镉超富集植物球果蔊菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征

采用室外盆栽模拟方法,比较和分析了镉(Cd)-砷(As)复合污染处理对球果蔊菜(Rorippa globosa,十字花科焊菜属,1种从农田杂草中新发现的镉超富集植物)的生长及其对Cd、As吸收和积累特征的影响.结果表明,在低浓度Cd-As复合污染条件下,由于Cd、As的拮抗作用,从而促进植物的生长发育,同时也促进地上部对Cd的吸收和积累.在Cd-As复合污染处理浓度为10 mg/kg和50 mg/kg时,株高和地上部干重达到最大(分别为35.9 cm和2.2 g,盆),叶片中Cd积累量高于同浓度单一Cd处理.Cd-As复合污染高浓度处理表现出对球果蔊菜生长以及Cd的吸收和积累有协同的抑制作用.同时,球果薄菜根部对As的吸收能力大于其地上部,相应的富集系数≤0.3,转移系数≤0.6,说明球果萍菜对As有一定的排斥作用.这些结果表明,球果蔊菜有很强的忍耐Cd-As复合污染的能力,对修复Cd-As复合污染土壤具有一定的潜力.     

镉超富集植物球果菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征

采用室外盆栽模拟方法,比较和分析了镉（Cd）-砷（As）复合污染处理对球果菜（Rorippa globosa,十字花科焊菜属,1种从农田杂草中新发现的镉超富集植物）的生长及其对Cd、As吸收和积累特征的影响.结果表明,在低浓度Cd-As复合污染条件下,由于Cd、As的拮抗作用,从而促进植物的生长发育,同时也促进地上部对Cd的吸收和积累.在Cd-As复合污染处理浓度为10 mg/kg和50 mg/kg时,株高和地上部干重达到最大（分别为35.9 cm和2.2 g/盆）,叶片中Cd积累量高于同浓度单一Cd处理.Cd-As复合污染高浓度处理表现出对球果菜生长以及Cd的吸收和积累有协同的抑制作用.同时,球果菜根部对As的吸收能力大于其地上部,相应的富集系数≤0.3,转移系数≤0.6,说明球果菜对As有一定的排斥作用.这些结果表明,球果菜有很强的忍耐Cd-As复合污染的能力,对修复Cd-As复合污染土壤具有一定的潜力.     

Cd胁迫下超富集植物圆锥南芥抗氧化机理

采用土培的方法研究了不同Cd2+添加量(0、10、20、40、80、160、240mg.kg-1)对多金属超富集植物圆锥南芥(Arabis paniculata Franch)抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶POD、抗坏血酸过氧化物酶CAT、过氧化物酶APX)活性、非酶物质(巯基SH、谷胱甘肽GSH、植物络合素PCs)含量以及生物量、叶绿素、丙二醛(MDA)、半胱氨酸(Cysteine)、脯氨酸(Proline)含量的影响.结果表明,随着Cd添加量的增加,圆锥南芥的生物量、Cd含量、富集系数、转运系数呈增加趋势,SOD活性、叶绿素含量呈下降趋势.POD、CAT、APX活性以及MDA含量均呈先升高后降低的变化趋势.圆锥南芥叶片中SH、GSH、PCs含量随Cd添加量的增加而增加,当Cd添加量为240mg.kg-1时,SH、GSH、PCs含量分别比对照提高了92.7%、70.2%、143.4%,表明SH、GSH、PCs在解毒Cd毒害中起着重要作用.     

Cd对小白菜生长及氮素代谢的影响研究

采用水培的方法,研究了不同Cd2 水平(0、1、2.5、5、10 mg·L-1)对小白菜叶片中铵态氮、硝态氮、可溶性蛋白质、游离脯氨酸、叶绿素、部分营养元素含量以及蛋白水解酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺转化酶与合成酶活性的影响.结果表明,低浓度的Cd处理(1 mg·L-1)刺激了小白菜的生长,提高了小白菜的生物量、叶绿素含量以及硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶与转化酶活性.Cd处理降低了小白菜对Cu、Ca、Fe、Mg的吸收,但促进了P的吸收.10 mg·L-1的Cd处理显著降低了可溶性蛋白质含量、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和转化酶活性(p＜0.05),提高了蛋白水解酶活性,不利于叶片中铵态氮与硝态氮的同化,造成叶片中铵态氮和硝态氮的累积.小白菜叶片中游离脯氨酸含量与铵态氮含量成极显著正相关(p＜0.01),说明小白菜叶片中游离脯氨酸的累积在一定程度上缓解了铵的毒害.     

镉和酸雨对苦楝幼苗细胞膜透性及渗透调节物质含量的影响

采用盆栽法研究了3个梯度模拟酸雨(p H=5.6、4.5、3.5)和不同剂量Cd2+(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg~(-1))单一及复合处理,对苦楝(Melia azedarach L.)幼苗生长、质膜透性和主要渗透调节物质含量的影响.结果表明,p H=4.5和30 mg·kg~(-1)Cd2+复合处理对苦楝生物量的积累和幼苗的生长具有一定促进作用;p H=4.5和低剂量Cd2+(≤60 mg·kg~(-1))单一及复合处理下,株高和干重变化不显著(p0.05),叶色、叶绿素含量、相对电导率和丙二醛含量也无明显变化;而强酸雨(p H=3.5)和高剂量Cd2+(≥90 mg·kg~(-1))处理下,叶片发黄卷曲,叶绿素含量下降,相对电导率和丙二醛含量增大,且酸雨和Cd2+复合处理较单一酸雨和单一Cd2+处理毒害作用更明显,表现为复合叠加效应;随酸雨强度和Cd2+剂量的增加,可溶性糖含量下降,可溶性蛋白和游离脯氨酸含量先升后降,二者峰值均出现在p H=4.5和60 mg·kg~(-1)Cd2+处理,且Cd2+剂量≤120 mg·kg~(-1)时,各酸雨梯度下可溶性蛋白和脯氨酸含量均高于CK.综上认为,在Cd2+剂量≤60 mg·kg~(-1)、酸雨p H≥4.5的区域,苦楝可以正常生长且保持较大生物量,可将其作为Cd污染典型酸雨区的绿化和修复树种.     

速生树种竹柳对重金属胁迫的生理响应

为探讨速生树种竹柳(Salix sp.)对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以竹柳三号和竹柳五号为试验材料,在重金属复合污染(镉、铜、锌)的水稻土条件下处理65 d后,研究了其叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及过氧化物酶(POD)和超氧化歧化酶(SOD)活性的响应变化.结果表明:重金属胁迫下,两种竹柳叶片的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量均显著(p0.05)降低,而脯氨酸含量、过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)升高.重金属胁迫下,竹柳三号叶片的脯氨酸、可溶性蛋白含量和超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)低于竹柳五号,而叶绿素b含量和过氧化物酶活性反之.对照土壤中,竹柳三号的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著低于竹柳五号,叶绿素含量反之.两种竹柳的叶绿素a/叶绿素b值、丙二醛含量无显著差异.综上所述,叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等可以作为竹柳耐重金属胁迫的评价指标.竹柳五号在重金属胁迫作用下可维持较高的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性,因此,竹柳五号比竹柳三号对重金属胁迫有更强的耐性.     

细胞分裂素类物质对镉胁迫下玉米幼苗生长和抗氧化酶活性及脯氨酸含量的影响

采用水培试验,研究了镉胁迫下喷施细胞分裂素类物质6-苄氨基嘌呤(6-BA)和激动素(KT)对玉米幼苗生长、叶片叶绿素含量、脯氨酸含量、植株镉含量和活性氧清除酶活性的影响.结果表明,与单纯镉胁迫相比,喷施6-BA和KT提高了玉米幼苗的生物量、根和地上部镉含量、叶绿素和脯氨酸含量,降低了叶片丙二醛(MDA)含量,促进了叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的升高,但对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响不明显.说明细胞分裂素类物质6-BA和KT可缓解镉胁迫对玉米幼苗的伤害,其机制可能与细胞分裂素物质能维持叶绿素稳定、刺激细胞内H2O2清除酶类活性及促进脯氨酸积累有关.当6-BA浓度在0～20mg·L-1之间时,其对玉米幼苗镉胁迫的缓解效应随喷施浓度的提高而增强,而KT的最适喷施浓度为70mg·L-1.     

施氮对镉胁迫下鬼针草叶片光合效率的影响

为探究土壤氮营养状况对镉(Cd)污染土壤中超富集植物鬼针草叶片光合效率的影响,文章通过控制变量法添加相同质量分数的Cd溶液与不同浓度的氮素溶液进行温室土培实验。结果表明,与对照组相比,施加氮肥后鬼针草叶片的胞间CO₂浓度显著降低(P<0.05);叶绿素含量及气孔限制值显著升高(P<0.05);对水汽的气孔导度、对水汽的总导度及对CO₂的总导度在氮素含量施加80 mg/kg时显著升高(P<0.05);这些使鬼针草叶片的蒸腾速率、净光合速率、水分利用效率和光能利用效率显著增强(P<0.05),最终鬼针草叶片的光合效率提升(生物量的积累量增加),植物提取的Cd含量增加(P<0.05)。其中,当土壤中施加氮素含量为20 mg/kg时,鬼针草对土壤中Cd的提取量最高,为对照组的2.01倍。因此,土壤中添加氮素能通过提升超富集植物的光合效率,增强其对土壤中重金属的提取量。     

铀胁迫对反枝苋生理生化指标的影响分析

为探究铀胁迫下富集植物反枝苋的抗逆机制及铀对反枝苋的毒理效应,通过盆栽控制性试验,研究了土壤不同浓度铀(U)胁迫(0、25、50、100、200、400 mg//kg)对反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)叶片光合色素、蛋白质、丙二醛、脯氨酸含量和抗氧化酶(POD、CAT和SOD)活性的影响。结果表明:土壤铀胁迫对反枝苋叶片光合色素和蛋白质含量表现出低促高抑,25 mg/kg处理下叶绿素a、叶绿素b和蛋白质含量显著高于对照;中低浓度下,抗氧化酶系统被激活,活性显著高于对照,有效清除活性氧自由基;100 mg/kg处理时,SOD活性率先降低,引起CAT和POD活性出现无底物性下降;200、400 mg/kg胁迫下植物产生并积累了大量的自由基,超过了SOD、CAT、POD的清除能力,致使酶活性降低,膜脂过氧化程度加深,MDA含量激增;各处理下脯氨酸含量均显著高于对照,使植物在高胁迫下抗氧化酶系统遭到破坏后仍能起到抗铀胁迫作用。     

城市大气环境下绿化植物叶片比叶重和光合色素含量

研究了大叶女贞(Ligustrum lucidum Ait.)和小叶女贞(Ligustrum quihoui Carr.)在不同大气环境条件下叶片中Pb、Cd、叶绿素a (Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)的含量及比叶重(LMA),分析了因素之间的相互关系.不同环境条件下叶片中Pb、Cd、Chl a、Chl b、Chl (a+b)、Car的含量及LMA具有显著差异.随污染程度的加剧,叶片中Pb、Cd的含量、LMA和Chl a/Chl b升高,而Chl a、Chl b和Chl (a+b)含量则呈现相反的变化趋势.大叶女贞叶片中Car含量变化不明显,而小叶女贞叶片中Car含量在污染严重的采样点明显较其他采样点高.2种植物叶片中Pb、Cd的含量对叶片LMA和光合色素含量均具有明显影响,Chl a、Chl b及Chl (a+b)含量与叶片中Pb、Cd的含量呈显著负相关(P<0.05).叶片中Cd含量的增大导致Car含量增大,而Pb的作用与物种有关.叶片中Pb含量的增大导致2物种LMA增大,而Cd含量导致大叶女贞LMA增大而小叶女贞LMA变化不明显.污染胁迫下植物叶片会增大LMA、Chl a/Chl b,减小Chl a、Chl b和Chl (a+b)含量,据此可对大气污染进行生物监测.     

Piriformospora indica confers cadmium tolerance in Nicotiana tabacum

Piriformospora indica, a root-colonizing endophytic fungus of Sebacinales, promotes plant growth and confers resistance against biotic and abiotic stresses. In order to confirm the influence of P. indica on growth, proline, malondialdehyde (MDA), chlorophyll, and cadmium (Cd) amounts in Nicotiana tabacum under Cd stress, hydroponics, pot and field trials were conducted. The results showed that P. indica can store Cd in plant roots and reduce leaf Cd content, reduce the concentration of MDA, and increase the proline and chlorophyll content and the activities of catalase, peroxidase, and superoxide dismutase under hydroponic Cd stress. RT-PCR analysis showed that the relative expression level of genes Gsh2, TaPCS1, oas1, GPX, and Hsp70 in colonized plants was 4.3, 1.4, 2.9, 1.7, and 6.9 fold higher than in un-colonized plants respectively. Cd exposure significantly reduced un-colonized plants'' agronomic traits compared to P. indica-colonized ones. Our results suggested that P. indica can sequester Cd in roots, so that much less cadmium was transported to leaves, and the increased concentrations of antioxidant enzymes, pigments and proline contents, as well as the higher expression of stress-related phytochelatin biosynthesis genes in P. indica-inoculated plants, may also serve to protect N. tabacum plants against oxidative damage, enhancing Cd tolerance.     

不同浓度铵态氮对苦草的生理影响

研究了苦草在不同浓度(0.02,0.05,0.10,0.30,0.60,1.00,3.00mg/L)铵态氮中暴露14d后,其生物量的变化、叶片游离氨基酸态氮、叶绿素、可溶性蛋白含量以及O2-×信号强度、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量的响应.结果表明,各浓度组苦草的生物量无显著变化,但是各生理指标变化显著.当铵态氮浓度为0.30mg/L时,苦草叶片中游离氨基酸态氮的含量即开始显著升高.当铵态氮浓度达到0.60mg/L时,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高,表明苦草诱导产生氧化应激但未受到氧化损伤.当铵态氮浓度高于1.00mg/L时,SOD和过氧化物酶(POD)活性显著升高,O2-×信号强度显著增强,叶绿素、可溶性蛋白含量显著降低.当铵态氮浓度为0.02mg/L时,O2-×信号强度显著增强.综上,铵态氮浓度低于0.60mg/L苦草生长良好,浓度31.00mg/L苦草光合能力受到抑制、代谢受到干扰.苦草对铵态氮最敏感的生理生化指标是叶片中游离氨基酸态氮含量.铵态氮作为沉水植物的一种营养物质,当其含量较低时,植物由于营养缺乏诱导产生自由基.     

渗滤液灌溉对香根草胁迫及抗氧化系统的影响

以香根草(Vetiveria zizanioids)和渗滤液循环出水为实验材料,比较了不同体积浓度渗滤液灌溉对香根草胁迫相关生理指标及抗氧化系统的影响.结果表明,与对照相比,小于35%浓度的渗滤液灌溉6个月降低了香根草叶片脯氨酸(Pro)含量和相对膜透性,提高了叶绿素、蛋白质、抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量和叶绿素a/b值,过氧化物酶(POD)和超氧化物岐化酶(SOD)被激活,丙二醛(MDA)含量被控制在较低的水平上,表明低浓度渗滤液灌溉有利于香根草生长.大于35%浓度的渗滤液灌溉,随浓度的增大,香根草叶绿素含量和a/b值明显降低,MDA、H₂O₂、Pro进一步积累,相对膜透性显著增加,AsA、GSH含量下降,SOD和POD活性受抑制,表明高浓度渗滤液灌溉会造成活性氧产生和抗氧化系统清除之间的失衡,导致膜脂过氧化作用加剧,会加重对香根草的胁迫.灌溉6个月较3个月相比,叶绿素含量下降,Pro、MDA积累,表明灌溉时间延长也会导致胁迫加重.     

三叶鬼针草幼苗对镉污染的耐性及其吸收积累特征研究

通过盆栽实验研究了镉(Cd)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosaL.)幼苗的耐性能力(包括生长反应和生理生化特性)以及对Cd的吸收积累特征.结果表明,当土壤中投加的Cd浓度为≤32 mg/kg时,三叶鬼针草植物的生长和发育没有受到抑制,与对照相比,地上部和根部生物量分别增加了32.4%~44%和29.1%~57.6%,其中,当Cd处理浓度为8 mg/kg时,地上部干重达到最大值,为0.22 g/pot.在不同Cd处理下,叶绿素(Chl)和可溶性蛋白(SP)含量下降,分别比对照处理降低了23.3%和41.5%;超氧化物歧化酶(SOD)活性随着Cd浓度增加先有所抑制,后逐渐增大;过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量随Cd处理浓度增加而增大,分别比对照增加了1.2~6.6和1.1~1.5倍.然而,当Cd浓度为50~100 mg/kg时,显示出对三叶鬼针草幼苗的生长发育和生理生化特征都产生了一定的负效应,说明三叶鬼针草对Cd污染的耐性能力具有一定的阈值.在梯度实验中,植物体内Cd的富集系数和转移系数都大于1.0.当土壤中Cd含量达到100 mg/kg时,地上部Cd含量达到119.1 mg/kg,具备...     

黄丝草镉污染毒害及硒的缓解作用

研究了黄丝草(Potamogeton maackianus)培养过程中的Cd毒害及其Se的缓解作用.Se能缓解Cd胁迫导致的黄丝草叶绿素含量的降低、细胞膜透性增加和丙二醛(MDA)的积累.与单一的Cd处理相比,加入10mg/L Se后,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性有不同程度的增强,过氧化物酶(POD)活性有所减弱,表明它增强了对活性氧的清除能力,缓解了Cd对膜的伤害.可溶性蛋白含量则保持较高的水平,脯氨酸含量刚好相反,说明Se增强了黄丝草对Cd胁迫的抗性.然而,Se缓解Cd对黄丝草的毒害是有一定限度的,在富Se黄丝草的繁殖过程中,需及时检查重金属污染情况,防止重金属在饵料中的富集,以免造成对渔业的危害.     

不同水力负荷渗滤液对植物土壤系统的影响

以稳定产甲烷阶段垃圾层循环回灌处理后的渗滤液、轻壤土和百慕大草(Cynodon dactylon)为实验材料,比较了不同水力负荷渗滤液对植物-土壤系统的生态影响.结果表明,2.77～12.00 mm·d^-1渗滤液灌溉组土壤的几种关键酶活性、呼吸作用强度、土壤微生物量、微生物商,叶绿素含量均较对照组高,丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、脯氨酸(Pro)含量较低;在渗滤液灌溉组间,6.46～10.15 mm·d^-1渗滤液灌溉下百慕大草Pro含量下降显著,叶绿素含量明显提高,过氧化物酶(POD)活性、MDA和H₂O₂含量较低,土壤酶活性显著提高、呼吸作用强度、微生物量和微生物商较大;而当渗滤液水力负荷过低(2.77～4.16 mm·d^-1)或过高(12.00 mm·d^-1)时百慕大草胁迫会加重、土壤生物活性下降.表明适量渗滤液灌溉可减缓环境对百慕大草的胁迫,提高土壤的生物活性,表现出对植物-土壤系统的生态正效应,其原因可能与不同水力负荷渗滤液灌溉改变了土壤的水分和理化性质.研究说明,通过控制渗滤液原液水力负荷,可望获得渗滤液灌溉对植物-土壤系统最佳的生态效应.