生物炭对小麦种子萌发与幼苗生长的植物毒理效应

为明确生物炭对植物的毒性效应,以石英砂+生物炭水浸提液培养方法研究不同剂量生物炭对小麦种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明:在不同剂量(0.0、10.0、20.0、40.0、80.0、160.0 g·kg~(-1))生物炭水浸提液处理下,虽然小麦发芽率较对照组无显著性变化(P0.05),但根、芽生长表现出低剂量促进高剂量抑制,且在160.0 g·kg~(-1)时抑制率最大,分别为18.11%和22.22%。在幼苗的生长期(11 d),高剂量生物炭对幼苗根生长的抑制作用增强,160.0 g·kg~(-1)处理下抑制率显著增加至55.59%(P0.05)。此外,当生物炭剂量较低时,小麦幼苗根、叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活力增加;随生物炭剂量的增加,3种抗氧化酶活力降低,丙二醛(MDA)含量升高,幼苗生长出现生理损伤,表现出明显植物毒性效应。     

凋落物覆盖及掩埋对不同质量的藜蒴种子萌发和幼苗生长的影响

以南亚热带常见的先锋乡土树种藜蒴(Castanopsis fissa)为研究对象.通过室内萌发试验,分析了种子质量、凋落物覆盖和掩埋对种子萌发及幼苗早期生长的影响.结果表明,藜蒴种子能否成功萌发并形成幼苗的决定性因素是种子的掩埋深度.掩埋显著抑制了藜蒴种子萌发及形成幼苗的过程,随掩埋深度的增大,这种抑制作用越明显.掩埋对幼苗的存活和生物量没有显著影响,但可提高幼苗根部生物量的分配.深度掩埋时,质量大的种子在幼苗形成过程中具明显优势;而置于土壤表层或浅埋的种子成苗率与种子质量的相关性较低.大质量种子形成的幼苗更易于存活,在生物量的积累方面也表现H{一定的优势.凋落物覆盖未抑制幼苗的出土,且对幼苗的存活和生长具有明显的促进作用,表现在可提高幼苗的相对生长率以及生物量的积累.另外,凋落物的覆盖明显提高了幼苗生物量在其冠部的分配.因而,若利用直接播撒藜蒴种子的方式改造南亚热带退化草坡.理论上应尽可能选用大质量的种子直接播种于地表,并覆以原有的地表凋落物,以促进藜蒴幼苗成功建立.     

UV-B增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响

研究了UV-B辐射增加与酸雨的复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：UV-B辐射增加对大豆种子的萌发没有影响，酸雨处理降低了大豆种子的发芽率。UV-B辐射增加与酸雨的复合处理，降低了幼苗的株高、绿叶数、叶面积、干质量、叶绿素和蒸腾速率，复合胁迫的下降幅度明显高于单一因子胁迫，并且下降幅度受UV-B辐射强度与酸雨pH的影响。UV-B辐射增加与酸雨处理在抑制幼苗生长上具有协同作用。     

花椒叶浸提液对大豆种子萌发和幼苗生长的化感作用

研究了不同浓度的花椒叶浸提液(5、10、20、40、80 g L-1)对3个大豆品种种子萌发、幼苗生长的化感作用.结果表明:花椒对大豆化感效应的总体趋势为浸提液浓度越高,对大豆生长的抑制作用越强;高于40 g L-1的浓度处理,主要形态和生化指标都表明大豆生长受到显著抑制或破坏;在小于20 g L-1的浓度范围内,化感作用能够提高低活力种子的萌发率,但降低了种子发芽指数和发芽速度,且化感作用受受体品种差异和自身种子活力的影响而表现不一致;随着化感物质浓度增高,SOD酶活显著降低,丙二醛(MDA)含量持续增高.大豆幼苗各器官或组织受花椒化感作用的影响大小依次为根生物量>地上部生物量>株高>根长.图2表3参12     

模拟氮沉降对大豆萌发和幼苗生长的影响

氮沉降是当今倍受关注的全球性环境问题.采用大田试验和室内培养的方法,研究大豆种子萌发和幼苗生长对氮沉降的响应.实验设4组处理(CK、T1、T2、T3),所施氮肥为NH4NO3,在室内培养实验中,4组处理的浓度分别为0、0.08、0.16、0.24mol/L.大田实验中,4组处理的氮施入量分别为0,50,100,150 kg·hm-2·a-1.结果表明:过量氮沉降对种子萌发有一定的抑制作用,降低了种子的发芽速度和发芽率;抑制了幼苗的生长速度,降低了植株的株高、叶面积和生物量,并减小了根冠比;随着氮施入量的增加幼苗的蒸腾速率逐渐降低,但叶片叶绿素含量逐渐增加.     

枫杨种子和幼苗对地下水位及埋藏深度的响应

通过室内试验研究不同地下水位(0、-2、-4、-6、-8和-10cm)和不同埋藏深度(0、1、2、3、4、5和6cm)条件下枫杨(Pterocarya stenoptera)种子的萌发特性以及幼苗的建成状况.结果表明,种子萌发的最适水位为0～-4 cm;幼苗定植与生长的最适水位为-6cm.随埋藏深度增加,枫杨出苗率下降,出苗时间推迟,幼苗的生物量根冠比增大.试验第11周,各埋藏深度条件下幼苗的地上株高无显著差异,埋藏深度对幼苗的生长也无显著影响.枫杨种子萌发及萌发后幼苗生长的最适埋藏深度为1～3cm.     

四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价

牧草种子在萌发和幼苗生长期对逆境的适应能力是决定干旱区草地种群分布及延续的关键因素,对牧草种子抗旱性的综合评价,可为干旱、半干旱地区草地补播、人工草地建植和矿山植被恢复进行水分调控及苗期养护等提供支持。采用不同渗透势聚乙二醇(PEG-6000)溶液梯度(0~-1.2 MPa)模拟干旱条件,选择鄂尔多斯干旱草原区补播或建植常用的4种豆科牧草:狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla Pojark.)、黄花草木樨(Melilotus suavelens Ledeb.)、内蒙准格尔苜蓿(Medicago sativa L.cv.Neimeng Zhungeer)和沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.cv.Shadawang),研究其种子萌发和幼苗生长特性对模拟干旱的响应及抗旱性评价。结果表明,轻微干旱(-0.05~-0.2 MPa)对4种牧草种子萌发和幼苗生长均有促进作用,除内蒙准格尔苜蓿外,干旱均促进其他3种牧草幼根生长及根苗比的增加;中度干旱条件下(-0.4~-0.6 MPa),狭叶锦鸡儿和沙打旺种子的相对活力指数较高,但前者的萌发抗旱指数最差;在重度干旱条件(≤-0.8 MPa)下,内蒙准格尔苜蓿萌发期各指标相对值均最高。运用模糊数学隶属函数法综合评价,4种牧草种子萌发期抗旱性强弱排序为:内蒙准格尔苜蓿沙打旺黄花草木樨狭叶锦鸡儿。幼苗生长期:黄花草木樨内蒙准格尔苜蓿狭叶锦鸡儿沙打旺。总体评价为:黄花草木樨内蒙准格尔苜蓿沙打旺狭叶锦鸡儿。     

聚苯乙烯微塑料对典型农作物种子发芽和幼苗生长的影响

微塑料在农业土壤中可直接或间接地影响作物生长,而种子发芽和幼苗生长初期是作物生理毒性的敏感阶段。为认识微塑料对典型农作物的生理毒性,选用5μm聚苯乙烯微塑料(5μm-MPs),通过7 d种子发芽试验和33 d土培观测其对中国几种典型农作物种子发芽及幼苗生长的影响。0—100 mg·L^-1 5μm-MPs水培试验结果表明,5μm-MPs对小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、谷子(Setaria italica)、花生(Arachis hypogaea)、向日葵(Helianthus annuus)等5种作物种子的平均发芽时间均无显著影响,对小麦、玉米、向日葵、谷子的种子发芽能力和种子活力无显著影响,但花生种子对5μmMPs敏感,指标受到显著抑制,且5μm-MPs质量浓度越大抑制越强。以玉米、小麦、花生为例,0—100 mg·kg^-1 5μm-MPs土培试验结果表明,部分处理5μm-MPs对3种作物幼苗生长表现出一定的抑制作用。种植15 d时各处理5μm-MPs均显著抑制小麦幼苗株高,但种植30 d时5μm-MP...     

四川红杉(Larix mastersiana)种子快速萌发与幼苗生长技术

四川红杉(Larix mastersiana)是维持川西亚高山森林生态系统功能和景观度的重要组成树种,其种子具有休眠等生物学特性以及天然生境中种源缺乏等因素导致生态恢复实践中其种子萌发率和幼苗保存率较低.为攻克四川红杉快速繁育技术,以来自四川红杉自然分布区3个海拔梯度(2 870、3 250、3 760 m)的种子为材...     

铜、镉胁迫下荻种子的萌发和幼苗生长

研究了不同质量浓度Cu、Cd胁迫对荻（Triarrhena sacchariflora（Maxim.）Nakai）种子萌发及其幼苗生长的影响。结果表明：随着胁迫质量浓度的增大,Cu、Cd对荻种子萌发和幼苗生长的抑制作用增强。就发芽率来看,影响荻种子萌发的Cu的临界质量浓度和极限质量浓度分别为20.81、67.37 mg·L-1,Cd的临界质量浓度和极限质量浓度分别为16.30、42.79 mg·L-1。Cu、Cd对荻幼苗根的抑制作用大于对芽的抑制作用;芽的生长表现为＂低促高抑＂。影响荻幼苗芽生长的Cu的临界质量浓度和极限质量浓度分别为52.32、96.11 mg·L-1,Cd的临界质量浓度和极限质量浓度分别为33.55、55.88 mg·L-1;影响荻幼苗根生长的Cu的临界质量浓度和极限质量浓度分别为42.33、85.03 mg·L-1,Cd的临界质量浓度和极限质量浓度分别为26.18、50.45 mg·L-1。     

多壁碳纳米管对水稻幼苗的植物毒性研究

考察了浓度为10、50和100 mg·L~(-1)的多壁碳纳米管(MWCNTs)的植物毒性,通过测量水稻生长指数、根系氧化应激反应、细胞膜损伤和生理功能的变化,探索了其具体的毒性机制。将水稻幼苗暴露于不同浓度的MWCNTs悬浮液中培养10 d后,高浓度处理组(100 mg·L~(-1))中水稻幼苗地上部分和根系鲜重分别降低至对照组的87.6%±1.1%和69.2%±7.8%。对根系深入研究发现氧化应激反应和细胞膜的损伤主要出现在高浓度处理组,此时过氧化氢酶(CAT)活性由对照组的(8.8±1.6)U·mg-1prot(protein,蛋白质)增加至(16.3±2.8)U·mg-1prot,丙二醛(MDA)含量由对照组的(8.0±0.3)μmol·g-1FW(fresh weight,鲜重)增加至(15.1±1.4)μmol·g-1FW。然而,水稻根系的生化酶活性在低浓度(10 mg·L~(-1))时就开始明显降低。通过透射电镜(TEM)观察发现,MWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根系细胞内,从而证实了MWCNTs能被植物细胞吸收。     

石墨烯对高等植物幼苗的毒性及机理探究

随着石墨烯产品的广泛应用和潜在的环境释放,其对生态环境的影响已引起广泛关注。为探讨石墨烯对高等植物生长的影响,探究了其对黄瓜幼苗和玉米幼苗生长的影响及其致毒机理。结果表明,水培条件下,不同浓度的石墨烯(10、50、100、500、1 000和2 000 mg·L~(-1))处理植物幼苗15 d后,对植物幼苗的生长具有抑制作用。且随着处理时间和石墨烯浓度的增加,植物幼苗生长的所有指标,包括根/地上部鲜重和干重、根长、根尖数、株高和叶面积均相应降低。另外,黄瓜幼苗比玉米幼苗对石墨烯更加的敏感。进一步研究发现,石墨烯与黄瓜幼苗根部直接接触导致的物理损伤、氧化损伤,以及营养耗竭是其致毒机理。而石墨烯对玉米幼苗的致毒机理包括物理损伤和营养耗竭。本研究为石墨烯的环境风险评价提供了基础数据。     

纳米银的迁移转化对环境微生物毒性的影响

纳米银(AgNPs)因其优越的抗菌、导电、催化等性能,被广泛应用于工业领域和日常生活中,成为当前产量和用量最高的纳米材料之一。但纳米银产品在生产、运输、洗涤、侵蚀、废弃的过程中,不可避免地会被释放到自然环境中。在复杂环境因素影响下,纳米银本身的赋存状态发生转化,并对生态环境构成严重威胁。因此,探究纳米银在环境中的迁移转化过程及其对生态环境的潜在风险成为相关领域的研究热点。针对纳米银研究现状中存在的不足,综述了天然有机质、pH值、溶解氧、离子强度、光照等环境因素对纳米银迁移转化行为以及其对微生物毒性效应的影响,并进一步深入探讨了纳米银的毒理机制,旨在为纳米银的环境行为特征研究以及风险评估提供理论基础。     

大数据挖掘和机器学习在毒理学中的应用

随着高通量筛选技术的快速发展,化学品的毒性相关信息与日俱增。现今快速发展的数据挖掘技术和机器学习等计算机方法为化学品的毒性预测和风险防控提供了新途径。有害结局路径(adverse outcome pathway, AOP)将化合物的结构、分子启动事件和生物的有害结局建立关联,为污染物的毒性测试、预测和评估提供了新的模式,最终实现风险评估并应用于管理决策。定量结构-活性关系(QSAR)建模、分子模拟以及多组学技术在AOP的各个方面发挥了重要作用。基于此,本综述主要介绍数据挖掘与机器学习在毒理学中的应用方法,涉及QSAR建模、分子模拟及组学等方面,并结合实例分析系统阐述了当前研究的重点与方向,以更好地适应当前大数据时代的研究背景。     

Phytotoxicity and uptake of chlorpyrifos in cabbage

Chinese cabbage, Brassica chinensis L., and cabbage, Brassica oleracea L. var. capitata, are the main daily foliar vegetables of the vast majority of the population of eastern and southern China. Cabbages are also planted and consumed widely in other countries. The insecticide and acaricide chlorpyrifos is registered in many countries. Chlorpyrifos controls a variety of insects in plants and soils, and chlorpyrifos is extensively used in the Chinese market. Food poisoning due to the presence of organophosphorus pesticide residues in vegetables has been reported in China provinces. Plant uptake of pesticide residues in air, water, and soil is a source of pesticide residues in vegetables. Here, phytotoxicity and uptake of chlorpyrifos by Chinese cabbage and cabbage were studied in the laboratory using the batch technique. From 0 to 16 days after chlorpyrifos treatment, vegetables roots, stems, leaves, and culture water samples were collected, and the residues of chlorpyrifos in culture water, plant tissues were analyzed using GC-FPD. The results demonstrate that culture solutions with chlorpyrifos had no significant inhibitory effects on vegetable plant height. However, at 1.0 mg/l, it had significant inhibitory effects on the root length and fresh weight of Chinese cabbage. Then, at 10.0 mg/l, it had only significant inhibitory effects on the root length and fresh weight of cabbage compared to the control treatment. The disappearance rates of chlorpyrifos in solutions were in sequence as: nutrition solution with Chinese cabbage, nutrition solution with cabbage, pond water, nutrition solution. The results showed also that chlorpyrifos can be taken up by roots of Chinese cabbage and cabbage from water and subsequently translocated as a function of time. Uptake dynamics of chlorpyrifos from culture solutions by the two cabbage plants were similar.     

Phytotoxicity to and uptake of TNT by rice

The contamination of the environment by explosives is a worldwide problem resulting in part from 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) production. In situ phytoremediation is an appropriate, alternative, cost-effective technology to detoxify extended contamination of surface soil. The ability of rice (Oriza sativa) to both tolerate and assimilate ¹⁴C-labeled TNT was investigated over a 40-day exposure period. The germination rate decreased at 500 mg/kg TNT whereas root and shoot length increased significantly at high TNT concentrations, from 150 to 500 mg/kg. Rice took up TNT residues from soil and accumulated most in roots. Less than 25% of radioactivity taken up was translocated to aerial parts. Above 200 mg/kg TNT, the concentration of TNT residues in roots reached a maximum of approximately 0.7 mg/g. No TNT was found in plant extracts, good evidence for rapid metabolism of TNT. More than 60% of ¹⁴C activity was found as unextractable residues in roots. It was concluded that TNT metabolized and subsequently sequestered by roots could not be translocated to aerial parts.     

Cd2+胁迫对竹叶眼子菜的毒理学效应分析

以不同浓度Cd2 处理5 d的竹叶眼子菜为实验材料,分析了叶片的光合色素、抗氧化系统、丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化指标的应答反应,并用透射电镜观察了叶细胞超微结构的变化.随着Cd2 处理浓度的增加,叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,而MDA和可溶性糖含量上升;过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和抗坏血酸(ASA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别在2 mg L-1和4 mg L-1时达到峰值;可溶性蛋白含量下降,相对分子质量(Mr)为52.1×103、42.9×103、27.4×103和14.1×103的多肽合成量逐渐减少,但Mr为18.1×103的多肽的合成量增加;叶绿体膨大、解体;线粒体嵴突肿胀、空泡化;核仁分散、核膜断裂、核质散出.结果表明: Cd2 对竹叶眼子菜的光合结构、细胞保护系统以及细胞结构的完整性等都产生明显破坏作用,最终将导致植物死亡.其中SOD、叶绿素和蛋白生物合成各指标的反应较灵敏,可作为水体Cd2 污染的监测指标. Cd2 对竹叶眼子菜的半效应浓度为2.97 mg L-1.图8参27     

Phytotoxicity and persistence of metribuzin residues in black soil

A bioassay procedure based on the root and shoot growth of cucumber and sorghum were used to study the phytotoxicity, as affected by varying the concentration of metribuzin, and persistence of metribuzin residues in soil. Sorghum and cucumber were found to be very susceptible test plant species to metribuzin. It was found that the persistence and phytotoxicity increased with increasing rate of application of metribuzin, and the relationship between herbicide concentration and phytotoxicity was best described by a quadratic equation. Sorghum and cucumber plants emerged as very sensitive new bioassay plants for metribuzin and could detect residues even at 0.010 and 0.046?ppm in the post harvest soil of potato crop.     

生物炭早期植物毒性评估培养方法研究

为更加科学地评估生物炭潜在植物毒性,采用生物炭(B)、生物炭+土壤(B+S)、生物炭水浸提液+土壤(AE+S)、生物炭+石英砂(B+Q)、生物炭水浸提液+石英砂(AE+Q)5种不同的培养方法进行早期植物毒性效应实验。比较分析不同培养方法中西红柿种子发芽率、根长、芽长对生物炭的响应。结果表明:在5种培养方法中,随生物炭剂量增加,西红柿种子发芽率、根长、芽长呈现先增后降的变化趋势。虽在低剂量生物炭处理下(10.0 g·kg~(-1)),种子萌发表现出促进作用。但随剂量增加,除B+S和AE+S外,均表现出一定的抑制作用,且当剂量为160.0 g·kg~(-1)时,抑制作用达到最大。对比有土和无土培养方法中种子萌发情况发现,在高剂量下,无土培养方法中种子发芽率,根、芽生长所受抑制作用显著高于有土培养方法。无土方法中,尤其AE+Q方法中,高剂量生物炭对种子发芽率、根长、芽长表现出最大的抑制作用,其中发芽率抑制率为91.1%,根长抑制率为77.7%,芽长抑制率为93.7%。综合比较分析,生物炭水浸提液+石英砂(AE+Q)的培养方法干扰因子少,可提高毒性响应灵敏度。因此,在生物炭早期植物毒性效应评估中,该法可作为推荐的培养方法。     

镉对不同基因型水稻生长毒害影响的比较研究

利用水培分期添加镉试验，研究了杂交水稻和常规水稻在不同生育时期对环境镉毒害的反应。结果表明，在水稻幼穗分化之前，镉主要降低光合生产力，影响植株生长；幼穗分化至抽穗期，主要抑制生殖器官分化，造成颖花败育；抽穗期之后，镉主要干扰体内营养物质的迁移和再分配。就对产量影响而言，幼穗分化至抽穗期是水稻对镉反应最敏感时期，杂交稻比常规稻对镉污染毒害敏感。