镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响（Uptake of Cadmium by Wheat（Triticum aestivum） as Affected by Pre-Exposure to Cadmium and Temperature）

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收. 近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注. 通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响. 小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验. 结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著. 经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.     

小麦籽粒中镉对锌的拮抗作用与有机肥的调控

研究不同的镉、锌复合污染水平对小麦籽粒锌吸收的影响及有机肥的调控作用。试验结果表明,随着土壤中外源Zn浓度的提高,小麦籽粒Zn含量显著增加;Cd和Zn复合污染的土壤上,小麦籽粒对Zn的吸收累积除受到土壤中外源Zn水平的影响外,还受到外源Cd的影响,高浓度Cd(100 mgkg-1)减少了Zn在小麦籽粒中的累积,说明Cd对小麦吸收Zn有拮抗效应;施用有机肥显著降低了1000 mgkg-1Zn污染土壤上小麦籽粒Zn含量及1000 mgkg-1Zn与100 mgkg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量,而显著增加了500 mgkg-1Zn与Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量。因此,有机肥对Cd和Zn复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量的影响与外源Cd、Zn的浓度组合有关。     

小麦/花生不同间作方式对花生吸收积累Cd的影响

为明确间作小麦对花生吸收积累镉(Cd)的影响,采用温室盆栽试验,研究了PVC管阻隔、尼龙网阻隔、混作等3种种植方式下两个花生品种的积累特征.结果表明,3种间隔方式相比,缺铁土壤中尼龙网阻隔处理的白沙1016和花育20植株Cd含量均显著高于其他处理,根系部分Cd含量分别达到9.28 mg·kg-1和9.83 mg·kg-1,地上部分Cd含量分别为1.51 mg·kg-1和2.25 mg·kg-1.研究结果说明,在排除两种作物根系竞争的前提下,小麦根系分泌物可以活化土壤中的Cd,促进花生对Cd的吸收.不论土壤缺铁与否,两品种花生根系部分Cd含量顺序均为:尼龙网阻隔>PVC管阻隔>混作,品种之间差异不显著.在缺铁土壤中花生Cd的积累量顺序为:尼龙网阻隔>PVC管阻隔>混作.在两种作物混作模式下,小麦Cd积累量与花生Cd积累量呈负相关的关系,说明小麦和花生会竞争吸收土壤中的Cd.两个品种花生在缺铁混作处理中Cd的迁移率最大,分别为11.7%和12.2%.研究结果显示,在相对狭小的根系生长空间内,间作小麦会对花生吸收Cd产生较强的竞争作用,然而土壤缺铁导致小麦分泌的麦根酸类植物铁载体能够活化土壤中的Cd.可以推测,在土壤缺铁条件下,大田种植的小麦/花生间、套种体系中的花生籽粒仍然存在着一定的Cd污染风险.     

藻细胞膜电信号对重金属的快速反应研究

为探讨藻细胞膜电信号对重金属离子的响应特征,运用细胞外表面技术和电化学方法研究了淡水藻——大型轮藻(Nitellaflexilis)藻细胞膜电位和膜电阻对汞、镉、铅的快速反应.结果表明,细胞膜电位和膜电阻对汞、镉响应灵敏且快速,30min内即对1μmol·L-1Hg2+、Cd2+表现出超极化和膜电阻增大反应,而5、10μmol·L-1Hg2+、Cd2+则在15min内引起细胞去极化、膜电阻减小,且剂量效应显著.细胞膜电信号对Pb2+的响应浓度为100μmol·L-1,30min内细胞先去极化后超极化,膜电阻持续增大.重金属作用前后相比,高浓度Hg2+、Cd2+(5、10μmol·L-1)导致藻细胞不可逆损伤,而其低浓度所致的损伤可恢复.Pb2+致藻细胞不可逆损伤的最低浓度为500μmol·L-1.对比膜电信号对3种离子的响应特点,发现藻细胞膜电位和膜电阻对Hg2+和Cd2+的响应灵敏度大于Pb2+.     

6-HO-BDE-137对大鼠睾丸支持细胞的毒性

以原代培养的大鼠睾丸支持细胞为研究对象,选取环境及生物体中均有检出的一种典型的羟基化PBDE——6-HO-BDE-137作为目标化合物,设置0、0.1、1、10μmol·L-14个浓度梯度,应用噻唑蓝(MTT)试验、荧光显微镜观察和AnnexinV-FITC/PI双染流式细胞术,通过检测大鼠睾丸支持细胞增殖活性、细胞形态和细胞凋亡坏死率的变化,探讨其对支持细胞的损伤情况.研究发现,6-HO-BDE-137显著影响支持细胞的增殖活力,暴露24h,10μmol·L-1浓度组细胞与对照组相比显著增殖(p<0.05),随暴露时间的延长(至48h),10μmol·L-1组转为增殖抑制;支持细胞形态也表现出不同程度的改变,10μmol·L-1浓度组变化最为明显,有大量的细胞变圆飘起;随6-HO-BDE-137暴露浓度的升高,支持细胞死亡率增加,凋亡是支持细胞死亡的主要方式.研究结果提示:6-HO-BDE-137具有生殖毒性.     

龙葵、大叶井口边草和短萼灰叶对Pb、Cd和As污染农田的修复研究

以云南省个旧市重金属污染农田为研究对象,通过野外田间试验研究7种配置种植方式下龙葵(Solanum nigrum)、大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和短萼灰叶(Tephrosia candida)对Pb、Cd和As的吸收特征,探讨3种植物不同配置方式对Pb、Cd和As复合污染农田的修复潜力.结果表明:供试农田土壤Cd和As含量均超出GB 15618-1995《土壤环境质量标准》中的三级标准.所有不同植物配置种植方式中,龙葵地上部对Cd的吸收量最大,为(6.99±0.25) mg·kg-1,大叶井口边草地上部对As的吸收量最大,为(326.98±93.99) mg·kg-1,短萼灰叶地上部对Pb的吸收量最大,为(32.96±5.65) mg· kg-1,均低于超富集植物的临界阈值(Cd 100 mg· kg-1,As1 000 mg·kg-1,Pb 1 000mg· kg-1).比较7种种植方式对污染土壤中重金属的提取效率发现,单作龙葵条件下,龙葵地上部对Pb、Cd和As的吸收量最大,年吸收量分别为1 004.97、152.04和1 534.47g· hm-2,若将Cd和As污染农田土壤修复达到GB 15618-1995中的三级标准,提取效率分别为2.811 6％和1.413％.这说明单作龙葵对Pb、Cd和As复合污染农田具有一定修复潜力,但不适用于修复高浓度重金属污染农田.     

镉诱导大鼠肾细胞凋亡及其机理的研究

为探讨镉(Cd)致大鼠肾细胞(NRK cell)凋亡的死亡受体途径,分别将终浓度为0、10、20、40、60μmol·L-1的CdCl2添加到培养液中,对NRK细胞暴露6h.应用流式细胞仪检测NRK细胞凋亡率;分光光度计检测Caspase-8蛋白活性;半定量RT-PCR检测Caspase-8、Fas的mRNA表达.结果表明,随着CdCl2暴露浓度的升高,NRK细胞凋亡率升高,Caspase-8蛋白活性增强,Caspase-8、Fas的mRNA表达增强,并呈现剂量-效应关系.说明镉可以通过死亡受体这条通路来引起NRK细胞凋亡.     

小麦根对镉离子的吸收机制及镉的亚细胞分布

小麦作为毒性实验推荐的标准物种之一,了解其对Cd的吸收过程及其致毒机理具有重要意义.应用Ca离子通道抑制剂LaCl3、巯基抑制剂N-乙烷基顺丁烯二酰亚胺(NEM)及能量代谢抑制剂2,4-二硝基苯酚(DNP),研究了小麦根对Cd的吸收;借鉴水生动物的亚细胞分离方法,在原有植物亚细胞分离方法上进行了改进,考察了Cd在小麦根中的亚细胞分布.8h的暴露吸收实验结果表明,LaCl3作为Ca离子通道抑制剂抑制小麦根对Cd的吸收高达30%;巯基抑制剂NEM没有表现出抑制效应,关于Cd与巯基的结合没有明确证据;在低浓度Cd条件下(0.25、1.0μM),DNP抑制其吸收,表明Cd是需要消耗能量进入细胞内,而在高浓度Cd条件下(5.0μM)则提高了Cd的吸收.Cd进入细胞内依次分布于胞液、细胞残渣、细胞器、微粒体,分布比例:胞液>细胞残渣、细胞器>微粒体;3种抑制剂均通过降低细胞器、提高胞液和微粒体中Cd分布来维持细胞的正常功能,降低Cd的毒性.     

石灰与磷肥对籽粒苋吸收镉的影响

籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)是我国广泛栽种的牧草,但具有富集重金属Cd的特性,探讨减少其吸收镉的方法技术,可以降低人畜受害风险.研究利用温室盆栽方法,比较了施用磷肥和石灰对降低籽粒苋Cd吸收量的影响.于含镉5 mg·kg-1的污染菜园土中,以粉末形式加入3 g·kg-1 Ca(OH)2,或以液态形式加入磷肥(0.326 g·kg-1 Ca(H2PO4)2)至P浓度80 mg·kg-1,该施用量为农业应用常规水平.播种籽粒苋,于60 d后收获,测定相关参数.结果表明,施用石灰使土壤pH上升1.7单位,土壤有效Cd下降至极低水平,从而大幅降低籽粒苋Cd吸收量,较对照下降约56%,但施石灰也使土壤供磷量下降,使籽粒苋的生物量也减少了约一半.施用石灰后,土壤的Ca与K供应量以及籽粒苋体内Ca与K含量均明显增加,Ca、K与Cd形成的竞争吸收也是施用石灰后籽粒苋Cd含量下降的一个原因.本地菜同土含有较高的有效磷,以常规农业磷肥施用量施用磷肥对籽粒苋吸收Cd没有明显影响,对生物量也没有明显影响,但适当提高施用量预期会有一定的效果.因而,对广州地区菜园土,使用合理的石灰施用量,可有效降低籽粒苋Cd吸收量.     

镉胁迫对线麻(CannabisSativaL.)富集及光合特性的影响

选择广泛栽培于西北地区的线麻(Cannabis Sativa L.)进行盆栽实验,研究了Cd胁迫对线麻富集和光合特性的影响.结果显示,线麻根、茎、叶中Cd最大富集量分别达到503.40、350.63、77.90 mg·kg~(-1).随着土壤Cd浓度的增加,线麻根、茎、叶的富集量逐渐增加,且表现为:根部茎部叶部.当Cd≥150 mg·kg~(-1)时,Cd从根部向地上部分的转运开始加强,且地上部分组织中主要集中在茎部.线麻株高、比叶重和生物量随Cd浓度的增加先升高后下降.当Cd浓度≥150 mg·kg~(-1)时,株高、比叶重和地下部分生物量明显低于对照(P0.05),而地上部分生物量不存在显著性差异(P0.05).当Cd浓度为50 mg·kg~(-1)时线麻叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、最大净光合速率和光饱和点达到最大值,光补偿点随Cd浓度的增加而持续增加.结果表明,线麻具有较高的Cd富集能力,可以作为潜在的Cd污染土壤修复栽培作物,但野外修复中如何提高线麻的生物量有待于进一步研究.     

铜镉复合胁迫下温度对小麦幼苗生长及其对铜、镉和矿质营养元素吸收与各元素在亚细胞分布的影响

为了研究重金属复合胁迫下温度变化对陆生植物的毒性效应的影响,实验采用水培的方法,设置对照和Cu-Cd复合胁迫(10 μmol·L1 Cu+10μmol·L-1Cd)2个处理,每个处理分别设置3个不同的培养温度(8/4℃、25/20℃和35/30℃),对小麦进行48 h的暴露实验,测定小麦幼苗的生长及其对重金属和矿质营养...     

镉胁迫下磁场对绿豆幼苗根茎叶显微结构的影响

以绿豆(Vigna radiata)为实验材料,比较研究了不同剂量磁场处理绿豆种子对种子电导率、幼苗生长和叶绿素含量的影响以及镉胁迫绿豆幼苗根、茎、叶显微结构的影响.结果表明:1)与对照相比,400mT、600mT、800mT、1000mT磁场均显著提高了种子电导率,且随着磁场强度的增加电导率显著增大;2)400mT、600mT、800mT磁场均能显著提高绿豆幼苗叶片叶绿素含量和幼苗发育,比较而言600mT效果最好,1000mT处理则显著降低了叶片叶绿素含量,抑制了幼苗发育;3)与对照组相比,5μmol·L-1镉胁迫绿豆幼苗栅栏组织和海面组织细胞排列紧密,厚度变薄,而种子经过600mT磁场预处理后再进行镉胁迫,厚度接近对照组.对于茎和根而言,镉胁迫抑制了形成层细胞分裂,维管束体积缩小,而种子经过600mT磁场预处理后再进行镉胁迫,其维管束体积增大接近对照组.表明,600mT磁场预处理种子可改善镉胁迫对幼苗的伤害.     

铀胁迫对大豆与玉米幼苗细胞DNA损伤的彗星试验研究

以铀浓度为1000 μmol·L-1、800 μmol·L-1、600 μmol·L-1、400 μmol·L-1、200μmol·L-1和100μmol·L-1的6组铀溶液和对照组(0μmol·L-1)培养大豆和玉米幼苗,采用彗星试验研究铀胁迫对大豆和玉米幼苗细胞DNA的损伤情况.试验结果表明,铀浓度为1 000 μ...     

不同阳离子影响下小麦根吸收镉的动力学过程

生物配体模型(BLM)是基于稳定态假设的一个平衡模型,能够较准确地运用于预测重金属的毒性及其生物有效性.根据BLM模型的假设条件模拟土壤溶液,研究了Ca2+、Mg2+、Cu2+和Ni2+对小麦根吸收Cd2+动力学的影响,阐述了BLM在应用中存在的局限性.结果表明:在8h内的短期动力学吸收实验中,小麦根对Cd的吸收及吸附量呈线性增加,但未达到稳定值,这说明Cd2+在根-液界面未达到稳定平衡;并且小麦根对Cd的吸收是受溶液中Cd2+扩散速率影响的.小麦根对Cd的吸收通量与Cd2+浓度[Cd2+]和Cd与小麦根表上的配体结合浓度{Cd-Rcel}l都具有较好的线性关系,但随着Cd2+浓度的增加稳定常数KM-Rcell、渗透常数p和同化速率常数kint均呈降低趋势.Ca2+、Mg2+和Cu2+降低了小麦根对Cd2+的吸收通量,而Ni2+对Cd2+的竞争作用不显著.由于Cd与Ca、Ni有共同的吸收通道,Ca通道吸收达到饱和后可降低小麦根对Cd的吸收,但是Ca2+、Mg2+和Cu2+通过降低内化速率常数也可使小麦根对Cd的内化通量减少,因此不能完全用竞争效应解释其结果.另外,阳离子的存在会改变小麦根表的性质,Ca2+、Mg2+的存在会增加亨利系数KCd,即生物配体浓度{Rcel}l和(或)离子与生物配体结合稳定常数KCd-Rcell会增加,同时这些离子的存在还会降低渗透常数p和kint;Cu2+、Ni2+的存在会降低KCd;且p和k在低浓度Cd(0.01～0.05μM)条件下增加,在高浓度Cd条件下降低.     

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。     

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.     

镉在北京褐潮土中对玉米幼苗及其根际微生物的毒性效应

通过温室盆栽实验,研究了镉在北京褐潮土中对玉米(品种郑单958)幼苗的毒性效应及其生物富集特性,并通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,探讨了镉对玉米根际微生物群落结构的影响。结果表明,高浓度(>100mg·kg-1)镉对玉米幼苗的生长发育有明显的抑制作用,北京褐潮土中镉引起玉米幼苗株高下降1/2的效应浓度(EC50)为654.6mg·kg-1,引起玉米根部和地上部干质量下降1/2的EC50分别为323.6和110.2mg·kg-1,玉米幼苗地上部生物量(干质量)可作为评价重金属生态毒性的适宜终点。玉米幼苗对镉有一定的吸收累积效应,镉在玉米幼苗各组织中的浓度分布为根>茎>叶,其中根部对镉有一定的富集作用(生物富集系数BAF>1)。镉污染可引起玉米根际微生物群落结构发生改变,高浓度(1000mg·kg-1)镉可导致部分微生物种群数量减少甚至完全消失,表明镉污染可对植物幼苗、植物根际微生物以及植物-微生物之间的相互作用造成重要的干扰和威胁。     

茄子苗对镉积累和耐性的品种间差异

通过盆栽实验方法研究了13种茄子幼苗对镉(Cd)积累与耐性的品种间差异。结果表明,这些茄子幼苗根及地上部Cd含量均随土壤中外加Cd的量的增加而提高。品种间存在着显著差异(P<0.05),其中Cd含量最高品种根部和地上部的Cd含量分别为Cd含量最低品种的2.1、2.4倍(2mg·kg-1Cd处理组)和1.5、1.6倍(4mg·kg-1Cd处理组)。不同品种幼苗对Cd的富集系数均大于1,表现出较强的富集能力。但转运系数均小于1,Cd从根部向地上部转移能力较弱,大多数品种间差异不大。当Cd添加量为2mg·kg-1时,只有绿龙长茄地上部生物量显著下降(P<0.05)。当Cd添加量提高到4mg·kg-1时,6个品种地上部生物量显著下降(P<0.05),这些品种对Cd的耐性较弱。综合评价,辽茄三号对Cd积累的含量最低,富集系数和转移系数也较低,对Cd具有较强的耐性,具有Cd低积累特征。