两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

两种不同镉富集能力油菜品种耐性机制

利用水培试验研究了不同浓度镉(cadmium,Cd)胁迫条件下(0、2和5 mg·L~(-1))两种Cd富集能力油菜品种[秦油1号(QY-1)和三月黄(SYH)]生长状况与Cd富集特征的差异,并从Cd亚细胞区隔化和抗氧化酶活性等角度探索了两种油菜Cd富集能力的差异机制,并通过田间试验进行验证.结果表明,水培条件下,这两种油菜在Cd胁迫下生长均未受到明显的抑制.在低浓度Cd(2 mg·L~(-1))处理下,两种油菜地上部Cd含量无显著差异,在高浓度Cd(5 mg·L~(-1))胁迫下SYH的地上部和根部Cd含量均显著高于QY-1,分别提高32. 05%和99. 57%,同时其根部生物富集系数(BCF)也较QY-1显著提高.对两种油菜叶片中Cd亚细胞区隔化研究结果表明,随着Cd处理浓度的增加,QY-1和SYH叶片中Cd在热稳定蛋白和镉富集颗粒组分的分布分别提高了143. 69%、118. 91%和63. 34%、118. 91%,由此可见将Cd区隔在热稳定蛋白和镉富集颗粒体等重金属解毒组分是油菜在亚细胞水平上的重要解毒机制.同时,高浓度Cd胁迫下SYH叶中Cd在细胞碎屑组分的含量达QY-1的4. 41倍,可知Cd在细胞碎屑组分中的分布是导致两种油菜Cd富集能力差异的重要机制.结合对两种油菜抗氧化酶活性研究结果,发现抗氧化酶系统可能是QY-1应对高浓度Cd胁迫的重要解毒机制,而SYH则更多地通过将Cd区隔在金属低活性的亚细胞组分来减轻其毒性.田间试验结果验证表明,SYH地上部和地下部Cd含量均显著高于QY-1,分别是QY-1的2. 34和1. 43倍.综上所述,SYH具有更高的Cd提取量和富集能力,具有应用于中轻度Cd污染农田修复的潜力.     

两种油菜配施水溶性壳聚糖修复典型铅污染农田土壤

为了探讨不同品种的油菜（Brassica napus L.）配施螯合剂对铅（Pb）污染土壤的修复效果,采用盆栽试验的方式,研究了甘蓝型油菜品种秦油1号（QY-1）和白菜型油菜品种三月黄（SYH）在0%、 2%和4%的水溶性壳聚糖（WSC）处理下对中国北方河南和南方广西两种典型Pb污染农田土壤中Pb吸收和转运的影响,并进一步在河南某Pb污染农田通过田间小区试验比较了两个油菜品种在WSC条件下的修复效率和经济效益.结果表明,盆栽条件下,与对照处理相比,QY-1和SYH的生物量受WSC含量和土壤类型影响显著,随着WSC含量增加QY-1的生物量在两种土壤条件下呈下降趋势,而低含量WSC处理下SYH生物量显著提高,在高含量WSC处理下生物量下降.如广西Pb污染土壤上2%WSC处理下SYH生物量上升最明显,与对照处理相比,生物量提高了80.96%.两个油菜品种不同部位Pb含量也受WSC含量和土壤类型的影响,QY-1地上部分和根部分在河南Pb污染土壤上随WSC含量的升高而增加,在广西Pb污染土壤上随WSC含量的升高而降低.Pb提取量是评价植物修复效率的关键.盆栽和田间试验结果表明,SYH配施WSC处...     

水培条件下油白菜对Pb、Cd吸收和转运的影响

采用水培实验和室内分析相结合的方法,研究了不同含量Pb、Cd单一和复合污染对金属Pb、Cd吸收和转运的影响。结果表明,Pb和Cd主要在油白菜的根部富集;Cd和Pb不同添加量与油白菜体内累积量之间呈显著正相关。复合污染处理中,油白菜地上部的转运系数BCFCd随外源Pb含量的增大而增加,而根部则相反,即BCFCd随外源Pb含量的增大而降低,说明外源Pb可以促进油白菜对Cd在叶片中的富集,但会抑制Cd在根中的富集;油白菜地上部的BCFPb随外源Cd含量的增大而降低,而根部则相反,即BCFPb随外源Cd含量的增大而增加,说明外源Cd可以促进油白菜对Pb在根中的富集,但会抑制Pb在叶片的富集,Cd对Pb的富集具有双重作用;高含量的Pb(≥500 mg/L)会促进油白菜根部的Cd向地上部转运,而高含量Cd会抑制油白菜根部的Pb向地上部转运,使得更多的Pb滞留在油白菜地下部。     

产多胺细菌阻控空心菜富集Cd和Pb效应

通过产多胺筛选培养基,借助超高效液相色谱技术,本研究从重金属污染农田空心菜根际土壤中筛选具有钝化重金属的产多胺细菌,并通过水培试验研究功能菌株对空心菜生长、多胺含量和抗氧化酶活性以及Cd和Pb吸收的影响.结果显示,从空心菜根际土壤中共分离到9株高产多胺的细菌菌株,其中Enterobacter bugandensisYX6能够分泌精胺和亚精胺,Klebsiellaquasivariicola YX8能够分泌腐胺.在LB培养基中,菌株YX6和YX8对Cd和Pb吸附去除率均大于80%.水培试验表明菌株YX6和YX8能够显著提高空心菜地上部和根部多胺（29.3%~180%）的含量以及可食用部分超氧化物歧化酶（18.5%-42.7%）和过氧化物酶（46.2%~100%）的活性,进而显著提高了空心菜地上部（21.2%~40.9%）和根部（43.3%~68.2%）的干重,同时降低了空心菜地上部和根部Cd（45.8%~69.5%）和Pb（42.4%~63.6%）的含量.产多胺细菌E.bugandensisYX6和K.quasivariicola YX8不仅能够提高空心菜生物量和抗氧化酶活性,还能低空心菜对Cd和Pb的吸收,为重金属超标农田安全利用和减少蔬菜中的重金属含量提供菌种资源.     

旱柳(Salix matsudana Koidz)对Pb的耐性、富集、转运与胁迫响应研究

耐性机理的系统解析对于旱柳在土壤Pb污染控制上的应用具有重要意义.为了明确旱柳对Pb的耐性机理,通过盆栽试验研究了旱柳对Pb的耐性、富集、转运特征,采用STEM、EDAX、FTIR分析了旱柳对Pb的胁迫响应机制.结果表明:低含量(≤600 mg·kg-1)Pb对旱柳生长有促进作用,高含量(≥1000 mg·kg-1)Pb明显抑制旱柳的生长;旱柳对Pb具有很高的耐性,耐性指数TI(%)可达108.32,属Pb高耐性植物;旱柳对Pb的富集能力较强,富集系数均值可达7.5773,而对Pb的转运能力较弱,转运系数均小于1;低含量Pb胁迫不影响叶绿素的合成,也不会促生丙二醛(MDA),而高含量Pb胁迫明显抑制叶绿素的合成,促使MDA大量生成,导致严重的细胞膜脂过氧化和膜损伤;抗氧化酶(POD、CAT、SOD)及可溶性蛋白能够对低含量Pb胁迫做出积极有效的响应,但无法清除高含量Pb胁迫所产生的毒害;扫描透射电镜(STEM)分析表明,Pb胁迫使根系发黑、萎蔫,茎部破败、堵塞,叶片褶皱、卷曲,破坏气孔结构;傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,Pb胁迫使导致膜脂过氧化和膜损伤的自由羟基增多,而使对Pb具有络合、螯合作用的连生羟基、巯基、羰基数量减少;能谱(EDAX)分析表明,Pb胁迫抑制了Ca、K的吸收,同时干扰其他矿质元素的吸收利用.     

钼作用下油菜对镉胁迫的生理生化响应及其对镉吸收的特征

为了探讨施钼对不同浓度镉胁迫油菜的缓解效果,利用盆栽试验,研究了4种外源钼梯度（0、50、100、200 mg·kg^-1）对低镉（0.5 mg·kg^-1）和高镉（6.0 mg·kg^-1）两种胁迫下油菜生理生化、生物量、镉的转运富集等的影响作用.结果显示,外源钼可促进镉胁迫油菜长度、鲜重、干重增加.不同浓度的钼可使镉胁迫油菜生理生化指标丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）积累量显著降低,可溶性蛋白（SP）含量、可溶性糖（SS）含量、叶绿素（Chla和Chlb）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性显著提高;同时,施入钼能够有效抑制油菜对镉的吸收富集,但对其转运影响相对较小,同时又可显著提高油菜对镉的耐性.钼对镉的抑制作用表现为提高油菜的生物量水平、改善其生理生化性能,通过参与油菜生理过程降低油菜对镉的吸收,进而提高油菜对进入体内镉的耐受力,外源钼能有效地降低Cd胁迫对油菜的毒害.     

铜在拔节期小麦中的亚细胞分布

为了解小麦对Cu的解毒及耐性机制,通过盆栽试验并采用差速离心法研究了Cu在拔节期小麦根和叶片中的亚细胞分布。研究表明,在Cu胁迫下根和叶亚细胞组分中Cu含量随胁迫浓度的升高呈上升趋势,Cu主要富集在小麦根部,向地上叶片中输送较少,小麦根部Cu含量是叶片中的1.7~4.1倍。细胞质可溶性部分和细胞壁是Cu在小麦细胞内分布的主要位点,分别占总量的36%~81%和14%~48%,细胞器中分布较少,提高Cu胁迫浓度增强了细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用,减弱了细胞壁对Cu的固持作用,同时减少了Cu在细胞器中的分布;叶片细胞壁对Cu的固定作用较强,根部细胞质可溶性部分对Cu的区隔化作用较强。分析表明,细胞壁的沉淀和细胞质的区隔化作用对小麦对Cu的耐性起着重要的作用。     

单一与复合胁迫下油菜对镉、铅的吸收效应

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试植物,通过盆栽试验研究了Cd/Pb单一和复合胁迫下其在油菜体内的吸收和富集特征,并解析了油菜条件下Cd、Pb的交互作用.结果表明,Cd/Pb单一和复合胁迫下油菜体内Cd、Pb的含量均随着其胁迫浓度的增大而增大,但复合胁迫下油菜对Cd、Pb的吸收互为拮抗作用(Cd最大胁迫浓度<7mg.kg-1,Pb最大胁迫浓度<1 500 mg.kg-1);Cd单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力均随着其胁迫浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,Pb单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力则均随着其胁迫浓度的增加而持续减小;复合胁迫降低了油菜对Cd、Pb的富集能力和Pb在油菜体内的迁移能力,但提高了Cd在油菜体内的迁移能力;油菜对Cd的吸收能力和其在油菜体内的迁移能力均远远大于Pb;油菜对重金属Cd、Pb的吸收和迁移模式均符合二次方程.     

模拟酸雨和Pb复合污染对芥菜型油菜的生理特性和Pb富集的影响

通过盆栽试验研究了模拟酸雨（pH分别为3.5、4.5、5.6）和Pb(0~2000 mg·kg-1）复合污染对芥菜型油菜紫叶芥的生理特性和Pb富集的影响.结果表明,在酸雨和Pb复合污染下,紫叶芥生物量和叶绿素含量均有不同程度的下降,叶和根中的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性随着Pb含量和酸雨强度的增加是先升后降,脯氨酸含量随着Pb含量和酸雨强度的增加而升高.芥菜型油菜以通过调节抗氧化酶系统和提高脯氨酸含量来应对酸雨和重金属胁迫,芥菜型油菜对酸雨和Pb的复合污染有很强的耐受能力.芥菜型油菜根和地上部分Pb含量随Pb处理含量水平的增大而增加,其中,根对Pb的富集能力大于地上部分,酸雨能够促进芥菜型油菜对Pb的吸收.因此,在酸雨地区可以选用芥菜型油菜作为Pb污染土壤的修复植物.     

Characteristics of Cd uptake and accumulation in two Cd accumulator oilseed rape species

Two pot experiments were conducted under greenhouse conditions to investigate the characteristics of Cd uptake and accumulation by two Cd accumulator oilseed rape varieties and one Indian mustard grown on a loamy soil that had been artificially contaminated by different amounts of CdSO4 (0, 20, 40, 60, 80, 100 mg/kg soil). The relationship between shoot Cd uptake of the two oilseed rape cultivars and the soil Cd concentrations could be simulated via quadratic equations. The curve showed that maximum shoot Cd uptake of Indian mustard was 314.7μg/pot at soil Cd concentration of 87.8 mg/kg, while maximum uptake of the variety Xikou Huazi was 543.3 μg/pot at soil Cd concentration of 69.1 mg/kg and that of the variety Zhongyou Za-lhao was 576.7 μg/pot at soil Cd concentration of 84.0 mg/kg, suggesting that shoot Cd uptake ability of the two Cd accumulator oilseed rapes was significantly higher than that of the Indian mustard. Xikou Huazi had higher phytoremediation potential for Cd contaminated soil. Shoot Cd accumulation ability of the two Cd accumulator oilseed rapes was correspond and Cdwas easier translocated to the shoot than hyperaccumulator Indian mustard as comparation plant. Shoot Cd distribution pattern showed consistent and significant reduction from older leaves to younger ones of two oilseed rapes and Indian mustard. Cd uptake by oilseed rapes in growth prophase was higher than that of growth anaphase.     

根细胞壁及其组分差异对植物吸附、转运Zn的影响

采用水培实验,研究了不同植物根细胞壁组分差异对Zn吸收、转运的影响及其机制.结果表明,在50mg/LZn处理下,不同植物对Zn的吸收、转运系数顺序为:小白菜≈芥菜≈生菜>青椒>西红柿>水稻,而在20mg/L Zn处理下,生菜茎叶中Zn的转运系数则大于芥菜,这可能与低浓度条件下Zn对生菜产生的低剂量刺激效应有关;利用植物活体根细胞解吸法对不同植物活体根系细胞壁中的Zn含量测定结果表明,不同植物的根细胞壁在去除了果胶成分后,根细胞壁中Zn的含量显著增加,其中水稻根细胞壁增加最大,达到53.7%,增加最小的是青椒(21.1%),而去除半纤维素后则显著降低了不同植物根细胞壁中Zn的含量,尤其是水稻根细胞壁最明显;吸附动力学实验表明,不同处理后的细胞壁对Zn的吸附是个快速反应过程,在吸附30min内所有处理均达到最大吸附量的91%以上,去除果胶显著增加不同细胞壁对Zn的吸附量,而进一步去除半纤维素后,不同细胞壁对Zn的最大吸附量显著下降.以上结果表明,半纤维素含量的增加明显提高了不同植物根束缚Zn的能力而降低向地上部的运输.     

Joint effects of cadmium and lead on seedlings of four Chinese cabbage cultivars in northeastern China

In northeastern China, large area of vegetable land has been simultaneously polluted by cadmium (Cd) and lead (Pb). Joint e ects of Cd and Pb on Chinese cabbage (Brassica pekinensis L.) were investigated using the seed germination and sand culture method. Four Chinese cabbage cultivars including Kangbingjinchun (KB), Dongyangchunxia (DY), Qinglvwang (QL) and Qiangshi (QS) from Shenyang in northeastern China were adopted in this study. The results showed that there were positive linear relationships between the inhibitory rate of biomass, root and shoot elongation and the concentrations of Cd and Pb. In particular, root elongation was more sensitive to joint stress of Cd and Pb. The activity of superoxide dismutase and the content of malondialdehyde (MDA), soluble protein (SP) and proline (PRO) changed significantly with increasing exposure concentration of Cd and Pb. The decrement in the activity of antioxidative enzymes, the content of SP and accumulation of MDA were relatively low in KB and QS. PRO played an important role in resisting Cd and Pb stress.     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.     

Cadmium uptake by different rice genotypes that produce white or dark grains

IntroductionCadmium(Cd)isanon essentialtracemetalthathasadverseeffectsonplants,animalsandhumans.EnvironmentalcontaminationwithCdduetoanthropogenicactivities,suchasmining,industry,agricultureandwastedisposalhasbeenincreasingsincethebeginningofthe 2 0thcentury (Alloway,1995) .ResearchoncontrollingCdpollutionassociatedwithassessingandmanagingacuteinjurytohumanhealththroughoccupationalexposureanddisposalofCdfromindustrialpointsourcestolocalpopulationsthroughseveralpathwayshasmadeconsiderableadva…     

环丙沙星高、低积累菜心(Brassica campestris L.)抗氧化性能的差异

以环丙沙星抗生素(Ciprofloxacin,CIP)高、低积累菜心(油青四九菜心、油绿粗苔菜心)为研究对象,通过水培实验,研究了CIP胁迫下(0~5.0 mg·L~(-1)),二者抗氧化性能(蛋白质含量、超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量)的差异.结果表明,不同浓度CIP条件下,高积累菜心根部CIP富集系数(14.6~24.0)大于低积累菜心(11.3~13.5),但二者转运系数相当(0.006~0.014).同时,高积累菜心根部及地上部的可溶性蛋白质含量、SOD酶活性以及POD酶活性总体大于低积累菜心,而其膜脂过氧化损伤(MDA含量0.29~3.61nmol·mg~(-1))低于后者(MDA含量0.87~6.23 nmol·mg~(-1)),因此其对CIP耐受能力较强,利于吸收积累CIP.     

Cadmium accumulation and tolerance of two castor cultivars in relation to antioxidant systems

To investigate the effects of Cd on tolerance and antioxidant activities of castor, two different castor（Ricinus communis L.） cultivars（Zibo No. 5 and Zibo No. 8） were used for a hydroponic experiment（0, 1 and 2 mg/L Cd） and a pot experiment using Cd-contaminated soil（34 mg/kg） with the addition of ethylenedinitrilotetraacetic acid（EDTA）. The results indicated that there were significant differences between the two cultivars with respect to Cd uptake in shoots（113–248 mg/kg for Zibo No. 5 and 130–288 mg/kg Zibo No. 8）, biomass tolerance indexes（64.9%–74.6% for Zibo No. 5 and 80.1%–90.9% for Zibo No. 8） in the hydroponic experiment and survival rates（0% for Zibo No. 5 and 100% for Zibo No. 8）determined by the addition of EDTA in the pot experiment, suggesting that Zibo No. 8 has higher tolerance than Zibo No. 5. Moreover, the castor cultivars have low bioconcentration factors（4.80% for Zibo No. 5 and 5.43% for Zibo No. 8） and low translocation factors（〈1%）.Consequently, Zibo No. 8 can participate in Cd phytostabilization in highly Cd-polluted areas. The results indicated that glutathione（GSH） as a non-enzymatic antioxidant, and antioxidant enzymes including superoxide dismutase（SOD）, catalase（CAT） and guaiacol peroxidase（GPX）, were cultivar- and dose-dependent. The higher tolerance of Zibo No. 8compared with Zibo No. 5 can be attributed to the higher GSH levels in the root and higher GPX activity in the leaf.     

不同土壤改良剂及其组合对降低大白菜镉和铅含量的作用

为寻求有效抑制污染土壤上大白菜对重金属镉(Cd)和铅(Pb)的吸收、保持大白菜卫生品质的技术方法,利用土壤盆栽试验,对施用不同土壤改良剂及其组合降低大白菜地上部Cd和Pb含量的效应进行了比较研究.结果表明,施用改良剂对大白菜的生长具有促进作用,施用改良剂可升高土壤的pH值和降低土壤中的有效态Cd含量,施用改良剂可显著降低大白菜中Cd和Pb的含量.加入5.0 mg.kg-1 Cd,2种大白菜地上部的Cd含量在所有的改良剂处理下均超过了0.5 mg.kg-1.在投加Pb 1500 mg.kg-1后,2种大白菜在加入石灰+鸡粪+过磷酸钙后,其地上部Pb含量均小于2.0 mg.kg-1,可以满足大白菜在Pb(1500 mg.kg-1)污染土壤上的安全生产.