农用纳米二氧化硅载体对作物生长影响的研究

近年来,纳米二氧化硅在农业中的应用越来越广泛,评价纳米二氧化硅对农作物生长的影响日益迫切。该文采用了经典的幼苗根伸长试验,研究了纳米二氧化硅(平均尺度14.0 nm,NP-Si)对卷心菜、胡萝卜和黄瓜3种蔬菜生长的影响;同时研究了亚微米二氧化硅(MP-Si,平均尺度为667.6 nm)对蔬菜生长的影响以作对比。结果显示,NP-Si对这3种蔬菜幼苗的生长均具有促进作用,且在脱离了NP-Si的接触后,此促进作用在实验周期内没有逆转;而MP-Si对蔬菜幼苗的生长无影响。多环芳烃菲的吸附将NP-Si对这3种蔬菜幼苗的促生长作用改变为抑制作用。FTIR的测定表明,多环芳烃菲的吸附前后,NP-Si的红外光谱有所不同。研究结果表明:(1)NP-Si对农作物生长的影响不仅仅来源于其纳米的尺度,还与其表面吸附的物质有关;(2)纳米材料表面的吸附作用及吸附的物质是在纳米材料对农作物生长影响的研究中必须考虑的重要因素。     

纳米氧化锌、硫酸锌和AM真菌对玉米生长的影响

纳米氧化锌(Zn O)是应用最为广泛但具有一定生物毒性的金属型纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能改善宿主植物矿质营养和增强宿主植物抗逆性,但纳米Zn O和其他锌污染物之间的关系以及AM真菌对其生物效应的影响目前尚不清楚.通过温室盆栽试验,研究了单一或复合施加纳米Zn O、ZnSO_4(500mg·kg~(-1))时接种AM真菌Funneliformis mosseae BEG 167对玉米生长的影响.结果表明,纳米Zn O对AM真菌侵染和玉米植株生长有一定抑制作用,表现出植物毒性,且与同浓度(500 mg·kg~(-1))下的ZnSO_4作用类似.与非菌根对照相比,接种AM真菌降低了玉米植株的Zn含量或Zn吸收量,且在复合处理中对玉米生长表现出较好的促生作用.结果首次表明,纳米ZnO与ZnSO_4在生物毒性上存在复杂的交互作用,而接种AM真菌在二者复合污染时对玉米具有一定的保护作用.     

臭氧对水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

采用 OTC- 1型开顶式气室研究臭氧对不同生育时期水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响 .实验结果表明 ,随着臭氧浓度增加 ,水稻叶片叶绿素含量、叶绿素 a/b值下降 ,膜相对透性和丙二醛 (MDA)含量上升 ,过氧化物酶 (POD)活性逐渐上升 ,过氧化氢酶 (CAT)、超氧化物歧化酶 (SOD)活性开始被诱导上升 ,当浓度达到 200 nl· L^-1时反而下降 .叶绿素含量及叶绿素a/b值与 MDA含量呈显著负相关 ,膜透性与 MDA含量呈显著正相关 ,叶绿素含量与 POD活性呈负相关 .臭氧造成活性氧的产生和清除之间的失衡 ,加剧了膜脂过氧化作用 ,对水稻的膜系统产生了危害 ,降解叶绿素 ,加速叶片的老化 .     

氟化氢对植物抗氧化酶活性的影响

采用人工熏气方法研究ＨＦ污染条件下大豆和菜豆叶片中４种抗氧化酶的活性变化，结果表明它们对氟的敏感性差异很大：超氧化物歧化酶最为敏感，抗坏血酸过氧化物酶和非特异性过氧化物酶次之，而过氧化氢酶活性基本无变化，就两种供试植物而言，大豆的抗氧化酶对氟更为敏感；就植物生长阶段而言，开花期的抗氧化酶对氟的敏感性较苗期为大。在此基础上提出，氟污染环境中植物ＳＯＤ、Ａ－ＰＯＤ和Ｎ－ＰＯＤ的活性受抑与植物氟害有关。     

硅对过量锰胁迫下水稻根系抗氧化系统和膜脂质过氧化作用的调控机理

揭示Mn胁迫下Si对水稻根系抗氧化系统的影响机制,可为减轻水稻Mn毒害提供重要的理论依据和技术支持.因此,本研究通过水培试验,采用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻根系抗氧化系统的影响.结果表明,在Mn胁迫下,敏感品种新香优640(XXY)根系的超...     

石油污染土壤对玉米生长的影响及其生态毒性研究

以胜利油田石油污染土壤为供试土壤,通过温室盆栽试验,研究了四个不同浓度石油污染处理(0％,1％,5％和10％)对玉米生长的影响,测定了土壤呼吸强度以及一系列的土壤酶指标和植物指标.结果表明:试验土属滨海盐碱土.在盐碱化和石油污染的双重胁迫下,玉米的发芽率随着土壤石油烃浓度的升高呈先减小后增大的趋势,其根长、叶片数和植物...     

呋喃丹对植物幼苗生长和生理过程的影响

将不同剂量的呋喃丹施入棉花、玉米、小麦及水稻幼苗进行水培试验。结果表明,当呋喃丹浓度≤10ppm时对作物均无影响;对棉苗的生长和玉米叶片叶绿素形成有促进作用;对玉米离子外渗、TTC还原力和LDR无影响。盆栽试验施入75kg/ha。(折算,3％含量)以下的呋喃丹对棉苗的生长、离子外渗和光合速率均无影响。实验结果证明,呋喃丹对作物毒性低,在一般田间施用量下,对作物生长和某些生理功能无不良影响。     

丛枝菌根影响纳米ZnO对玉米的生物效应

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)能被植物吸收、积累,随食物链进入人体而引起健康风险.丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可与陆地生态系统中绝大多数高等植物互惠共生,可能影响ENPs的生物效应.在温室土壤盆栽条件下研究了施加不同水平纳米ZnO(0、500、1000、2000、3000 mg·kg-1)和接种AM真菌Acaulospora mellea对玉米生长和营养状况的影响.结果表明,随土壤中纳米ZnO施加水平的增加,菌根侵染率和玉米生物量均呈降低趋势,根系总长、总表面积及总体积降低,植株体内Zn含量和吸收量逐渐增加,地上部分P、N、K、Fe、Cu吸收量逐渐降低.与对照相比,接种AM真菌均促进玉米的生长,改善P、N、K营养,根系总长、总表面积及总体积增加,并在施加纳米ZnO时增加Zn在玉米根系中的分配比例.本结果首次表明,土壤中纳米ZnO对丛枝菌根具有一定毒性,而接种AM真菌能够减轻其毒性,对宿主植物起到保护作用.     

细胞分裂素类物质对镉胁迫下玉米幼苗生长和抗氧化酶活性及脯氨酸含量的影响

采用水培试验,研究了镉胁迫下喷施细胞分裂素类物质6-苄氨基嘌呤(6-BA)和激动素(KT)对玉米幼苗生长、叶片叶绿素含量、脯氨酸含量、植株镉含量和活性氧清除酶活性的影响.结果表明,与单纯镉胁迫相比,喷施6-BA和KT提高了玉米幼苗的生物量、根和地上部镉含量、叶绿素和脯氨酸含量,降低了叶片丙二醛(MDA)含量,促进了叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的升高,但对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响不明显.说明细胞分裂素类物质6-BA和KT可缓解镉胁迫对玉米幼苗的伤害,其机制可能与细胞分裂素物质能维持叶绿素稳定、刺激细胞内H2O2清除酶类活性及促进脯氨酸积累有关.当6-BA浓度在0～20mg·L-1之间时,其对玉米幼苗镉胁迫的缓解效应随喷施浓度的提高而增强,而KT的最适喷施浓度为70mg·L-1.     

臭氧胁迫对冬小麦光合作用、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

在大田试验的条件下,利用开顶式气室(OTC)研究了臭氧胁迫对冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期)光合作用、膜脂过氧化以及抗氧化系统的影响.结果表明,在150nmol·mol-1O3浓度范围内,随着O3浓度的升高和熏气时间的增加,冬小麦叶片总叶绿素、叶绿素a和b含量总体降低,但孕穗和扬花期T1处理组总叶绿素和叶绿素a含量较CK组有所升高;气孔导度(Gs)开放受到影响,单位叶片面积活性降低,胞间CO2浓度(ci)和气孔限制值(Ls)呈波动变化.同时,冬小麦启动了自我保护机制,具体表现为SOD(超氧化物歧化酶)活性先快速升高而后逐渐下降,POD(过氧化物酶)活性呈先下降而后快速升高的变化趋势;从拔节期到扬花期以及从灌浆期1到灌浆期2,CAT(过氧化氢酶)活性表现为先快速升高而后"相对降低",MDA(丙二醛)含量则持续升高;类胡萝卜素含量先升高后下降,单位叶片面积热耗散增加.结果表明,抗氧化酶并不能完全消除冬小麦体内过多的活性氧,造成活性氧积累,进一步加剧了膜脂过氧化作用,导致膜透性增加,叶绿素降解,净光合速率降低,加速冬小麦叶片的老化.     

Determination of the mechanism of photoinduced toxicity of selected metal oxide nanoparticles (ZnO, CuO, Co3O4 and TiO2) to E. coli bacteria

Cytotoxicity of selected metal oxide nanoparticles(MNPs)(ZnO,CuO,Co 3 O 4 and TiO 2)was investigated in Escherichia coli both under light and dark conditions.Cytotoxicity experiments were conducted with spread plate counting and the LC 50 values were calculated.We determined the mechanism of toxicity via measurements of oxidative stress,reduced glutathione,lipid peroxidation,and metal ions.The overall ranking of the LC 50 values was in the order of ZnO < CuO < Co 3 O 4 < TiO 2 under dark condition and ZnO < CuO < TiO 2 < Co 3 O 4 under light condition.ZnO MNPs were the most toxic among the tested nanoparticles.Our results indicate depletion of reduced glutathione level and elevation of malondialdehyde level correlated with the increase in oxidative stress.Released metal ions were found to have partial effect on the toxicity of MNPs to E.coli.In summary,the dynamic interactions of multiple mechanisms lead to the toxicity of the tested MNPs to E.coli.     

碳纳米管负载TiO2对1,2,4-三氯苯的光降解研究

碳纳米管负载TiO2复合光催化剂与纳米TiO2光催化剂对1,2,4-三氯苯的光催化降解效果,及降解动力学的研究结果表明,复合光催化剂比纳米TiO2有更好的光催化降解效果,经254 nm紫外光辐照60 min后,使用复合光催化剂的1,2,4-三氯苯降解了70%,而使用纳米TiO2为催化剂的1,2,4-三氯苯仅降解了51%...     

锑胁迫下丛枝菌根真菌对玉米生长与锑吸收及抗氧化酶的影响

为了探讨AM(arbuscular mycorrhizal,丛枝菌根)真菌在Sb(锑)胁迫下对农作物生长及吸收Sb的影响,采用盆栽试验研究了在不同Sb添加量[即w(Sb)分别为0、500、1 000 mg/kg]下,接种AM真菌对玉米植株生物量以及N、P和Sb的吸收、膜脂过氧化[MDA(丙二醛)]和抗氧化酶活性的影响.结果表明:随着土壤中Sb添加量的增加,玉米植株的生物量、w(TN)和w(TP)均呈显著下降趋势,植株体内的w(Sb)和Sb积累量、MDA含量、CAT(过氧化氢酶)以及POD(过氧化酶)活性均显著上升.与未接种组相比,接种AM真菌显著促进了玉米植株的生长,提高了玉米植株地上部分的w(TN)和w(TP).在3个Sb添加量处理下,接种显著增加了玉米植株地下部分的w(Sb)、地上和地下部分的Sb积累量以及地上部分的CAT活性,增幅分别为8.90%~23.30%、18.87%~28.37%、27.68%~78.95%及14.92%~88.52%;同时,接种降低了玉米植株中Sb的转运率、玉米植株地上部分的w(Sb)和MDA含量,在1000 mg/kg Sb添加量下差异达显著水平,三者分别降低了36.35%、22.81%和24.29%.研究显示,在Sb污染环境下,接种AM真菌能够减轻玉米植株膜脂过氧化程度,在提高玉米植株地下部分w(Sb)的同时,也会降低Sb向地上部分的转运,减轻Sb对玉米的毒害作用.      

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.     

镉胁迫下外源壳聚糖对小麦幼苗生理特性、抗氧化能力及镉吸收的影响

为探究壳聚糖（CTS）缓解小麦幼苗镉（Cd）毒害的机制,通过水培试验,以百农207小麦为试验材料,研究外源壳聚糖对Cd胁迫下小麦幼苗的生理特性、抗氧化能力和Cd积累的影响,并利用偏最小二乘（PLS）回归模型定量分析幼苗各理化指标与镉积累量间的关系.结果表明,相较于CK,10 μmol·L^-1和25 μmol·L^-1 Cd胁迫显著抑制了小麦幼苗的叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素）、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗且侧根减少,同时改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,增加了H₂ O₂ 和丙二醛（MDA）的积累.镉胁迫下,外源壳聚糖使小麦幼苗茎叶和根系镉含量分别降低13.22 %~21.63 %和7.92 %~28.32 %,镉积累量分别降低5.37 %~6.71 %和1.91 %~4.09 %.不同镉水平下,外源壳聚糖使小麦根系和茎叶中H₂ O₂ 含量显著降低了38.21 %~47.46 %和45.81 %~55.73 %,MDA 含量显著降低了37.65 %~48.12 %和29.87 %~32.51 %;根系中SOD和POD 含量分别提高2.78 %~5.61 %和13.81 %~18.33 %.外源壳聚糖可通过提高Cd胁迫下小麦幼苗的光合特征和抗氧化酶活性的方式,降低小麦地上部和根部的Cd含量与积累量,减轻细胞膜脂质的过氧化程度,进而缓解Cd胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.     

Mn/TiO2和Mn-Ce/TiO2低温脱硝催化剂的抗硫性研究

在低温选择性催化还原(SCR)反应条件下考察了烟气残余SO2对Mn/TiO2和Mn-Ce/TiO2催化剂选择性催化还原活性的影响,同时对SO2的影响机理进行了探讨.结果发现,Mn/TiO2催化剂在SO2反应气氛中失活很快,硫铵盐的沉积和活性组分的硫酸化是催化剂失活的重要原因;Ce的加入可以有效地抑制催化剂活性组分的硫酸化,同时还能降低硫酸盐在催化剂表面的稳定性,从而可以提高催化剂的抗硫性.     

二氧化钛对地下水中砷硅的吸附及再生回用

二氧化钛(TiO_2)材料作为性能优异的吸附材料被广泛应用于地下水砷(As)的去除中.结果表明,地下水中共存硅离子(Si)会占据TiO_2的吸附位点,从而影响As的吸附及TiO_2材料的再生回用.本文通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了Si对As微观吸附机制的影响,表明Si的存在不会影响As在TiO_2上的吸附构型.衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)原位研究表明Si在TiO_2表面形成Si单体、低聚体和多聚体,从而竞争As的吸附位点,同时增加TiO_2再生的难度.为了实现TiO_2材料的高效再生,本研究进一步考察了氟化钠(NaF)对TiO_2表面Si的脱附效果,发现NaF可以有效地洗脱Si,再生后的TiO_2吸附性能稳定.ATR-FTIR光谱原位分析发现,NaF的加入可有效脱附TiO_2表面的Si单体和多聚体.当利用NaF和Na OH共同洗脱TiO_2表面的As和Si时,3次循环中As的脱附率为86.8%~100.3%,Si的脱附率为67.9%~82.0%.本研究为地下水砷硅共吸附材料的再生提供了一种有效方法.     

纳米TiO2水悬浮液对大肠杆菌生长的影响

为了考察纳米TiO2(<100nm)水悬浮液对典型环境微生物--革兰氏阴性菌大肠杆菌生长的影响,制备并表征了水中分散的平均粒径和含量分别为74.3nm、1.5 mg·L-1(样品1)和82.2nm、3.1 mg·L-1(样品2)的2种纳米TiO2水悬浮液,并在有、无紫外光照条件下进行细菌培养实验.实验结果显示,在无紫外光照条件下,2个样品对大肠杆菌的生长均有抑制作用,在大肠杆菌生长稳定期,样品1和样品2分别使OD600值平均下降0.03和0.11;单独紫外光照可对大肠杆菌生长产生抑制作用,使OD600值平均下降0.04,而同样紫外光照剂量下样品2可使OD600值平均下降0.18,显示出纳米TiO2对大肠杆菌生长的协同抑制作用.