镧对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

选择10mg·L-1La(N03)3作为生物调控因子,通过营养液培养实验,研究了水稻(Oryza sativa L.)幼苗在遭受镉胁迫(50mg·L-1和100mg·L-1两种CdCl2处理)后,稀土元素镧对抗氧化酶(SOD和CAT)活性、脂质过氧化产物MDA含量、质膜透性、叶绿素质量分数、根系活力、幼苗生长及镉质量分数等生理生长指标的影响,以探讨稀土在重金属胁迫下对作物的防护效应。研究结果表明:水稻幼苗遭受镉胁迫的初期,镧对提高SOD和CAT的活性,降低MDA含量和质膜透性,提高叶绿素质量分数和根系活力有明显的正效应,但是随着镉胁迫程度的加重和胁迫时间的延长,这种作用开始下降,最后甚至与镉发生协同作用,不仅不能缓解镉对水稻幼苗的毒害,反而更加剧了镉对水稻幼苗的毒害,这说明适量的稀土元素对重金属胁迫下植物生长有一定的防护效应,但是这种效应与重金属胁迫的浓度大小、胁迫的时间长短有着密切的关系。此外,镉在水稻幼苗体内的富集规律是:根系>地上部,镉的富集与各处理组镉浓度之间有比较明显的剂量效应关系,但是,镧处理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的质量分数。     

龙葵和茄子幼苗对镉胁迫的生理响应

采用营养液培养法研究了镉胁迫条件下龙葵和茄子幼苗的生长及生理响应.结果表明:镉胁迫使龙葵和茄子幼苗生长受到不同程度影响.龙葵在镉浓度低于50 μM条件下,地上部干物质量仅下降15.48%%(P＞0.05),根系干物质量在镉浓度低于100 μM下增加111.11%(P<0.05),根系活力也呈先升后降的趋势;茄子地上部干物质量和根系活力在所有镉处理下均低于对照,根系干物质量在镉浓度高于25 μM时即呈现下降趋势,降幅达47.06p.59%,茄子对镉胁迫的耐受性相对较弱.镉胁迫还导致龙葵和茄子幼苗叶片色素含量降低,叶片相对电导率、MDA含量和可溶性糖含量增加,SOD、POD、CAT变化不一致.龙葵叶片SOD活性随镉胁迫程度的增加先增高后降低,POD和CAT活性基本上表现为逐渐上升趋势,而茄子叶片中SOD活性逐渐下降,POD逐渐上升,CAT呈先降后升又降的变化规律,龙葵体内的3种抗氧化酶对镉胁迫起到较强的抗氧化保护作用.     

外源亚精胺对镉胁迫下黑麦草的生理调控效应

为解决植物修复重金属污染时遇到的耐性受损和低生长量等问题,研究了外源亚精胺(spermidine, Spd)对黑麦草镉(cadmium, Cd)胁迫的缓解效应。采用水培试验,在0、5和10 mg·L^-1 Cd处理的基础上,添加0.1 mmol·L^-1 Spd,定量考察分析了Spd对黑麦草生长发育、抗氧化能力和Cd积累特征的影响。结果显示,Cd处理显著抑制了黑麦草的生长和生理耐性。Cd浓度为10 mg·L^-1时,添加Spd使黑麦草生物量与耐性指数(tolerance index, TI)分别显著提高了20.90%和20.89%,叶绿素(a、b和a+b)含量显著提高了24.05%～46.11%。Spd还可抑制叶片内氧化产物丙二醛(malondialdehyde,MDA)和过氧化氢(hydrogen peroxide,H₂O₂)的积累,使其含量分别降低16.73%和16.45%;对抗氧化系统指标的影响则不一致,其中过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superox...     

镉胁迫下铵态氮对春小麦光合生理特性的影响

为了研究铵态氮肥在缓解镉毒害对植物影响方面的作用,减少镉的危害,试验采用盆栽方法模拟镉污染农田,以辽春10号小麦Triticum aestivum为试材,无氮无镉的处理（H0）作为对照,设置5个铵态氮施用水平,即0（CH0）、75（CH1）、150（CH2）、225（CH3）和300（CH4）kg·hm-2,研究不同施氮量下铵态氮肥对小麦光合生理特性的影响。结果表明：与无氮无镉处理相比,无氮镉胁迫处理极显著地（P〈0.01）抑制了小麦叶片净光合速率（Pn）、叶片气孔导度（Gs）、胞间CO2体积分数（Ci）、蒸腾速率（Tr）和Hill反应活力,但对小麦叶绿素含量和叶绿体Ca2＋/Mg2＋-ATPase活性的抑制作用不显著（P〉0.05）;小麦叶片Gs,Ci和Tr随着施氮量增加逐渐升高,而小麦叶片Pn、叶绿素含量、Hill反应活力和叶绿体Ca2＋/Mg2＋-ATPase活性呈现先升高后降低的趋势,从净光合速率角度看,225 kg·hm-2施氮水平（CH3）氮的解毒作用最佳。     

植物镉耐性/富集基因的筛选方法

植物耐受/富集镉（Cd）是一个复杂的过程,涉及转运蛋白家族、螯合蛋白家族、抗氧化系统等多个方面的参与。文章综述了植物Cd耐性/富集基因的筛选方法,包括抗性表达文库、Cd抗性突变体的图位克隆、基因差异表达、电子克隆。筛选Cd抗性植物cDNA酵母表达文库可鉴定与金属束缚、隔离及外排相关的膜转运蛋白;筛选重金属敏感拟南芥突变体和图位克隆突变基因可鉴定与谷胱甘肽和植物螯合肽合成相关的酶;第二代测序技术、基因差异表达分析则是鉴定Cd响应基因以及揭示金属型植物与非耐性植物表型差异分子基础的有效方法;电子克隆也被应用在模式植物中鉴定重金属转运蛋白家族的编码基因。在此基础上,简述了Cd耐性/富集基因在改良植物Cd耐性或富集上的应用。     

土壤外源甲基叔丁基醚胁迫对玉米幼苗生理生化特性的影响

以大宗作物玉米作为试验对象,通过盆栽试验,研究外源甲基叔丁基醚(MTBE)污染胁迫对玉米幼苗生长及几项生理生化指标的影响.结果表明,在0～500mg·kg-1范围内,玉米幼苗未产生明显的毒害作用.土壤中MTBE浓度≤5mg·kg-1,玉米幼苗生长未受影响,在高浓度下(50 mg·kg-1和500 mg·kg-1).生长受到不同程度的抑制,株高降低36.4%,根干重减少16.6%～34%,地七部分十重减少了46%～59%,根冠比增加,并达到显著水平.叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均呈现下降的趋势,叶绿素a/b值由对照组2.92降低到1.98,达到极显著水平(P<0.01).低浓度MTBE污染对玉米幼苗生理生化指标没有明显的抑制作用,随着土壤MTBE污染程度的加剧,玉米幼苗细胞膜透性逐渐增加,SOD活性逐渐提高.玉米幼苗MDA、CAT和POD对MTBE胁迫的响应表现出相似的规律,累积峰值出现在50 mg·kg-1MTBE污染水平下.低浓度MTBE污染,叶片中MDA、CAT和POD没有明显变化,高浓度的MTBE污染则诱导酶活性升高,表明氧化胁迫程度增加.但当MTBE浓度达到500 mg·kg-1,由于过多的H2O2或MTBE积累引起MDA、CAT和OPOD酶活性下降.综合生物量变化及抗氧化酶的响应结果,认为玉米幼苗具有一定的抵御MTBE伤害的应答防御系统.     

镉胁迫对吊兰生长与土壤酶活性的影响

选用观赏植物吊兰进行盆栽试验,研究了吊兰对Cd的耐性、高浓度Cd胁迫对土壤酶活性以及土壤有效态Cd含量的影响.结果表明,随着Cd浓度的不断提高,脲酶活性显著下降.过氧化氢酶和蔗糖酶活性在Cd浓度为10 mg.kg-1的时候均达到了顶峰,而土壤磷酸酶活性则在Cd浓度为50 mg.kg-1的时候最大.4种土壤酶对重金属的敏感顺序为:脲酶>磷酸酶>蔗糖酶>过氧化氢酶.吊兰对Cd具有很强的耐性,在1500 mg.kg-1Cd胁迫浓度范围内,吊兰对Cd的耐性指数均大于50%.土壤有效态Cd与土壤Cd添加量和土壤酶活性呈显著相关性,可将土壤有效态Cd含量和土壤酶活性这两类指标作为镉污染土壤的评价指标.     

镉胁迫对大豆花荚期生理生态的影响

为了探讨重金属胁迫对大豆繁殖期生理生态的影响,采用盆栽试验方法,研究了Cd2+胁迫对五月王和日本青两个大豆品系花荚期植株生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD),活性、过氧化物酶(POD),活性和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:(1)低质量分数Cd2+胁迫对2个大豆品系的花荚期植株生物量和植株高度均具有促进作用,但随着Cd2+质量分数的增加转而抑制大豆植株的生物量和高度的增加,且质量分数越高其抑制作用越明显.(2)不同质量分数Cd2+处理对花荚期大豆叶片叶绿素合成具有刺激效应,两个大豆品系结荚期的叶绿素含量随胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋势.(3)短时间、低质量分数的Cd2+胁迫能增强大豆花荚期SOD活性,长时间、高质量分数的Cd2+胁迫能抑制大豆花荚期SOD活性.(4)随着Cd2+质量分数增加,五月王和日本青结荚期POD活性逐渐升高,但其时间效应有差异;随着胁迫时间的延长,日本青花荚期POD活性稳步提高,而五月王在长时间、高质量分数Cd2+胁迫下POD活性降低.(5)随着Cd2+质量分数和胁迫时间的递增,大豆MDA含量呈"先升后降"趋势.(6)大豆五月王和日本青花荚期对Cd2+耐受性存在较大差异,这主要是由二者的遗传学因素不同决定的而不是环境因素.     

镉胁迫下杂交稻2品种幼苗的抗性及镉含量的差异

以“两优培九”、“汕优63”杂交稻三叶期幼苗为材料，比较了镉胁迫对生长量，及光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性、丙二醛(MDA)含量、光合速率、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOl9)活性的影响及不同器官镉含量的变化。镉胁迫条件下，与“汕优63”相比较，“两优培九”幼叶光合速率和PSⅡ电子传递活性降低幅度较小，生长量较高；“两优培九”保护酶系统活性较高，MDA含量升高幅度较小；“两优培九”地上部分镉含量较低、根系含量较高。镉胁迫条件下，与“汕优63”相比较，“两优培九”根系的生长速率较高，抗镉胁迫的能力较强。     

几种湿地植物对重金属镉胁迫的生理生化响应

通过水培试验研究了不同质量浓度的重金属镉(0、20、30、40、50、60 mg·L-1)胁迫对水生美人蕉(Canna glauca)、红蛋(Echinodorus osiris)、风车草(Cyperus alternifolius)、彩叶草(Coleus blumei benth)等湿地植物体内丙二醛、脯氨酸、镉的含量以及细胞膜的透性变化的影响,探讨了镉胁迫下不同湿地植物对镉的生理生化响应和耐受能力,为应用人工湿地处理含镉废水提供依据.研究结果表明,在镉胁迫下4种供试植物叶片的丙二醛含龟和膜透性增加,并且试验条件下,培养液中镉质量浓度越高植物叶片中阿二醛细胞膜透性也越高;植物叶片中脯氨酸质量分数变化则有所不同,培养液中镉质最浓度处于0～40 mg·L-1时,脯氨酸质量分数随着镉质量浓度增加而增加,镉质量浓度高于40 mg·L-1,脯氨酸质量分数随着镉质量浓度的增加而降低.不同湿地植物对镉胁迫响应也显著不同,丙二醛含量、脯氩酸质量分数和细胞膜透性大小为:彩叶草>风车草>红蛋>美人焦.由此可见,4种供试植物耐受镉害的能力依次为:美人蕉>红蛋>风车草>彩叶草.美人蕉和红蛋在含镉废水人工湿地生态上程修复中具有很好的应用前景.     

镉胁迫对不同砧穗组合葡萄植株镉吸收规律和果实品质的影响

以3年生盆栽不同砧穗组合葡萄植株为供试材料,加入氯化镉（CdCl2）以模拟成15mg·kg-1Cd2＋的Cd污染土壤,研究镉在不同砧穗组合葡萄植株内的吸收和分配规律以及对果实品质的影响。结果表明：Cd在不同组合葡萄植株的积累浓度由高到低顺序均为：根系〉茎〉叶片〉果实,不同组合葡萄植株镉含量和果实品质存在显著的差异。所有葡萄植株的果实Cd积累质量分数均低于我国绿色食品Cd限量标准（0.03mg·kg-1,FW）,然而自根苗果实Cd质量分数（0.028mg·kg-1,FW）非常接近0.03mg·kg-1FW,嫁接葡萄植株果实的Cd含量均显著低于自根苗,大约为自根苗的20%～86%,Y/华佳8号、Y/SO4和Y/5BB葡萄果实的Cd含量较低。嫁接降低了葡萄果实中的Cd含量,从一定程度上减轻了人类的Cd暴露风险。不同组合葡萄植株果实的品质存在差异,嫁接提高了Cd胁迫下葡萄果实的可溶性糖（Y/SO4除外）和花青苷含量,降低了可滴定酸含量,提高了果实品质。     

Characterisation of early responses to cadmium in roots of Salix matsudana Koidz

This study deals with the characterisation of early responses of roots of Salix matsudana in respect to oxidative stress, subcellular distribution, and chemical forms when exposed to 50 μmol/L Cd. Within 12 h, the root length is reduced and the contents of O₂^??, H₂O₂, and malondialdehyde are increased by 49%, 43%, and 35%. Cd is mainly retained in the cell walls; small amounts are distributed into other cell organelles. The largest proportion of Cd is found in the NaCl extractable, pectate-, and protein-integrated fraction.     

Tissue-specific stress and hepatic DNA damage in Pelteobagrus fulvidraco caused by low concentrations of cadmium

Physiological stress and DNA damage in Pelteobagrus fulvidraco induced by continuous exposure to cadmium at concentrations of 170 and 1700 µg/L for up to 28 days was evaluated. The activities of acetylcholinesterase and monoamine oxidase in brain tissue, Na⁺-K⁺-ATPase and glutathione in gill tissue, and superoxide dismutase and catalase in liver tissue were measured. In studying random amplified polymorphic DNA to evaluate cadmium-induced hepatic genotoxicity, both the appearance of new bands and the disappearance of existing bands were observed, as well as increased levels of monoamine oxidase and Na⁺-K⁺-ATPase and decreased activities of antioxidant enzymes. The results suggest that continuous exposure to cadmium at the studied levels can induce biochemical and physiological changes and DNA damage in P. fulvidraco.     

Rice seedlings under cadmium stress: effect of silicon on growth,cadmium uptake,oxidative stress,antioxidant capacity and root and leaf structures

In this study, the effect of silicon (Si) addition on cadmium (Cd) toxicity in rice seedlings was investigated. After a series of screening experiments, 50 μmol·L^?1 of Cd and 10 μ mol·L^?1 of Si were selected. Treatment of rice seedlings with Cd (50 μ mol·L^?1) resulted in significant accumulation of this metal in roots and shoots. The data revealed that accumulation of Cd resulted in oxidative stress in rice seedlings as evidenced by increased accumulation of hydrogen peroxide (H₂O₂) and malondialdehyde (MDA; a peroxidation product of lipids). However, addition of Si (10 μ mol·L^?1) together with Cd prevented accumulation of Cd, H₂O₂ and MDA. Antioxidant capacity was decreased by Cd but enhanced by Si addition. Cd decreased the length and frequency of root hairs, stomatal frequency, and distorted leaf mesophyll cells and vascular bundles. However, addition of Si together with Cd reduced these abnormalities. The results showed that addition of exogenous Si protected rice seedlings against Cd toxicity by preventing Cd accumulation and oxidative stress (H₂O₂ and MDA accumulation) by increasing Si accumulation and antioxidant capacity, which maintained the structure and integrity of leaf and root.     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻(Oryza sativa L.)根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23～184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0.92%～14.8%、1.61%～16.3%、2.57%～20.3%、1.52%～17.2%和3.71%～32.8%,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2.55%～31.2%、1.44%～21.4%、1.78%～27.2%、2.16%～23.4%和8.14%～52.9%;此外,23～184μmol·L-1的镨处理对直径≤1.0mm的根长和根表面积、直径0.5mmD≤1.0mm的根体积影响较大,其分别提高了0.9%～24.3%、1.9%～32.6%、0.4%～33.2%,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻（OryzasativaL．）根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23—184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0．92％～14．8％、1．61％～16．3％、2．57％～20．3％、1．52％-17．2％和3．71％～32．8％,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2．55％-31．2％、1．44％～21．4％、1．78％～27．2％、2．16％～23．4％和8．14％～52．9％;此外,23．184μmol·L-1的镨处理对直径≤1．0mm的根长和根表面积、直径0．5mm〈D≤1．0mm的根体积影响较大,其分别提高了0．9％～24．3％、1．9％。32．6％、0．4％～33．2％,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。     

逆境下植物叶性状变化的研究进展

介绍了逆境下植物叶性状变化的研究进展。在逆境下,植物的叶片形态、解剖构造和内含物质等方面产生变化或特化,以保证植物正常的生命活动。解剖构造与树木的抗旱性关系密切,渗透调节是一个重要的抗旱性和抗盐性机制。植物为了减少虫害的发生,采用防卫和逃避相结合的策略保护自己。叶片中午受到强光胁迫时存在明显的＂避光运动＂,栅栏组织的叶绿体通过不同的运动排列方式来调整对光辐射的吸收,减少光胁迫。植物在阴蔽的环境中,通过大的叶面积等方式保证在弱光条件下充分利用光能。在干旱和盐胁迫下,叶片变小或消失,叶片表皮角质化,在叶片或细胞外形成一些机械组织,叶肉质化,白天叶片气孔关闭等方式增加耐盐性。多年生落叶树木和不落叶的植物通过不同的方式增加抗寒力。基因对叶性状的影响尚有争议。叶性状的差异可能是对不同环境的反映,或者是它们的年龄和基因引起的。最后,对叶性状的研究前景作了展望。     

镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生理特性的影响

为了解植物根系对重金属镉的反应,以水稻秀水63和秀水09为试验材料,采用溶液培养方法,研究不同浓度镉(0、1、5、10、25、50、100 μmol·L~(-1))对水稻幼苗根系形态和部分生理特性的影响.结果表明:1 μmol·L~(-1)镉处理对2个水稻品种根系生长有一定的促进作用,表现为植株干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力均略有升高.但随着镉浓度(5～100 μmol·L~(-1))增加,表现出一定的抑制效应,与对照相比,秀水63和秀水09分别在10 μmol·L~(-1)和25 μmol·L~(-1)镉处理时的根系干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力明显受到抑制,而根系平均直径、质膜透性均有所增加.不同浓度镉胁迫对两个水稻品种直径≤1.5 mm的根系生长影响最大,其中高于10 μmol·L~(-1)镉胁迫下,秀水63直径≤1.5 mm根系长度、根系表面积和根系体积分别降低了11.89%～55.39%、10.77%～57.27%和18.37%～67.35%,秀水09分别降低了6.84%～40.48%、8.55%～42.79%和16.50%～52.42%.本实验结果表明,2个水稻品种对镉胁迫存在着一定的差异,秀水09对Cd胁迫的耐受能力要强于秀水63.     

Correlations between physiological responses of four aquatic plant species and river water quality

The Jiushanwai channel is located in the Lucheng district of Wenzhou City, China. Four aquatic plant species (Canna indica, Cyperus alternifolius, Myriophyllum verticillatum, and Lythrum salicaria) were planted on floating-beds constructed in a north-south layout along this channel. Five sites were sampled during spring, summer and autumn. The physiological characteristics (content of chlorophyll and soluble protein, activity of peroxidase and catalase) of the plants and the corresponding water quality were determined and correlations between these indices were analysed. The physiological indices of the plants and water quality changed regularly at the five sampling sites. Myriophyllum verticillatum was the most sensitive species to water quality changes, whereas Lythrum salicaria was least sensitive. Of the physiological indices examined, soluble protein content was most sensitive to water quality changes. The physiological indices of M. verticillatum are deemed to be most suitable to indicate river water quality.     

The role of root organic acids in the tolerance of Festuca rubra to zinc,lead and cadmium

Abstract

Festuca rubra L. plants are pseudometallophytes colonizing abandoned Pb/Zn mine areas, successfully employed in phytostabilization. To study the contribution of low-molecular weight organic acids to metal tolerance, F. rubra plants were grown for three months in hydroponics with Cd (1.8, 18 and 36 µmol?L^?1), Pb (50, 250 and 500?µmol?L^?1) and Zn (0.3, 3 and 6?mmol?L^?1), separately, and in ternary combination (18?µmol?L^?1 Cd + 250?µmol?L^?1 Pb + 0.3?mmol?L^?1 Zn). The roots retained most of the metals but their distribution from shoot to root was altered when the plants were treated with the ternary combination. The main organic acids in roots were citrate and malate. At the lowest concentrations, the metals caused small reductions in biomass, had no effects on photosynthetic pigments nor on malondialdehyde, but led to increases in root organic acids. At higher concentrations, phytotoxic responses were observed, associated with a decline of citrate and malate in the roots.