酸雨与镐对大豆幼苗荧光特性复合影响的测定

在中国不同地域的多数农业生产区中,酸雨(AR)与Cd污染重叠发生.土壤中Cd元素在AR作用下赋存状态改变,一旦达到伤害阈值即对植物造成伤害,并通过食物链对动物和人体健康造成威胁.考察AR和Cd对植物叶绿素荧光特性的复合效应是深人理解二者影响光合功能的途径之一.本文以大豆幼苗为试材,初步探讨了Cd与AR对大豆幼苗叶绿素荧光特性的复合影响,旨为科学评价Cd与AR污染环境中作物生产安全及典型污染物的环境生态效应等提供基础实验数据.     

镉与酸雨对大豆种子萌发的动态影响

为了探索Cd2+与酸雨(AR)污染对大豆种子萌发的影响,采用种子常规萌发试验研究不同浓度Cd2+与AR处理对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数的动态影响.结果表明,低强度AR与低浓度Cd2+对种子萌发有促进作用,但Cd2+的促进作用会随胁时延长而减弱,二者复合处理与Cd2+相似;高强度AR与高浓度Cd2+持续抑制,达显著差异水平胁时明显提前,复合毒害效应大于单因素效应的总和,抑制显现协同作用;4项指标均与胁时呈负相关,各组与CK达显著差异胁时不尽相同:Cd2++ARCd2+AR;胁迫解除时间越早,4指标降低越少,种子受损害越轻.综合考虑,Cd2+污染效应大于AR污染效应,是构成复合污染的主要因素。     

镐与酸雨对大豆种子萌发的动态影响

为了探索Cd2+酸雨(AR)污染对大豆种子萌发的影响,采用种子常规萌发试验研究不同浓度Cd2+与AR处理对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数的动态影响.结果表明,低强度AR与低浓度Cd2+对种子萌发有促进作用,但Cd2+的促进作用会随胁时延长而减弱,二者复合处理与Cd2+相似;高强度AR与高浓度Cd2+持续抑制,达显著差异水平胁时明显提前,复合毒害效应大于单因素效应的总和,抑制显现协同作用;4项指标均与胁时呈负相关,各组与CK达显著差异胁时不尽相同:Cd2+AR>Cd2+>AR;胁迫解除时间越早,4指标降低越少,种子受损害越轻.综合考虑,Cd2+污染效应大于AR污染效应,是构成复合污染的主要因素.发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数的动态影响.结果表明,低强度AR与低浓度Cd2+对种子萌发有促进作用,但Cd2+的促进作用会随胁时延长而减弱,二者复合处理与Cd2+相似;高强度AR与高浓度Cd2+持续抑制,达显著差异水平胁时明显提前,复合毒害效应大于单因素效应的总和,抑制显现协同作用;4项指标均与胁时呈负相关,各组与CK达显著差异胁时不尽相同:Cd2+AR>Cd2+>A     

龙葵根际和内生Cd抗性细菌的筛选及其生物学特性

调查了南京栖霞铅锌银矿区龙葵根际土壤和植株的重金属含量,采用稀释培养法和选择性培养基分离筛选Cd抗性细菌并研究其生物学特性.结果表明,栖霞山铅锌银矿区龙葵根际土壤总Cd含量平均为19.74 mg·kg -1,污染十分严重,龙葵(Solanum nigrum)茎和叶的Cd富集系数分别为1.21 ～9.65和0.65 ～4.76,对Cd具有较强富集能力.从龙葵根际土壤和植株中分离筛选到5株Cd抗性细菌,菌株AR1和AY1分别分离自根和叶内,BGJ4和CGJ1均分离自根际土.16S rDNA序列分析表明5株Cd抗性细菌均属于芽孢杆菌属(Bacillus),能够产生吲哚乙酸(IAA)和铁载体,根内生细菌AR1在含Cd2+ 30 mg·L-1的培养基中仍能生长良好.在1.5 mg· L-1Cd2+污染条件下,Cd抗性细菌AR1、AY1、BGJ4菌株能够明显促进油菜(Oilseed rape)幼苗根的伸长,在植物-微生物联合修复重金属污染土壤方面具有潜在的应用前景.     

萘乙酸和Zn对大豆Cd胁迫伤害的缓解效应

为探讨植物生长调节剂对大豆Cd胁迫伤害的缓解效应,采用营养液培养试验方法,研究了喷施萘乙酸(NAA)和加Zn处理对3个Cd胁迫大豆幼苗的影响.结果表明,加Zn和喷施NAA均可降低Cd胁迫大豆幼苗叶片丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)含量,可减轻膜脂的过氧化作用及蛋白质的水解;喷施NAA还可降低Cd胁迫大豆幼苗POD活性,提高硝酸还原酶(NR)活性;加Zn对Cd胁迫大豆幼苗NR活性的降低缺乏抑制作用,但降低沔1101叶片中POD活性,提高湘04-6和特早熟毛豆的POD活性,品种之间表现明显的差异性.     

镉和酸雨对不同性别桑树幼苗光合生理的影响

土壤镉(Cd)污染和酸沉降(AR)是当今全球性的环境问题,而雌雄异株植物对逆境胁迫的差异性性别响应也是植物逆境生理生态研究的重要内容.为探讨桑树雌株、雄株和雌雄同株幼苗对土壤Cd污染和酸沉降的性别响应差异,以盆栽模拟法研究Cd(50 mg/kg)、AR(pH 3.0)及两者复合处理对不同性别桑树幼苗生物量积累与分配、光合荧光特性的影响.结果表明:(1)Cd处理显著降低了3种性别桑树幼苗的总生物量积累和光合速率,且存在性别差异,与对照相比,雄株总生物量仅下降了23.54%,而雌株和雌雄同株下降幅度分别为对照的29.43%和36.38%;雄株光合速率下降程度也低于雌株和雌雄同株.(2) Cd处理改变了桑树的生物量分配,雌株以减少茎生物量为主,与对照相比,雌株茎生物量降低了37.45%,但根、叶生物量仅降低了7.72%和9.71%;而雄株和雌雄同株以减少根、茎生物量为主,叶生物量仅降低了9.17%和5.28%.(3)3种性别桑树幼苗光合速率的下降是气孔导度和PSⅡ实际光量子产量下降导致的,与对照相比,Cd处理与复合处理下,雌株气孔导度降低了47.39%和57.82%,PSⅡ实际光量子产量降低了21.59%和18.49%;雌雄同株气孔导度下降了46.57%和58.88%;PSⅡ实际光量子产量降低了26.63%和19.81%;而雄株气孔导度和PSⅡ实际光量子产量下降程度均低于雌株和雌雄同株.(4)AR的加入导致了Cd胁迫下,雌株和雌雄同株叶生物量积累和光合速率的进一步下降,但是对雄株影响不大.由此可见,Cd通过降低光合能力抑制了3种性别桑树幼苗的生物量积累,对雄株的影响小于雌株和雌雄同株,而光合能力的下降是由气孔和非气孔因素共同作用引起的.(图3表3参39)     

镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响

镉(Cd)积累是造成土壤重金属污染的重要因素之一,它是一种对植物生理代谢过程产生诸多影响的环境胁迫因子,光合作用的变化可以直接反映植物对Cd胁迫的适应特性.通过对外来植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata (L.) Hitchc.)生长过程不同程度的Cd胁迫处理,利用光合气体交换与叶绿素荧光技术,初步观测盆栽土壤中不同质量分数的Cd对南美蟛蜞菊叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素质量分数与荧光特征等光合特性的影响.结果显示:①当土壤中Cd质量分数达到5 mg·kg-1时,叶片净光合速率Pn明显降低,但蒸腾速率Tr和气孔导度gs降幅较小,水分利用率WUE则没有表现出明显差异;②随着土壤中Cd的增加,叶绿素a质量分数与叶绿素a/b降低,但叶绿素b变化不明显;③ Cd质量分数达到2 mg·kg-1时,初始荧光Fo与光化效率Fv/Fm变化明显,光系统Ⅱ电子传递速率ETR和量子效率ΦPSⅡ从Cd质量分数为0.5 mg·kg-1起有明显变化.由此看出,Cd对叶绿素有一定程度的破坏作用,其中光反应中心对Cd胁迫尤为敏感,叶片光合速率和光能转化效率的下降与此密切相关.     

外源有机酸对马蔺幼苗生长、Cd积累及抗氧化酶的影响

植物修复环境重金属污染仍然受多种因素制约,而通过有机酸辅助植物修复技术提高修复效率逐渐成为治理重金属污染的有效途径之一。采用溶液培养研究了Cd胁迫下2种不同浓度外源有机酸EDTA、柠檬酸对马蔺(Iris lactea var.chinensis)幼苗生长、Cd积累及抗氧化保护酶的影响。结果表明,与单独Cd胁迫(CK)相比,Cd胁迫下溶液中添加0.5和5mmol·L-1EDTA和相同浓度柠檬酸后马蔺地上部Cd质量分数无明显变化,而马蔺地下部Cd质量分数显著增加,0.5mmol·L-1低浓度EDTA和柠檬酸分别使马蔺根系Cd质量分数比对照增加55.6%、137.1%,柠檬酸的促进效果较明显。而溶液中添加2种有机酸对马蔺生物量的影响与对马蔺吸收Cd的效应不同,EDTA和柠檬酸使马蔺地上部生物量略有下降,但与对照相比差异不显著,而5mmol·L-1高浓度EDTA、柠檬酸使根系生物量明显下降,分别比对照下降17.2%、25.7%。同时,2种不同浓度有机酸均使马蔺叶片MDA含量增加,而马蔺叶片SOD和POD酶活性的增加表明马蔺体内抗氧化保护能力的增强,一定程度上可减轻氧化胁迫对马蔺造成的伤害。实验结果说明EDTA和柠檬酸对促进马蔺修复Cd污染具有一定的潜力。     

忍冬--一种新发现的镉超富集植物

镉(Cd)是毒性最强的重金属元素之一,具有稳定、积累和不易消除等特性,进入土壤环境中易被植物吸收,并可通过食物链进入人体,在人体内不断积累,严重威胁人体健康及生命安全。植物修复技术(Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术。植物修复技术的核心是找到超富集植物(Hyperaccumulator),但现已知的超富集植物往往存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷,且研究对象多集中矿区及草本植物,而对木本植物的研究甚少,因此有必要针对这一问题开展相关研究以丰富超富集植物的种类。为此,本文采用水培和土培相结合的试验方法,研究木本植物忍冬Lonicera japonica Thunb.对不同浓度镉(Cd)的生长响应及积累特性。结果表明：不同浓度的Cd处理对忍冬的生长并未造成毒害症状,表现为其根部和地上部生物量与对照相比并无显著差异。无论水培还是土培生长条件下,在较高浓度的Cd处理下,忍冬仍能保持正常生长,表现出很好的耐性。在水培条件下,当营养液中Cd处理浓度为25 mg·L-1时,忍冬地上部中Cd含量接近300.00μg·g-1;而在土培条件下,当土壤中Cd处理浓度为50 mg·kg-1时,其地上部中Cd含量仍远远高于Cd超富集植物的临界含量标准,即地上部分富集Cd超过100μg·g-1,且其具有较高的耐性系数（index of tolerance,IT均超过0.80）和富集系数（bioaccumulation factor,BF均远超过1.00）,这表明忍冬具备了Cd超富集植物的特征,是一种新发现的Cd超富集植物,将其应用于Cd污染土壤修复具有重要的现实意义。     

外加Cd对两水稻品种细胞超微结构的影响研究

为了研究Cd在不同水稻品种(Oryza sativa L.)细胞中的分布位点及其耐Cd的具体表征状况,以子粒Cd积累水平不同的两水稻品种(品种A:中浙优1号,子粒高Cd含量品种;品种C:J196,子粒低Cd含量品种)为材料,进行盆栽实验,设不加Cd处理(CK)和加Cd处理(25mg·kg-1),采用透射电镜技术研究了外加Cd对两水稻品种细胞超微结构的影响.结果表明:Cd处理下两水稻品种的部分根细胞有Cd沉积现象,但不同品种的沉积部位表现不同,品种A主要在液泡边缘而品种C则在细胞壁和细胞间隙,表明不同水稻品种根系的耐Cd机制不同,品种A主要表现为液泡区室化,而品种C主要表现为细胞壁上有特定沉积.水稻叶肉细胞器中的叶绿体和线粒体是对Cd胁迫较为敏感的细胞器,外加Cd对茎叶细胞超微结构造成的伤害主要表现在使叶绿体上淀粉粒消失,叶绿体空泡化,部分线粒体出现肿胀或解体现象,品种C的受害程度高于品种A。     

籽粒苋对土壤中镉的耐性和积累特征

籽粒苋是一种生物量大、易栽培的镉(Cd)富集植物,具有作为Cd污染土壤修复植物的潜力.比较了两个基因型籽粒苋(K112和R104)的耐Cd性特征,土壤Cd污染浓度范围是0～50mgkg-1,生长60d收获.结果表明,籽粒苋K112(Amaranthus hypochondriacus L. Cv.‘K112’)与R104(A. hypochondriacus L. Cv.‘R104’)生物量随土壤中Cd浓度的增加而逐步下降,在土壤中Cd浓度16mgkg-1时,其生物量积累没有受到明显的影响.在本试验最高Cd浓度条件(50mgkg-1)下仍可生长,但生物量显著下降.两种籽粒苋叶中Cd含量随土壤中Cd浓度增加而快速上升,在土壤Cd浓度为16mgkg-1时,叶内Cd浓度分别达120.63和109.96mgkg-1(DW),达到超富集植物的临界标准.Cd在植物体内的分布特征为叶根茎.籽粒苋两个品种相比,K112吸收Cd的能力大于R104,尤其是在高Cd浓度时,两种籽粒苋对Cd的绝对提取量相似,并随土壤Cd浓度的上升而快速增加.籽粒苋K112和R104对土壤中的Cd具有很强的耐性和积累的能力,可作为Cd污染土壤的修复植物.     

天台铅锌矿区香根草(Vetiveria zizanioides)等几种草本植物的重金属耐性

研究了浙江天台铅锌矿区香根草 (Vetiveriazizanioides)及其群落中几种主要植物Cu、Cd、Zn、Pb的累积分布 ,对植物与土壤元素、对重金属的耐受性作了初步探讨 .结果表明 ,香根草植物中元素含量表现为Zn >Pb >Cu >Cd,其中Cu表现为根 >茎 >叶 ,Cd表现为叶 >茎 >根 ,Zn、Pb表现为根 >叶 >茎 .香根草中的Zn、Pb含量均显著地高于其它几种植物 .香根草与土壤元素关系中 ,Zn的相关性最显著 ,其次为Pb .图 1表 5参 19     

氮肥管理对植物镉吸收的影响

农业土壤镉(Cd)污染是中国面临的一个严峻的环境问题。由于Cd是一种有毒有害的重金属元素并且非常容易被植物吸收利用,因此使得土壤生态环境和作物安全生产面临很大的挑战。氮(N)是植物生长必需的大量营养元素,在农业生产中氮肥施加是一项重要的农艺措施。文章综述了氮肥管理对Cd污染土壤中植物Cd吸收的影响,并从氮肥对土壤中Cd有效态影响、对植物抗氧化系统影响和分子机制3个方面阐述氮肥影响植物Cd吸收的机理。当前研究结果表明:氮肥管理影响了植物Cd吸收,不同形态氮肥对不同植物及不同土壤条件下的植物Cd吸收的影响差异明显,氮肥通过对植物的生理特性和土壤理化性质产生作用进而影响植物Cd的吸收。因此,可以根据不同土壤和植物种类,合理调控氮肥施用,达到修复土壤和作物安全生产的目标。今后应注重对复杂环境变量条件下氮肥最佳调控方法的探索,进一步深入研究氮肥施用条件下植物根际微环境理化性质、植物生理特性和植物Cd含量的相互作用关系,找出氮肥影响植物Cd吸收的关键生理过程和关键控制基因,进而指导在Cd污染土壤中氮肥的精准施加。     

类芦根系抗氧化酶和植物螯合肽对Cd、Pb胁迫的应答

类芦(Neyraudiarey naudiana)是中国南方金属矿区最为常见的耐性植物,且能大量富集重金属,是修复重金属污染的潜能植物。为研究其对重金属胁迫的应答机制,采用营养液培养的方法研究了不同浓度(0、25、50、100μmol·L~(-1))Cd、Pb处理24 h后,类芦根系氧化损伤、抗氧化酶活性和非蛋白巯基化合物含量的变化。结果表明,在Cd、Pb胁迫下,类芦根系H_2O_2和O_2~(·-)含量显著增加,且伴随有MDA含量的升高,当Cd、Pb浓度为100μmol·L~(-1)时,MDA分别达到6.72和16.12nmol·g~(-1),发生膜脂质过氧化,造成植物氧化损伤。Pb胁迫下,SOD,POD活性随着处理浓度的增加呈现先上升后下降的趋势;Cd胁迫下SOD活性变化趋势与Pb胁迫的相似,而POD活性呈下降趋势。根系非蛋白巯基化合物含量检测显示,Cd、Pb处理下,GSH和PCs均呈先增加后下降的趋势。综合分析得出,类芦根系对不同重金属的不同浓度胁迫响应不一,其能通过调节抗氧化酶活性和植物螯合肽等的合成水平,降低重金属的毒性及其对植物的伤害,从而维持自身的稳态。     

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。     

不同季节垃圾填埋场周围重金属污染特征及评价

采集漳州市某生活垃圾填埋场周围冬夏两季的地表水(包括渗滤液)、土壤以及植物样品,分析9种重金属总量的季节性变化.结果表明,冬季地表水中Zn和As,土壤和植物中的Cd和As的含量均大于夏季,而夏季波动性强于冬季;夏季渗滤液中总Hg的含量明显高于冬季,其余变化不明显.地表水重金属含量均低于地表水环境质量Ⅴ类标准限值,渗滤液中所有重金属含量均低于污水排放二级标准限值.土壤中重金属Cd、As和Pb的污染最重,已达到重度污染,冬季的污染明显高于夏季.冬季植物富集能力强于夏季,细叶芒对Cd的富集能力较强,可作为重金属污染修复的先锋植物.     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响

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.     

镉胁迫对豆科作物生理生态效应研究进展

镉(Cd)污染对豆科作物的生理生态可产生较大影响.低浓度的Cd胁迫对豆科作物的生物量与株高、根长的增长具有一定的刺激效应,但高浓度的Cd胁迫对豆科作物生长有抑制效应;Cd在豆科作物各器官的富集和分布,存在根>茎>叶>籽粒的规律;Cd胁迫可导致豆科作物的细胞亚微结构发生变化,并可使DNA发生变化,诱导细胞衰老;在超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等保护性酶的调节下,可以在一定程度上缓解Cd胁迫对豆科作物膜脂的过氧化伤害作用,但这种保护作用有一定限度.在总结国内外相关研究基础上,就Cd胁迫豆科作物的试验研究方法及其对豆科作物的生理生态效应进行了简要综述,并指出了存在的问题与发展前景.     

硅对镉、锌、铅复合污染土壤中黑麦草生理生化性质的影响

采用正交试验设计L9(34)对黑麦草(Lolium perenne L.)进行温室盆栽试验,观测Cd、Zn、Pb复合污染条件下,硅(Si)对黑麦草生物量、叶绿素含量以及保护酶系统的影响.结果表明,Cd使黑麦草根系发育受阻导致生物量下降,中等水平的Zn和Pb有利于黑麦草生物量的积累;Cd、Zn、Pb复合污染造成黑麦草叶绿体结构的破坏,使叶绿素含量减少;低水平的Cd、Zn、Pb复合污染对黑麦草CAT和POD活性起到激发作用,但随着添加水平提高,两种酶活性受到抑制.Si可以促进黑麦草根系生物量的增加,有利于根系对水分和养分的吸收,保证地上部分的养分供给,使叶片生物量增加;硅化细胞的形成有利于黑麦草叶片对光能的吸收利用,Si也使叶绿素含量增加;Si对CAT和POD有显著激活作用,从而减轻重金属复合污染对黑麦草产生的伤害.     

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.