两个品种甜玉米幼苗中V的亚细胞分布和动态变化。结果表明,不同品种玉米幼苗中V含量分布均为:根远大于茎叶,玉米幼苗吸收的V主要积累在根部,美甜糯一号根占总量的73.91%—98.65%,益甜608为63.75%—98.82%。两个品种玉米不同器官中,V的亚细胞分布主要以细胞壁(F_1)和细胞可溶部分(F_4)为主。美甜糯一号和益甜608玉米根中F_1和F_4的分配比例之和分别为76.25%—85.98%和72.35%—83.75%,茎叶中分别为71.94%-86.55%和75.84%—82.34%,在细胞核(F_2)和线粒体叶绿体(F_3)分配较少,说明细胞壁和细胞可溶性组分是V在玉米幼苗亚细胞中的主要结合位点。随着V胁迫浓度和胁迫时间的增加,不同品种玉米幼苗中,V在F_1的分配比例增加,F_4的分配比例减少,美甜糯一号和益甜608玉米根系的F_1分配比在30.31%—62.15%和22.05%—57.11%,F_4分配比在45.94%—23.82%和50.30%—26.64%。两种玉米对V胁迫表现出不同的抗性作用机理,美甜糯一号主要依靠细胞壁的沉积作用,而益甜608则是可溶性组分的区隔化起主要作用,细胞壁固持和液泡区隔化可能是玉米植物应对V胁迫的主要耐性机制。     

条斑紫菜中磷和钙的亚细胞分布及其与富集砷的关系

研究条斑紫菜中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与条斑紫菜富集砷的关系。结果表明:条斑紫菜吸收磷、钙主要分布在细胞壁组分中,平均占总磷含量的53.9%,占总钙含量的61.25%,其次为细胞液。与对照组相比(砷暴露浓度0.5 mg·L~(-1)),在添加磷浓度为0.1 mg·L~(-1)和1.0 mg·L~(-1)处理组中,条斑紫菜中磷、砷之间呈现协同效应;当添加磷浓度为5.0 mg·L~(-1)和10.0 mg·L~(-1)时,条斑紫菜中磷、砷之间则呈现拮抗作用,砷的富集量分别比照组下降61.37%和72.73%。经添加钙液暴露过的条斑紫菜,当钙暴露浓度为1 000 mg·L~(-1)时其对砷的富集量比对照组减少15.51%。可知,5.0 mg·L~(-1)磷处理条斑紫菜,条斑紫菜对砷的富集受到明显的抑制。     

镉在五节芒(Miscanthus floridulus)不同种群细胞中的分布及化学形态

通过营养液培养,以种子分别来自粤北大宝山矿区和惠州博罗非矿区的2个五节芒种群为试验材料,并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法,比较研究了Cd在2个种群根、茎和叶片中的亚细胞分布及化学形态.结果表明,五节芒2种群各部位的Cd主要富集在细胞壁和以液泡为主的可溶组分,在叶绿体、细胞核和线粒体中的分布较少;2种群根、茎、叶的亚细胞各组分Cd含量由高到低的次序均为:细胞壁组分(F1),可溶组分(F4),细胞核和叶绿体组分(F2),线粒体组分(F3).Cd在五节芒矿区种群根、茎、叶中的含量均显著高于非矿区种群.提高Cd处理质量浓度,对于非矿区种群,Cd在细胞壁(F1)和可溶组分(F4)的分配比例下降,在细胞核和叶绿体组分(F2)与线粒体组分(F3)的分配比例卜升;而对于矿区种群,Cd在细胞壁(F1)的分配比例上升,在可溶组分(F4)、细胞核和叶绿体组分(F2)与线粒体组分(F3)的分配比例下降,细胞壁对Cd的同持作用增强.五节芒2种群根中Cd的化学形态存在着明显差异:低Cd(5 mg·1-1)处理下,矿区种群根中的Cd以水提取态、氯化钠提取态和醋酸提取态为主,各占36.41%、28.15%和17.04%,其它形态所占比例较少;而非矿区种群根中的Cd以氯化钠提取态、水提取态和醋酸提取态所占比例较大,各占31.58%、23.15%和20.85%.提高Cd处理质量浓度,矿区种群根中的氯化钠提取态为优势形态,所占比例提高到41.29%,水提取态所占比例也提高到38.25%.其他提取态所占比例均有不同幅度下降;而非矿区种群根中氯化钠提取态Cd含量比例下降到21.45%,各化学形态的在分配比例上表现为平均化趋势.因此,细胞壁同持、可溶组分的液泡区隔化和向活性较弱的结合形态转移可能是五节芒矿区种群耐Cd的主要机制.     

蚕豆对铯的吸收蓄积及亚细胞分布研究

采用改良水培法培养蚕豆幼苗至2片真叶,置于含铯(ρ(Cs+)8.24(CK)~200 mg·L~(-1))的营养液中处理7 d、14 d、21 d后取样。采用差速离心法分离亚细胞组分,采用原子吸收分光光度法测定根、茎、叶及各亚细胞组分的Cs+含量,分析蚕豆幼苗对Cs+的吸收蓄积及亚细胞分布特点,研究蚕豆对Cs+的富集转运特征及耐受机理。结果显示:蚕豆3种器官对Cs+的蓄积量为根叶茎,根对Cs+的蓄积量占总量的65.13%~83.17%,最高(ρ(Cs+)200 mg·L~(-1)时)达到518.40 mg·kg~(-1)FW(7 d)、1 949.74 mg·kg~(-1)FW(14 d)和3 614.03 mg·kg~(-1)FW(21 d);蚕豆根、茎、叶中Cs+的亚细胞分布主要集中在细胞壁和可溶性组分中,Cs+相对含量分别达到75.84%~99.06%(根)、79.06%~100%(茎)、82.95%~100%(叶);细胞核、前质体、叶绿体和线粒体等细胞器仅含少量的Cs+(25%)。结果表明,蚕豆根、茎、叶细胞主要通过阻滞作用,将Cs+结合固定在细胞壁,并将进入细胞质基质的一部分Cs+转运到液泡内,暂时或"永久性"存贮,有效降低了细胞器、胞质溶胶(cytosol)及内含物中的Cs+含量,极大地减缓了Cs+对细胞器的功能性损伤,这是短期内蚕豆未表现出明显中毒症状的原因,也是蚕豆耐受Cs+胁迫的重要机理之一。     

3种挺水植物对污水的净化效果及生理响应

为了探明宽叶香蒲(Typha latifolia L.)、茭白(Zizania latifolia Turcz.)及黄花鸢尾(Iris pseudacorus L.)在人工湿地污水处理系统中的抗逆性和适应性,采用人工模拟方法,设置4个处理,分别为:T_0(15 mg·L~(-1) COD,0.2 mg·L~(-1) TN,0.02mg·L~(-1) TP)、T_1(80 mg·L~(-1) COD,15 mg·L~(-1) TN,2 mg·L~(-1) TP)、T_2(160 mg·L~(-1) COD,30 mg·L~(-1) TN,4 mg·L~(-1) TP)和T_3(320 mg·L~(-1) COD,60 mg·L~(-1) TN,8 mg·L~(-1) TP),研究这3种植物对不同浓度污水的净化能力及其抗性生理特征。结果表明,宽叶香蒲、茭白及黄花鸢尾对T_1、T_2、T_3污水中的COD、TN和TP均有较高的净化率。同一浓度污水处理下,各植物对COD的去除效果均无显著差异,黄花鸢尾对TP的去除效果最好,茭白对TN的去除效果表现最佳。T_1污水处理没有增加3种植物的丙二醛(MDA)含量,随着污水浓度的升高,T_2、T_3污水处理下3种植物MDA含量明显上升,表明污水浓度的增加引起3种植物体内膜脂过氧化加剧。此外,污水胁迫也导致了3种植物体内的抗氧化酶活性和脯氨酸含量的变化。茭白的超氧化物歧化酶(SOD)和宽叶香蒲的过氧化物酶(POD)可能在其自由基的清除中发挥重要作用,SOD和过氧化氢酶(CAT)的协同作用代表了宽叶香蒲和黄花鸢尾抵抗污水胁迫的一种防御策略,黄花鸢尾体内脯氨酸的积累可能在其抵抗污水胁迫中扮演着重要角色。综上,宽叶香蒲、茭白和黄花鸢尾对不同污染负荷水体均有较高的净化效果,通过调节抗氧化酶系统和脯氨酸的合成来减少逆境胁迫引起的氧化伤害,高污染负荷水体对3种植物有胁迫作用。     

不同玉米(Zea mays L.)品种根细胞壁多糖对Pb胁迫的响应

为了初步探究玉米(Zea mays L.)品种出现Pb累积差异的原因,采用低累积品种(会单4号)和高累积品种(路单8号)进行Pb胁迫水培试验,共设置3个处理组,Pb处理浓度分别为0、100、300 mg·L~(-1)。结果显示,Pb在两个玉米品种根的亚细胞分布中均呈细胞壁细胞器溶解态,其中玉米根细胞壁吸收了根部48.9%~55.8%的Pb,但同浓度Pb胁迫下,"会单4号"根细胞壁吸附Pb的量显著高于"路单8号"。两个玉米品种根细胞中的Pb均以较低活性的氯化钠提取态和醋酸提取态为主,分别占32.3%~48.1%和43.7%~56.0%,高活性的去离子水提取态和乙醇提取态占比很低,只占2.73%~5.04%;细胞壁中的纤维素、半纤维素1、半纤维素2、果胶在Pb吸附过程中都起到一定的作用,但果胶的贡献最大,其Pb吸附量可以达到细胞壁吸附总量的55.6%~79.5%。与对照组相比,Pb胁迫下2个品种玉米根细胞壁中的果胶都显著升高,半纤维素1出现下降,半纤维素2没有明显变化。相比对照组,100 mg·L~(-1) Pb胁迫下"会单4号"和"路单8号"的果胶浓度分别上升了23.5%、27.5%;300 mg·L~(-1) Pb胁迫下,两者分别上升了71.0%、67.0%。在同一浓度Pb胁迫处理下,"会单4号"根细胞壁中果胶的总糖和Pb质量分数均显著高于"路单8号",半纤维素和纤维素中的铅含量在品种间差异不显著。综上,玉米根细胞壁可以积累大量的Pb,其中细胞壁中的果胶在玉米根细胞壁吸附Pb的过程中有重要贡献,且"会单4号"根细胞壁吸附累积Pb的能力强于"路单8号",其中果胶可能是导致2个品种玉米根部Pb累积出现差异的重要因素。     

砷胁迫对不同烟草品种光合色素和叶绿素荧光特性的影响

为了研究不同浓度砷(As)对烟草光合色素和叶绿素荧光特性的影响,首先将3个烟草品种翠碧1号、K326和云烟-87幼苗种植在从0到100 mg·kg-1亚砷酸钠(Na As O2)的6个浓度组中进行盆栽试验,并定期进行烟草受害症状的观测,测定叶片的光合色素含量、叶绿素荧光参数。结果表明:烟草在As胁迫下的反应因As胁迫浓度、胁迫时间和烟草品种而异。烟草光合色素含量、叶绿素荧光参数均表现为低浓度下有促进效应和高浓度下有抑制效应,同时3种烟草在40 mg·kg-1As浓度处理下出现生长受阻,且浓度越高胁迫症状越明显。K326和云烟-87表观症状较明显,对As毒害的敏感性高于翠碧1号。随着As胁迫时间的延长,烟草的耐性增强,对As胁迫的敏感性减弱。     

外源硫对蓖麻镉胁迫与积累的调控作用

以能源作物品种淄蓖麻5号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同浓度(0、0.5、1、2 mmol·L-1)的外源硫对50μmol·L-1镉(Cd)胁迫条件下蓖麻植株生长、生理特性、镉积累以及亚细胞分布的影响.结果表明,外源添加适量的硫能显著缓解镉对蓖麻植株的胁迫作用.1 mmol·L-1的硫处理使镉胁迫下的蓖麻总生物量和叶绿素总含量分别提高了52.24%和26.08%、叶片中丙二醛和过氧化氢含量分别降低了30.43%和39.22%;施硫对蓖麻根系镉含量没有显著影响,但降低了茎和叶中的镉含量,有助于缓解蓖麻地上部镉胁迫作用;镉在蓖麻根系中主要分布于可溶组分,在叶片中则主要分布于细胞壁中,施硫显著降低了根系可溶组分的镉含量,提高了细胞壁组分镉含量,表明外源硫加强了蓖麻根系对镉的细胞壁固持作用,而液泡的区隔化作用则有所减弱.镉的亚细胞分布变化可能是外源硫调控镉从根系向地上部的迁移从而缓解地上部镉生理毒害的重要机制之一.     

东平湖菹草-上覆水-沉积物系统中汞、砷的赋存特征

为了解东平湖菹草-上覆水-沉积物系统中重金属汞(Hg)和砷(As)的含量特征及相互关系,于2015年5月菹草生长的旺盛期在东平湖沿湖采集了33个点位的菹草、上覆水和表层沉积物样品,测定了Hg和As的总量,并采用生物富集系数法评价了菹草对上覆水和表层沉积物中Hg和As的富集能力.结果表明,东平湖上覆水中Hg和As浓度的均值分别为0.769μg·L~(-1)和7.86μg·L~(-1),以地表水环境质量Ⅲ类水标准(GB 3838—2002)为参比,As全部达标;Hg超标率为73.3%,其均值是Ⅲ类水标准值的7.7倍.表层沉积物中Hg和As的含量均值分别为0.072 mg·kg~(-1)和17.09 mg·kg~(-1),分别为山东省土壤背景值的3.6倍和1.8倍.菹草中Hg和As的含量均值分别为0.169(干重)和2.11 mg·kg~(-1)(干重).菹草对上覆水、表层沉积物中Hg、As的富集系数空间差异性较大,且对上覆水中Hg和As的富集系数(16.2—2581.9)远高于对表层沉积物中的富集系数(0.07—26.2).表层沉积物中Hg、As与有机质之间均呈显著正相关性,但Hg、As在菹草-上覆水-沉积物系统中相关性不显著,说明了该系统中Hg、As迁移的复杂性.     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

高砷煤矿污染稻田水稻对砷的吸收与赋存特征研究

为研究砷污染稻田水稻(Oryza sativa L.)各器官(根、茎、叶、稻壳、稻米)在拔节期、灌浆期、成熟期对不同形态砷的富集、吸收、转运和分布特征,以贵州省兴仁县高砷煤矿区砷污染稻田的水稻为研究对象,采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法测定水稻各生育时期各器官中形态砷含量。研究表明,随着水稻生长,根部对As的富集逐渐降低,而水稻茎、叶部对As富集并未随根部As含量降低而降低;拔节期至灌浆期是茎、叶部对As富集的主要生长期。不同生育时期水稻根部主要富集As(Ⅴ),但水稻向茎部主要输送As(Ⅲ),在成熟期茎、叶部和稻米中As(Ⅲ)占总砷含量的70%以上。拔节期根部阻留As能力和茎部向叶部输送分配As的能力都相对较强,但随着水稻生长而逐渐减弱。水稻成熟期茎部与叶部相比,可能更易赋存As(Ⅴ)。成熟期水稻各部位As(Ⅲ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=91.6?20.5?6.3?1.6?1;As(Ⅴ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=620.8?12.2?5.7?4.7?1。水稻各器官吸收不同形态砷的同时,会保持体内As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的平衡。研究结果可为深入认识矿业背景条件下砷在水稻中的富集及形态分布提供参考。     

不同浓度胺鲜酯对籽粒苋富集重金属镉锌的影响

植物生长调节剂具有提高植物富集土壤重金属的能力,从而提高植物修复污染农田土壤的效率。采用盆栽方式,比较叶面喷施不同质量浓度(0、5、10、15 mg·L~(-1))胺鲜酯(DA-6)对籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)生长、富集镉(Cd)和锌(Zn)及土壤有效态Cd和Zn的影响。结果表明,10 mg·L~(-1)处理显著提高籽粒苋植株的生物量;DA-6对籽粒苋根系分布层土壤和根际土pH无显著影响,但能显著提高籽粒苋根际土有效态Cd和Zn含量;DA-6处理的籽粒苋叶、茎和根中Cd含量均呈增加趋势,但仅15 mg·L~(-1)处理能显著提高籽粒苋叶、茎中Cd含量,DA-6处理对籽粒苋根中Cd含量无显著影响;DA-6对籽粒苋叶、茎、根中Zn含量均无显著影响;10 mg·L~(-1)处理能显著强化籽粒苋叶、茎对Cd和Zn的累积量,DA-6处理对籽粒苋根中Cd和Zn的累积量无显著影响;DA-6处理籽粒苋后,除籽粒苋叶中5 mg·L~(-1)处理和10 mg·L~(-1)处理的Zn富集系数显著低于对照外,其它处理的籽粒苋叶、茎、根中Cd和Zn富集系数及运转系数均无显著差异。因此,叶面喷施10 mg·L~(-1)DA-6能显著强化籽粒苋地上部对Cd、Zn的累积量,但DA-6处理对Cd和Zn的富集和运转并无显著促进作用。     

大型蚤对五价砷抗性选择的响应

金属污染对栖息在该环境中的生物具有强大的选择力,生物若能进化出对该金属的抗性则能在该环境中生存下去,否则将会灭绝。人工模拟的选择方法可以用来研究生物对金属的抗性进化。为了探索大型蚤(Daphnia magna)是否能进化出对五价砷(As(Ⅴ))的抗性,采用多代选择的方法对其进行了As(Ⅴ)诱导的抗性响应研究。依据本实验室大型蚤对As(Ⅴ)的96h半致死浓度(4.25 mg·L~(-1)),试验选取As(Ⅴ)亚致死浓度(8.0 mg·L~(-1))对大型蚤进行选择,每代选择30%~50%对As(Ⅴ)耐受性高的大型蚤转移至不加As(Ⅴ)环境下继续繁殖得到下一代,并重复该选择过程至获得第五代(F5)终止试验。以选择组F5代及对照组F5代大型蚤为测试目标,考察其在As(Ⅴ)继续暴露下的存活时间以期获得具As(Ⅴ)抗性大型蚤。结果显示,在F5代中,选择组大型蚤在As(Ⅴ)(8.0 mg·L~(-1))暴露下的存活时间相比对照组显著延长175%,证实了大型蚤对As(Ⅴ)的进化抗性。进一步研究发现,选择组F5代与对照组F5代相比繁殖力下降19.96%,平均每批产仔量降低15.71%。这表明经过五代人工选择后,大型蚤能够进化出对As(Ⅴ)的抗性,而这种抗性的进化伴随以生物适应性参数的降低为代价。另外,大型蚤对这种抗性的获得机制(对As(Ⅴ)的累积和脱毒机制)仍需进一步研究。     

吲哚乙酸和激动素配合施用提高蜈蚣草和龙葵对砷、镉富集的田间试验

植物激素可打破重金属超富集植物的种子休眠、促进发芽和快速生长,从而提高其富集重金属的效率。虽然人工合成的植物生长调节剂在促进超富集植物生长和提高重金属富集方面已取得很多成果,但大多是盆栽试验,大田试验甚少。文章在课题组前期室内盆栽试验筛选出的吲哚乙酸(IAA)和激动素(KT)提高砷(As)超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)砷提取效率的最佳配比(IAA:KT=25 mg·L~(-1):20 mg·L~(-1))基础上,在云南省个旧市大屯镇重金属污染农田分45个小区、喷施2次激素开展IAA和KT配合施用对As超富集植物蜈蚣草和镉(Cd)超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)超富集As和Cd的影响和机理研究。结果表明,大田条件下IAA和KT配合施用能够促进2种超富集植物快速生长,在含Cd为3.12 mg·kg~(-1)、含砷As 98.7 mg·kg~(-1)的农田土壤上,与未施用植物激素的对照相比,25 mg·L~(-1) IAA和20 mg·L~(-1) KT配合施用后,龙葵和蜈蚣草的株高、鲜物质量、地上部和地下部Cd/As含量、Cd/As转运系数和富集系数均显著增加,且龙葵对Cd、蜈蚣草对As的提取效率最高可分别达7.52%和6.06%。第2次喷施激素后,单加KT和激素配合施用条件下,龙葵和蜈蚣草间作时两种植物叶片过氧化物酶(POD)活性均显著增加。逐步回归分析结果表明,龙葵对As、蜈蚣草对Cd的提取效率均与叶片POD活性成显著正相关。因此,叶片保持较高的POD活性对两种超富集植物对Cd和As的提取具有重要意义。     

外源褪黑素对As~(3+)胁迫下水稻种子萌发的影响

本文研究了添加外源褪黑素对As~(3+)胁迫下水稻种子萌发及生理指标的影响。结果表明:添加外源褪黑素能促进As~(3+)胁迫下水稻种子的萌发,提高水稻的发芽势和发芽率,促进水稻幼苗的生长。当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加100μmol·L~(-1)褪黑素能使水稻种子发芽率和总根长比对照分别提高57.1%和50.0%。添加褪黑素能显著提高As~(3+)胁迫下水稻幼苗中抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,并降低水稻幼芽中丙二醛(MDA)的含量。当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加50μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)褪黑素导致水稻幼芽中POD活性比对照处理分别提高57.5%和114.8%,CAT活性提高29.4%和53.8%,SOD活性提高31.5%和56.0%,丙二醛含量比对照处理降低16.5%和31.9%。添加褪黑素也能显著提高As~(3+)胁迫下水稻的根系活力,当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,50、100μmol·L~(-1)褪黑素处理后根系活力比对照分别提高42.4%和124.1%。这说明添加外源褪黑素可缓解As~(3+)胁迫对水稻的脂质过氧化损害,有效降低As对水稻内膜的破坏,显著缓解As污染对水稻的毒害作用。     

外源Mo降低As(Ⅲ)和As(Ⅴ)对水稻的毒性及As的积累

通过溶液培养试验,研究外源添加Mo对2种价态砷(As(Ⅲ)和As(Ⅴ))胁迫下水稻吸收积累Mo和As的影响。结果表明,这2种价态的As对水稻生长均有抑制作用,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)对水稻毒害更明显,添加Mo可缓解As对水稻的毒害。As添加可影响水稻根系和茎叶对Mo的吸收积累,但是不同价态As对Mo积累量的影响不一致。同时,Mo的添加也可以显著地降低水稻根系和茎叶对2个价态As的吸收积累。在100μmol·L~(-1)As(Ⅲ)处理下,添加0.1和0.5 mg·L~(-1)的Mo可导致水稻根系As积累量分别比对照处理降低38.8%和52.8%,茎叶As积累量分别降低5.1%和10.6%;当As(V)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加0.1和0.5 mg·L~(-1)的Mo可导致水稻根系As积累量分别比对照处理降低15.4%和62.4%,茎叶As积累量分别降低11.9%和23.7%。Mo的添加还能显著地降低2种价态As在水稻根系和茎叶中的富集系数。因此,通过施用适量的Mo肥可以用来防治农田As污染,降低As对人体健康的危害。     

镉、铅胁迫对滇杨(Populus yunnanensis)幼苗生长及其光合生理的影响

为探究滇杨(Populus yunnanensis)在Cd、Pb胁迫下的生长及其光合生理反应,采用水培的方式对滇杨幼苗开展胁迫试验。结果表明,在Cd胁迫下,滇杨株高无显著变化,总根长显著降低,地径在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著增加;在Pb胁迫下,滇杨株高、总根长均显著降低,地径则在Pb浓度为50和100μmol·L~(-1)时显著增加。Cd、Pb胁迫下丙二醛含量随着胁迫浓度增加而上升,总酚含量仅在胁迫浓度为100和200μmol·L~(-1)时显著提高。200μmol·L~(-1) Cd处理、100和200μmol·L~(-1) Pb处理的叶绿素含量显著低于对照。PSⅡ最大光化学效率和PSⅡ潜在活性仅在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著低于对照。在Cd胁迫下,滇杨的净光合速率随着胁迫浓度的增加而降低,而在Pb胁迫下,净光合速率则随着胁迫浓度的增加先升后降。滇杨在Cd浓度为50μmol·L~(-1)时耐受性最强,在Pb浓度为100μmol·L~(-1)时耐受性最强,滇杨对Cd的耐受性强于Pb。     

硅促进水稻种子萌发及缓解幼苗砷毒性的效应研究

通过As~(Ⅲ)胁迫下水稻种子的发芽试验和幼苗毒性试验,研究了外源硅对水稻种子发芽率、幼苗生长的影响及其缓解幼苗砷毒性的效应。外源硅的2种处理方式为种子萌发时添加外源硅(Si1)和采用硅处理液浸种(Si2)。结果表明,发芽时介质中As浓度达到10 mg·L~(-1)时显著抑制水稻种子萌发(P0.05),发芽率仅为80%,但是Si1和Si2处理下发芽率则提高到97%和100%,这说明外源硅可促进砷胁迫下水稻种子萌发;砷浓度≥5 mg·L~(-1)时,Si1和Si2处理均可提高水稻的相对幼苗高度和根耐性指数,提高幅度分别为6.00%~16.8%和57.9%~77.0%、7.10%~23.5%和54.2%~61.2%,并且降低了水稻幼苗砷含量,降低幅度分别为17.8%~21.4%和31.0%~49.1%。这说明外源硅处理可促进砷胁迫下水稻幼苗的生长;不同砷浓度处理与水稻芽长、根长及幼苗干重之间存在"S"型的剂量-效应关系,且外源硅显著提高了相应的EC50,缓解了砷对水稻幼苗生长的毒性。综上所述,砷胁迫下水稻种子萌发时添加外源硅或采用硅处理液浸种均可促进水稻种子萌发和幼苗生长,并降低了幼苗砷累积和缓解砷对水稻幼苗的毒性。     

NaCl胁迫下苋菜中镉的亚细胞分布及转运研究

中国大面积的农田土壤面临盐渍化和重金属的双重污染。探索盐分胁迫下作物可食部分的重金属累积特征将为保障农产品安全提供科学依据。本文主要从镉的亚细胞分布和离子选择性角度探讨盐分胁迫对苋菜（Amaranthus mangostanus L.）镉转运过程的影响。本试验采用水培苋菜的方式,添加不同质量浓度（0、2.5、5.0、7.5和10.0 g·L-1）NaCl和3.0μg·L-1Cd处理,测定台湾白苋菜（耐盐型）和尖叶青苋菜（敏感型）根、茎、叶中Cd和Ca的亚细胞质量分数变化。Cd的亚细胞组分质量分数由大到小顺序均为：细胞壁（FI）>细胞器（FII）>>细胞液（FIII）。NaCl胁迫下,苋菜根、茎、叶中细胞壁（FI）和细胞器（FII）Cd质量分数总体显著下降,下降幅度为16%~71%,胞液（FIII）Cd质量分数基本不变,这主要和Na的竞争吸附和吸收有关。同时耐盐型台湾白苋菜根细胞器,茎、叶细胞壁和细胞器Ca质量分数总体下降,下降范围为20%~70%。敏感型尖叶青苋菜根、茎细胞壁和细胞器组分Ca质量分数均显著下降,叶细胞壁Ca质量分数下降幅度高达80%,说明细胞壁和质膜的生理结构和组成可能发生了变化;另一方面,苋菜的运输选择性比例TSK. Na(根-茎)、TSCa. Na(根-茎)和TSMg. Na(根-茎)显著下降,下降幅度达50%以上,TSK. Na(茎-叶)、TSCa. Na(茎-叶)和TSMg.Na(茎-叶)相较对照急剧上升,上升幅度均在44%以上,表明苋菜根部K、Ca、Mg向茎转移的选择性减弱;而茎向叶转移的选择性增强。苋菜细胞组成和离子选择性的变化使根、茎中细胞壁和细胞器对Cd的截留能力变差,Cd向地上部转移的比例增大,Cd在苋菜的转运系数TF(根-茎)、TF(茎-叶)较对照处理呈现不同程度的上升。台湾白苋菜的TF(根-茎)大于尖叶青苋菜,而TF(茎-叶)小于尖叶青苋菜,表明敏感型苋菜茎细胞对Cd截留能力较强,而耐盐型苋菜根细胞对Cd的截留能力较强。