磺化石墨烯对小麦幼苗生长及生理生化指标的影响

随着石墨烯生产量和使用量的不断增大,其对生态环境的风险逐渐引起了环境学家的关注。采用水培试验,探究了磺化石墨烯(SGO)对小麦幼苗的生长、抗氧化酶活性及脂质过氧化的影响。结果表明:在培养10 d后,低浓度磺化石墨烯对小麦根系的生长有显著促进作用(P0.05),200 mg·L-1浓度处理与对照处理相比提高了84.3%,随着浓度增加促进作用逐渐减弱,1 000 mg·L-1时与对照相比提高了19.9%。但对小麦地上部的生长没有影响。磺化石墨烯处理的小麦幼苗根系和叶片组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及丙二醛(MDA)都呈现先下降后上升的趋势。当磺化石墨烯浓度低于200 mg·L-1时,处理组小麦抗氧化酶的活性及MDA含量相对于对照处理大都有所降低,说明低浓度时磺化石墨烯没有对小麦的生长产生氧化胁迫,这与磺化石墨烯可能具有一定的抗氧化能力有关,而高浓度时由于产生氧化胁迫使各项生理生化指标逐渐上升。本实验结果为石墨烯材料对植物的毒理学研究提供了基础数据。     

含铅、镉重金属细颗粒物对几种陆生植物的暴露危害

大气重金属细颗粒物复合污染对陆生植物早期发育及幼苗生长的影响研究近年来成为大气科学与生态毒理学交叉领域研究的热点和难点。通过搭建合理的暴露场景,模拟严重大气污染浓度条件下,含Pb、Cd细颗粒物对黄瓜、小麦、西红柿和玉米4种受试植物出苗、幼苗生长期内茎高和鲜重等生物量的影响。结果显示,暴露处理组4种受试植物陆上部分对Cd元素的吸收增量变化范围为0~0.025 mg·kg-1;对Pb元素的吸收增量变化范围为0.020~0.292 mg·kg-1。暴露处理组4种受试植物出苗抑制率变化范围为0%~30%;茎高抑制率变化范围为-3%~14%;鲜重抑制率变化范围为-12%~3%。由此可见,在试验周期内,含Pb、Cd重金属细颗粒物复合污染对几种植物的陆上部分生物量的抑制作用不明显,甚至有积极的刺激作用。与空白对照组相比,暴露处理仅对小麦出苗抑制产生显著性差异,并显现协同效应。说明几种受试植物在现有暴露环境下,对设定浓度的污染物敏感性较低,受危害程度不大。     

铅胁迫下黄瓜幼苗内源多胺变化动态的初步研究

以黄瓜幼苗为材料,采用高效液相色谱法测定黄瓜幼苗叶和茎中内源多胺的含量,研究了铅胁迫下黄瓜幼苗生长及内源多胺的变化。结果表明:铅质量浓度为100mg·L-1时促进黄瓜幼苗的生长,铅质量浓度高于100mg·L-1时,黄瓜幼苗茎高和根长逐渐下降;铅胁迫下黄瓜幼苗地上部的腐胺含量明显高于对照值,且随着铅质量浓度增加和处理时间的延长呈下降趋势。黄瓜幼苗叶片精胺和亚精胺在处理第5d时高于对照值,茎中精胺和亚精胺含量在处理第7d高于对照值,而其它时间内的都低于对照值,而且其含量均随铅质量浓度的增加而呈下降趋势;过氧化物酶活性变化与内源多胺含量(腐胺、精胺和亚精胺之和)的变化相似,表明铅胁迫能改变黄瓜幼苗内源多胺的含量和调节过氧化物酶活性,从而影响着黄瓜植株的生长。     

Zn2+对黄瓜发芽期生理特性的影响

锌是植物必需的营养元素,同时也是一种常见的环境有毒重金属元素.以黄瓜(Cucumis sativus L.)为试验材料,设置不同Zn2 处理(0、25、50、100、200、300 mg·L-1),利用发芽和出苗试验,研究了Zn2 对黄瓜发芽期生理特性的影响.结果显示,低处理(0～25 mg·L-1)对黄瓜种子萌发和幼苗生长有促进作用,当为25 mg·L-1时最有利于黄瓜种子萌发和幼苗生长,其种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、下胚轴长、下胚轴粗度和相对含水量均高于对照及其他浓度处理;幼苗相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、SOD活性及POD活性均在此浓度得到最低.但从50 mg·L-1开始,随着增加,黄瓜种子萌发的各项指标开始下降,幼苗生长的各项生理指标开始上升,对黄瓜种子发芽和幼苗生长产生抑制作用,并在300 mg·L-1时抑制作用得到最大.该研究为进一步研究农业生态整治与安全高效利用提供理论基础.     

诺氟沙星对芽期玉米的毒性和氧化损伤研究（Phytotoxicity and Oxidative Stress of Norfloxacin on Maize（Zea mays L.）Germination Stage）

畜禽养殖废弃物的农田处置,使大量抗生素进入环境,从而对环境生物产生潜在危害. 为了研究诺氟沙星（norfloxacin, Nor）对玉米发芽和幼苗生长的影响,采用水培发芽实验,测定了不同浓度下,诺氟沙星对玉米种子的发芽率和玉米幼苗对诺氟沙星的吸收与传输的影响;另外还研究了诺氟沙星对玉米幼苗生物量、自由基水平、丙二醛（MDA）含量、抗氧化酶活性的影响. 结果显示,诺氟沙星能被玉米根吸收并传输到地上部分. 0.5mg·L-1~50mg·L-1的诺氟沙星暴露均不影响玉米的发芽率. 当诺氟沙星浓度大于1mg·L-1时,幼苗的生长受到抑制,其敏感指标依次为根重>根长>芽长>芽重. 诺氟沙星暴露使玉米根、芽中MDA含量明显增加,玉米根中谷胱甘肽硫转移酶（GST）,过氧化物酶（POD）,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活度有显著改变,这表明诺氟沙星暴露能够引起玉米体内的氧化损伤. 用电子自旋共振结合二级自由基自旋捕获技术测定了玉米根中自由基水平,发现诺氟沙星能够引起玉米根中大量羟基自由基的产生,为诺氟沙星引起玉米幼苗的氧化损伤提供了直接的证据.     

诺氟沙星对芽期玉米的毒性和氧化损伤研究

畜禽养殖废弃物的农田处置,使大量抗生素进入环境,从而对环境生物产生潜在危害.为了研究诺氟沙星(norfloxacin,Nor)对玉米发芽和幼苗生长的影响,采用水培发芽实验,测定了不同浓度下,诺氟沙星对玉米种子的发芽率和玉米幼苗对诺氟沙星的吸收与传输的影响;另外还研究了诺氟沙星对玉米幼苗生物量、自由基水平、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性的影响.结果显示,诺氟沙星能被玉米根吸收并传输到地上部分.0.5mg·L-1～50mg·L-1的诺氟沙星暴露均不影响玉米的发芽率.当诺氟沙星浓度大于1mg·L-1时,幼苗的生长受到抑制,其敏感指标依次为根重>根长>芽长>芽重.诺氟沙星暴露使玉米根、芽中MDA含量明显增加,玉米根中谷胱甘肽硫转移酶(GST),过氧化物酶(POD),超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶的活度有显著改变,这表明诺氟沙星暴露能够引起玉米体内的氧化损伤.用电子自旋共振结合二级自由基自旋捕获技术测定了玉米根中自由基水平,发现诺氟沙星能够引起玉米根中大量羟基自由基的产生,为诺氟沙星引起玉米幼苗的氧化损伤提供了直接的证据.     

紫茉莉β-谷甾醇对镉处理的浓度响应及其化感效应

外来入侵植物紫茉莉(Mirabilis jalapa)对镉(Cd)具有一定的富集能力,但对其他植物也会产生化感效应,其植株体内已被检测到甾醇类物质,对其他植物的种子萌发和幼苗生长会产生不同程度的影响。虽然有关紫茉莉对作物化感效应方面已有一些研究,但大多是在非重金属污染条件下进行,有关Cd处理下紫茉莉化感效应的报道甚少。采用室内水培法研究不同Cd浓度处理下外来入侵植物紫茉莉根系分泌物对黄豆和玉米的化感效应,以及紫茉莉植株和根系分泌物中化感物质β-谷甾醇含量和Cd处理下外源添加不同浓度β-谷甾醇(0、0.125、0.5、1、2 mg·L^-1)对黄豆和玉米的化感效应。结果表明,不同Cd浓度处理下,紫茉莉根系分泌物会对2种作物产生化感抑制作用,但对黄豆的抑制作用高于玉米。紫茉莉根部β-谷甾醇含量显著高于茎、叶;根部β-谷甾醇含量在高浓度Cd处理下显著减少,其根分泌物中β-谷甾醇含量则显著增加。Cd处理下外源添加0.125 mg·L^-1β-谷甾醇时,黄豆和玉米种子发芽及幼苗生长均受到显著抑制,其他β-谷甾醇处理浓度对玉米幼苗生长则表现为促进作用,黄豆则...     

环丙沙星对玉米芽期抗氧化酶活性及自由基代谢的影响

采用发芽实验研究环丙沙星对玉米发芽率和幼苗生长的影响.测定了不同浓度(0.5-50 mg·L-1)环丙沙星处理下玉米的发芽率、生物量、自由基水平、脂质过氧化产物(MDA)含量、抗氧化酶活性和对环丙沙星的吸收与累积.结果显示,玉米对环丙沙星的吸收和传输随着暴露液中环丙沙星浓度的增加而上升.在实验浓度范围内,环丙沙星不影响...     

不同老化时间的TiO_2纳米颗粒对玉米生长的影响

为探讨老化时间对TiO_2纳米颗粒(nanoparticles,NPs)生物有效性的影响,研究了不同老化时间的Ti O_2NPs(0~120 d)对玉米幼苗生长的影响、在玉米体内的吸收及其在植株不同部位的存在位点等。研究发现,不同浓度的TiO_2NPs(1 000 mg·kg~(-1)和2 000 mg·kg~(-1))加入到土壤中,对玉米幼苗干鲜重没有明显的影响,但老化时间小于60 d时,对玉米幼苗株高有一定的抑制效应,老化60 d之后,随着老化时间的继续延长,毒性逐渐降低,最后趋于稳定。老化60 d时,TiO_2NPs处理的玉米幼苗根冠增大,玉米幼苗体内产生H2O_2的累积。在Ti O_2老化土壤中生长的玉米幼苗根系和地上部均有Ti的累积,1 000 mg·kg~(-1)的TiO_2NPs在玉米幼苗根部的生物累积系数达到35.4%,在地上部为13.6%,在玉米植株体内的转运系数为0.38;通过TEM观察,TiO_2NPs可以进入到玉米幼苗体内,并存在于根细胞的细胞质和叶绿体膜上,在叶片细胞的液泡和细胞核中也发现有TiO_2NPs的存在。上述研究结果为客观评价TiO_2NPs的生态风险提供了有用信息。     

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）生物降解过程对植物生长的影响评价

通过苏丹草（Sorghum sudanense Stapf）、籽粒笕（Amaranthus hypochondriacus L.）、豇豆（Vigna sesquipedalis Wight）种子的发芽试验及其盆栽试验,考察了PBS在土壤浸提液中的生物降解性能,探讨了PBS高聚物、低聚物和合成单体对植物的发芽和生长影响。研究结果表明：①在土壤浸提液中微生物对PBS有一定的降解作用,且在降解过程中,降解液的pH变化不明显;②PBS高聚物的降解产物对植物生长没有影响;③P BS低聚物在降解初期抑制部分植物的幼苗生长,后期对植物的生长没有影响;④当丁二酸的质量浓度低于200 mg.L^-1时,对植物种子的发芽和幼苗生长不会产生影响,当质量浓度高于500 mg.L^-1时,将抑制幼苗生长;当1,4-丁二醇的质量浓度低于2 000 mg.L-1时,对种子的发芽和生长没有影响。     

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。     

油菜根系分泌物对不同作物幼苗生长的化感效应

在实验室采用发芽试验的方法研究了油菜Brassicacampestris根系分泌物对小麦、油菜、蚕豆和玉米种子活力、幼苗生长发育及生理生化特性造成的化感效应。结果表明,油菜根系分泌物的化感累加作用对不同作物种子发芽率、幼苗芽长、芽质量、根长、根质量、根系活力以及幼芽过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量均具有显著影响,其化感效应对小麦的影响程度最弱,其中对小麦的种子发芽率、幼苗根长、芽干物质量、POD活性和根系活力以及各作物幼芽细胞膜的毒害程度均表现出促进作用,而对小麦幼苗其它生长特性以及油菜、蚕豆和玉米幼苗的所有生长特性均表现为抑制作用,表明油菜根系分泌物对不同作物及不同生长特性的化感效应具有不同的选择性。因此,合理搭配油菜作物的间、套、轮作是其夺取优质、高产栽培的关键技术。     

外来入侵植物美洲商陆提取物的化感活性

研究了外来入侵植物美洲商陆(Phytolacca americana)提取物对黄花草木樨(Melilotus officinalis)、大白菜(Brassica pekinensis)、北美车前(Plantago virginica)和马唐(Digitaria sanguinalis)4种植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,与对照相比,1 000～4 000、4 000和2 000～4 000μg·mL-1美洲商陆醇提取物分别对大白菜、北美车前和马唐种子萌发率具有显著抑制作用,1 000～4 000μg.mL-1水提取物对马唐种子萌发率也具有显著抑制作用,最大抑制率分别为32.22%、46.56%、32.69%和28.57%。250～500μg·mL-1醇提取物和250～4 000μg·mL-1水提取物对黄花草木樨幼苗根长,250～1 000μg·mL-1醇提取物和250～4 000μg·mL-1水提取物对黄花草木樨幼苗苗高,以及500μg·mL-1水提取物对黄花草木樨幼苗干质量均具有显著促进作用,最大促进率分别为21.32%、37.89%、12.94%、32.07%和18.81%。1 000～4 000μg·mL-1醇提取物和4 000μg·mL-1水提取物对大白菜幼苗根长,2 000～4 000μg·mL-1醇提取物和水提取物对大白菜幼苗苗高,4 000μg·mL-1水提取物对大白菜幼苗干质量具有显著抑制作用,最大抑制率分别为37.00%、20.95%、25.63%、22.30%和13.67%。250～1 000μg·mL-1水提取物对北美车前幼苗根长,250～4 000μg·mL-1水提取物对北美车前苗高具有显著促进作用,而1 000～4 000μg·mL-1醇提取物对北美车前幼苗根长,4 000μg·mL-1醇提取物对北美车前苗高和干质量具有显著抑制作用,最大抑制率分别为58.06%、29.72%和18.36%。500～4 000、1 000～4 000和2 000～4 000μg·mL-1醇提取物分别对马唐幼苗根长、苗高及干质量,4 000μg·mL-1水提取物对马唐幼苗根长具有显著抑制作用,最大抑制率分别为70.31%、44.65%、42.43%和35.50%。由此可见,美洲商陆对大白菜、北美车前和马唐种子萌发和幼苗生长具有较强的化感抑制作用,对入侵植物黄花草木樨具有化感促进作用,这些都直接或间接地增强了美洲商陆的入侵性。     

Stress response to nanoplastics with different charges in Brassica napus L. during seed germination and seedling growth stages

● Higher concentrations of PS, PS-NH₂ and PS-SO₃H inhibited seed germination. ● PS, PS-NH₂ and PS-SO₃H influenced seedling growth in a dose-dependent manner. ● PS, PS-NH₂ and PS-SO₃H reduced essential nutrients uptake and plant quality. ● PS, PS-NH₂ and PS-SO₃H increased antioxidant enzyme activities and MDA content. ● Nanoplastic toxicity was related to surface charges. Nanoplastic pollution has become a significant problem in farmland systems worldwide. However, research on the effects of nanoplastics (NPs) with different charges on field crops is still limited. In our study, NPs with different charges, including unmodified polystyrene nanoplastics (PS), positively charged polystyrene nanoplastics (PS-NH₂), and negatively charged polystyrene nanoplastics (PS-SO₃H), were investigated for their impacts on seed germination and seedling growth of rape. The results showed that seed water uptake (after 12 h), seed germination, seed vigour, and relative root elongation were all significantly reduced under exposure to NPs (200 mg/L). Similarly, remarkable decreases in plant biomass (root weight, shoot weight), growth (root length, plant height), photosynthesis ability (chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids), essential nutrient uptake (Fe, Mn, Zn, Cu), and plant quality (soluble protein, soluble sugar, crude fibre content) of rape seedlings were also observed after exposure to NPs. Among the three kinds of NPs, PS-NH₂ showed stronger effects. Moreover, superoxide dismutase, peroxidase, and catalase activities of rape seedlings were changed, and the content of malondialdehyde was significantly increased under exposure to NPs. Furthermore, positively charged PS-NH₂ showed stronger effects on the phenotype, physiology, biochemistry, nutrient uptake, and plant quality of rape. Notably, a comprehensive toxicity evaluation revealed that PS-NH₂ had the strongest toxicity to rape. The present study provides important implications for the interaction and risk assessment of NPs and crops in soil-plant systems.     

Possible health impacts of naturally occurring uptake of aristolochic acids by maize and cucumber roots: links to the etiology of endemic (Balkan) nephropathy

Aristolochic acids (AAs) are nephrotoxic and carcinogenic derivatives found in several Aristolochia species. To date, the toxicity of AAs has been inferred only from the effects observed in patients suffering from a kidney disease called “aristolochic acid nephropathy” (AAN, formerly known as “Chinese herbs nephropathy”). More recently, the chronic poisoning with Aristolochia seeds has been considered to be the main cause of Balkan endemic nephropathy, another form of chronic renal failure resembling AAN. So far, it was assumed that AAs can enter the human food chain only through ethnobotanical use (intentional or accidental) of herbs containing self-produced AAs. We hypothesized that the roots of some crops growing in fields where Aristolochia species grew over several seasons may take up certain amounts of AAs from the soil, and thus become a secondary source of food poisoning. To verify this possibility, maize plant (Zea mays) and cucumber (Cucumis sativus) were used as a model to substantiate the possible significance of naturally occurring AAs’ root uptake in food chain contamination. This study showed that the roots of maize plant and cucumber are capable of absorbing AAs from nutrient solution, consequently producing strong peaks on ultraviolet HPLC chromatograms of plant extracts. This uptake resulted in even higher concentrations of AAs in the roots compared to the nutrient solutions. To further validate the measurement of AA content in the root material, we also measured their concentrations in nutrient solutions before and after the plant treatment. Decreased concentrations of both AAI and AAII were found in nutrient solutions after plant growth. During this short-term experiment, there were much lower concentrations of AAs in the leaves than in the roots. The question is whether these plants are capable of transferring significant amounts of AAs from the roots into edible parts of the plant during prolonged experiments.     

养分(磷)吸收机理模型的应用研究──Ⅱ.模型参数的敏感性分析

采用Claassen的养分吸收机理模型探讨了玉米与大豆幼苗磷吸收过程中的参数敏感性,结果表明：在一般土壤与施肥条件下,玉米与大豆幼苗吸收磷的高度敏感性参数或重要限制因素为根系伸长速率与根半径;在相同土壤供磷条件下,供试大豆幼苗根系的磷摄取能力远低于玉米幼苗根系的磷摄取能力,其原因归结于两者在根系最大养分流Imax与根系伸长速率K两个敏感性参数上的差异;玉米与大豆幼苗磷吸收过程中三种根毛参数的敏感性均较低,这主要与土壤供磷水平较高有关;土壤含水量在玉米幼苗磷吸收过程中表现了极高的敏感性,当土壤含水量降低时,土壤养分供应参数对玉米幼苗磷吸收的敏感性与限制作用均增大。     

油菜素内酯诱导黄瓜幼苗抗灰霉病研究

采用根际注射结合叶面喷施的方法,研究了油菜素内酯(Brassinolide,BR)对黄瓜灰霉病的诱抗作用及其生理机制.结果表明,BR降低了黄瓜幼苗的病情指数,最高幅度达28.4%,提高了苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性,增加了木质素和类黄酮含量,促进了灰霉病菌侵染下黄瓜幼苗的生长发育,壮苗指数最高增加了23.4%.说明BR能诱导黄瓜幼苗对灰霉病的抗性,且最佳处理浓度为0.05mg/L.图3表1参28     

Effects of vanadate supply on plant growth, Cu accumulation, and antioxidant capacities in Triticum aestivum L.

The effects of normal vanadate (V) supply (40 μM) on copper (Cu) accumulation, plant growth and reduction in Cu toxicity in wheat seedlings (Triticum aestivum L.) were investigated. The results showed Cu accumulation (mg g^?1 dw) in the applied V treatment was about 10.2 % in shoots and 16.7 % in roots higher up on exposure to excess Cu (300 μM) than that observed only in excess Cu plants. Compared with the treatment of the normal concentration used in Hoagland’s culture solution Cu (0.6 μM), excess Cu significantly induced lipid peroxidation indicated by accumulation of thiobarbituric acid reactive substances (MDA). The seedlings showed apparent symptoms of Cu toxicity and plant growth were significantly inhibited by excess Cu. The applied V significantly decreased lipid peroxidation in roots caused by excess Cu and inhibited the appearance of Cu toxicity symptoms. Moreover, the applied V effectively improved the antioxidant defense system to alleviate the oxidative damage induced by Cu. Although the addition of V could promote superoxide dismutase in both shoots and roots to reduce superoxide radicals, peroxidase and catalase in shoots and ascorbate peroxidase and dehydroascorbate reductase in roots were major enzymes to eliminate H₂O₂ in wheat seedlings.