不同品种辣椒镉亚细胞分布和化学形态特征差异

前期试验对91个辣椒品种资源进行筛选,以高积Cd型品种(X55)、中积Cd型品种(27)和低积Cd型品种(17)各一份,采用盆栽试验研究不同镉水平(0、5和10 mg·kg-1Cd)下3个品种辣椒Cd转移和富集能力差异以及镉在果实中亚细胞分布和形态特征.结果表明,Cd胁迫下,辣椒地上部干重在种间表现为品种X55 17 27.果实Cd转移系数在同一Cd水平下均表现为品种17 27或X55.辣椒果实各亚细胞组分中Cd含量在种间表现为品种27 17 X55.辣椒根、茎、叶和果各亚细胞组分中Cd含量均表现为细胞壁(F1)细胞器(F2)细胞可溶性组分(F3),Cd被限制在细胞壁中,在辣椒Cd解毒机制和抗性中起重要作用. 3个品种辣椒果实各Cd化学形态含量随Cd处理水平的增加而增加,且大小均表现为CdNaClCdHAC CdR CdHCl CdW CdE.辣椒果实中的CdNaCl和CdHAC占比例较大可能是辣椒降低Cd生物毒性的一种防御机制.     

镉在三色堇中的积累及亚细胞与化学形态分布

通过营养液培养实验,研究了在不同Cd浓度(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)处理下,三色堇地下部和地上部中Cd的含量与积累特征,进一步分析了Cd在三色堇体内的亚细胞分布特征和化学形态分布特征.结果表明,三色堇体内Cd积累量随着Cd浓度的增加而不断增加,对Cd具有很高的积累能力,是一种潜在的Cd超富集植物.三色堇地下部和地上部大部分的Cd分布在可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.随着Cd处理浓度的增加,地下部细胞壁中镉的分配比例呈增加趋势.植株中大部分的Cd以乙醇提取态和水取提态存在,随着Cd处理浓度的增加,地上部中活性强、毒性较高的乙醇提取态和水提取态Cd分配比例总和减少,而活性较弱、毒性较低的氯化钠提取态和醋酸提取态Cd分配比例增加,这有利于降低总镉的相对毒性.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和化学形态转化可能是三色堇应对Cd胁迫的重要耐性机制.     

镉在3种乔木中的积累及其亚细胞分布和化学形态研究

研究不同镉(Cd)浓度(0、25、50、100、200 mg·kg-1)处理下,栾树(Koelreuteria paniculata)、臭椿(Ailanthus altissima)、银杏(Ginkgo biloba)3种乔木叶、枝、根中Cd的含量与积累特征,并分析Cd对其叶片超微结构的影响,探讨Cd在3种乔木叶片与根...     

小飞扬草(Euphorbia thymifolia L.)中镉的亚细胞分布及化学形态

采用差速离心法和逐步提取法,分析Cd超积累植物小飞扬草根、茎、叶中Cd的亚细胞分布和化学形态.培养液中Cd浓度5mg/L和10 mg/L条件下,在小飞扬草根、茎、叶中,细胞壁和细胞膜是Cd主要的结合场所,含量分别占总量的47.1％～49.0％、39.7％～41.4％、42.9％～56.2％,其次是胞液组分,含量分别占37.5％～41.4％、28.2％～40.7％、35.2％～46.8％,细胞器组分中Cd含量较少.Cd在小飞扬草根、茎、叶中均以氯化钠提取态为主,含量分别占70.5％～84.8％、72.4％～83.0％、50.0％～74.8％.根部各提取态含量依次为CNaCl＞CHAC＞CEtOH＞CHCl＞CW＞CR,茎、叶中各提取态含量依次为CNaCl＞CHCI＞CHAC＞CEtOH＞CW＞CR.在小飞扬草中,Cd与细胞壁和细胞膜中的果胶酸和蛋白质等物质结合固定,而进入细胞的Cd大部分与有机酸络合而隔离于液泡内,这可能是小飞扬草忍耐并超积累Cd的机制.     

小飞扬草(Euphorbia thymifolia L.)中镉的亚细胞分布及化学形态

采用差速离心法和逐步提取法,分析Cd超积累植物小飞扬草根、茎、叶中Cd的亚细胞分布和化学形态。培养液中Cd浓度5mg/L和10mg/L条件下,在小飞扬草根、茎、叶中,细胞壁和细胞膜是Cd主要的结合场所,含量分别占总量的47.1%～49.0%、39.7%～41.4%、42.9%～56.2%,其次是胞液组分,含量分别占37.5%～41.4%、28.2%～40.7%、35.2%～46.8%,细胞器组分中Cd含量较少。Cd在小飞扬草根、茎、叶中均以氯化钠提取态为主,含量分别占70.5%～84.8%、72.4%～83.0%、50.0%～74.8%。根部各提取态含量依次为CNaCl>CHAC>CEtOH>CHCl>CW>CR,茎、叶中各提取态含量依次为CNaCl>CHCl>CHAC>CEtOH>CW>CR。在小飞扬草中,Cd与细胞壁和细胞膜中的果胶酸和蛋白质等物质结合固定,而进入细胞的Cd大部分与有机酸络合而隔离于液泡内,这可能是小飞扬草忍耐并超积累Cd的机制。     

秸秆还田对水稻镉积累及其亚细胞分布的影响

镉(Cd)是人类一级致癌物,大米食用是以大米为主食人群摄入Cd的主要途径.秸秆还田是秸秆处理中主要方式,在Cd污染稻田被广泛应用,其对水稻Cd吸收及水稻体内Cd的分布产生的影响不可忽视.本研究选用Cd水稻土,通过盆栽和大田试验分析了不同的秸秆还田用量(0.0%、1.0%、2.5%和5.0%)对Cd的亚细胞分布以及在水稻籽粒中积累的影响.结果表明水稻根细胞中的Cd主要分布在细胞壁中,占总Cd的86%~95%,茎叶细胞的细胞壁与可溶部分中的Cd含量相当,分别占总Cd的30%~51%和35%~61%.秸秆按1%和2.5%比例还田能显著提高根中Cd含量,以及细胞壁中Cd含量及其分配比例,并降低水稻体内Cd由根向茎叶转运;但5%的秸秆还田,分蘖期根中Cd含量和细胞壁中Cd含量显著降低,Cd由根向茎叶转运系数提高,灌浆期的根中Cd含量和细胞壁中Cd含量均显著提高,转运系数没有显著变化.大田试验前茬的水稻秸秆和油菜秸秆中Cd含量均较高,分别是0.49 mg·kg~(-1)和0.67 mg·kg~(-1);油菜秸秆单独还田或与石灰一起还田均没有显著影响水稻糙米或秸秆中Cd的积累;水稻秸秆单独还田也没有显著改变水稻糙米或秸秆中Cd的积累,但与石灰一起还田时能显著降低糙米和秸秆中的Cd积累;生物炭添加能显著降低水稻体内的Cd积累,且与石灰一起添加降Cd效果更显著.因此,当用Cd污染稻田前茬所产水稻秸秆还田时,建议与石灰一起添加可达到显著降Cd的效果.该研究将为Cd污染稻田的水稻安全生产与秸秆循环利用提供理论与实践指导.     

蓖麻对镉的耐性、积累及与镉亚细胞分布的关系

本研究以淄蓖麻3号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同Cd浓度(0、10、25、50、100、200、400μmol·L-1)对蓖麻生理特性、镉积累和亚细胞分布特征的影响,揭示镉细胞分布特征对镉耐性与积累的影响.结果表明,镉处理对蓖麻叶片丙二醛含量影响不显著,叶绿素含量则对镉具有较强的敏感性,可作为蓖麻镉耐性的评价指标.随着营养液镉含量的增加,蓖麻根、茎、叶镉含量均呈上升趋势,各器官镉含量呈现出根茎叶的分配特征,根系对镉具有较强的积累能力和滞留作用.镉在蓖麻根系和叶片各亚细胞组分的含量均为可溶组分细胞壁细胞器,随着镉胁迫的增加,蓖麻根系细胞壁中镉的相对含量呈增加趋势,可见液泡区隔化和细胞壁固持是蓖麻应对镉胁迫的重要耐性机制.镉在蓖麻体内的茎-叶转移系数为0.35~0.62,而根-茎转移系数仅为0.02~0.11,可见镉从根系向茎的转移能力较弱是降低蓖麻地上部镉富集的重要原因.统计分析表明,蓖麻根系镉的亚细胞分布特征对镉从根向茎的迁移转化能力有显著影响.根-茎转移系数随着根系细胞壁和细胞器镉分配比例的增加而递减,随可溶组分镉分配比例的增加而递增.     

镉和铅对长柔毛委陵菜体内锌的亚细胞分布和化学形态的影响

通过营养液培养并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法,分析了Cd和Pb及不同Zn盐对长柔毛委陵菜(Potentilla griffithii var.velutina)叶片、叶柄和根中Zn的亚细胞分布和化学形态的影响.结果表明,除对照外,长柔毛委陵菜体内46%～74%和16%～33%的Zn分别分布在细胞壁和可溶部分中;在所有处理中,细胞壁和可溶部分的Zn含量占总量的74%～95%,这说明细胞壁和可溶部分是Zn在植物体内的2个主要分布位点.与对照相比, Zn、Cd和Pb的添加使Zn在细胞壁的分配比例显著增加9%～38%(P<0.05),而可溶部分的分配比例则显著减少6%～40%(p<0.05).与单Zn处理相比, Cd和Pb虽然没有改变Zn亚细胞分布中"细胞壁>可溶部分>细胞核和叶绿体>线粒体"的格局,但增加了在细胞壁或可溶部分的分配比例,促进Zn向细胞壁或液泡中转移.Zn在长柔毛委陵菜体内以多种化学形态存在:在对照中植物各部位和单Zn处理的叶片中, Zn的乙醇提取态和水提取态所占比例达到61%～87%;在单Zn处理的叶柄和根中, Zn的氯化钠提取态和乙醇提取态占总量的62%～73%;在Zn/Cd和Zn/Pb复合处理中,氯化钠提取态、乙醇提取态和水提取态等3种化学形态占总量的70%～89%.Zn、Cd和Pb的添加大多提高了Zn的氯化钠提取态的分配比例,而降低乙醇提取态的分配比例,促进Zn向活性较弱的结合形态转移.这些结果表明细胞壁固持、液泡区隔化和活性较强化学形态的减少是长柔毛委陵菜在单Zn处理、Zn/Cd和Zn/Pb复合处理下耐Zn的主要机制.此外,不同Zn盐对长柔毛委陵菜的Zn亚细胞分布没有明显影响,而硝酸锌处理使Zn的乙醇提取态成为优势形态.     

磷对不同辣椒品种镉积累、化学形态及生理特性的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (10 mg·kg^-1)污染下,叶面喷施不同磷浓度(0、 0.3%、 0.5%)对不同品种辣椒生长、抗氧化酶活性及辣椒体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷磷后,辣椒果实、根和叶干重和植株总干重、Cd含量及积累量在2个品种之间的差异均达到了显著水平.适量喷施磷增加了世纪朝天椒果实及植株总干重,但降低了艳椒425的果实及植株总干重.喷磷使2个品种辣椒叶CAT活性先增加,然后下降,随磷水平增加,艳椒425叶SOD和POD活性呈上升趋势,世纪朝天椒叶SOD和POD活性则呈下降趋势.辣椒果实中Cd的形态以F_NaCl> F_HAC> F_E> F_r> F_HC> F_W.喷磷明显降低了艳椒425中乙醇提取态、盐酸提取态和残渣态及Cd提取总量,但增加了世纪朝天椒中离子水提取态、醋酸盐提取态、残渣态及Cd提取总量.辣椒中Cd积累量以根>茎>叶>果实.喷施0.3%和0.5%磷使艳椒425果实Cd积累量和植株的Cd积累总量分别较对照降低了47.7%、 58.5%和5.5%、 13.1%,喷施0.5%的磷使朝天椒果实Cd的积累量也降低了23.6%.     

改良剂对4种木本植物的铅锌耐性、亚细胞分布和化学形态的影响

本研究以4种耐铅锌木本植物夹竹桃(Nerium oleander)、栾树(Koelreuteria paniculata)、泡桐(Paulownia)和苎麻(Boehmeria)为材料,在不同改良剂浓度下(CK组:100%铅锌矿渣±少量磷肥、改良一:85%铅锌矿渣±10%泥炭土±5%菌肥±少量磷肥、改良二:75%铅锌矿渣±20%泥炭土±5%菌肥±少量磷肥),进行了耐性木本植物富集与转移能力以及Pb、Zn在4种木本植物不同部位的亚细胞分布和化学形态分析.结果表明:14种植物种植后基质中重金属的浓度基本低于种植前,夹竹桃与苎麻改良一与改良二之间差异不显著,泡桐改良二效果显著优于改良一,栾树改良一效果显著优于改良二;4种植物地上部对Pb、Zn的富集系数都比较低,但具有较高的转移系数,适当的基质改良有利于提高植物对Pb、Zn的富集与转移能力.2Pb、Zn在4种植物各部位的亚细胞分布以细胞壁组分和可溶性组分为主,在线粒体、叶绿体和细胞核等细胞器组分中分布较少;与CK组相比,两改良组使可溶性组分对Pb的滞留作用和细胞壁对Zn的滞留作用在增强.3Pb在植物各部位的化学形态以盐酸、氯化钠和乙醇提取态为主,其他化学形态含量极少;Zn则以残留态、盐酸、醋酸、氯化钠、水和乙醇提取态这6种形态存在,且都具较高分配比例.与CK组相比,两改良组使植物各部位活性较弱的Pb的化学形态比例减少,活性较强的化学形态比例增加;Zn则是根部活性较强的化学形态比例增加,地上部活性较强的化学形态比例减少.     

施硅对白菜体内镉的分布及其吸收迁移的影响

在土壤外源镉污染下,施硅考察土培盆栽条件下白菜体内不同部位间镉的分布及其吸收迁移状况。试验表明,施硅显著降低白菜根、茎、叶中的镉含量和镉累积量,随土壤外源镉污染加剧,施硅抑制白菜各器官吸收累积镉的效果愈好,且不同硅水平处理间的差异亦渐趋显著。硅降低根的镉吸收系数,在土壤外源镉处理下,施硅降低镉的初级转移系数和次级转移系数以及地上部的镉转移系数,显著降低地上部的镉吸收系数;施硅增加白菜根、茎、叶中的硅含量和硅累积量,硅含量和硅累积量的分布为根>叶>茎和叶>茎>根,与镉含量和镉累积量的分布规律一致,白菜体内有可能形成硅-镉复合物以减轻镉的毒害。     

不同冬小麦品种镉富集转运及离子组特征差异

为揭示影响冬小麦籽粒镉(Cd)含量品种差异的关键因素,通过大田试验种植3种Cd低积累小麦和2种Cd高积累小麦,研究不同品种各器官Cd的富集转运特征及离子组特征,并通过相关性分析和主成分分析探讨造成不同冬小麦品种籽粒Cd含量差异的关键器官、关键过程及关键元素.结果表明,颖壳、穗轴、节间1和节点1等器官的Cd富集系数,以及...     

Gallic acid和SDS对黑麦草体内重金属亚细胞及形态分布的影响

通过盆栽试验,研究了投加螯合剂没食子酸gallic acid(5mmol·kg-1)与表面活性剂十二烷基磺酸钠SDS(1mmol·kg-1)对黑麦草(Lolium perenneL.)体内重金属亚细胞及形态分布的影响.结果表明,单独投加gallicacid增强了黑麦草对Cd、Pb的区室化作用及对Zn的细胞壁沉积作用;复合投加gallic acid和SDS增强了黑麦草对Cd的区室化作用和细胞壁沉积作用,以及对Zn的细胞壁沉积作用.单独投加gallic acid使黑麦草体内Cd、Zn总量分别增加了33.5%和6.0%,其中,惰性态Cd、Zn所占比例分别增加了6.2%、6.3%;复合投加gallic acid和SDS使黑麦草体内Cd总量增加了35.6%,Zn总量减少了1.1%,其中,惰性态Cd、Zn所占比例分别增加了7.2%、8.6%,增强了植物对Cd、Zn的螯合作用.各处理对Pb的亚细胞分布及形态无明显影响.     

纳米氢氧化镁对不同类型土壤镉形态的影响

采用28 d室内连续培养实验,以纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁(100、 200和300 mg·kg^-1)为镉污染土壤钝化剂,研究了纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁对不同类型镉污染土壤(1、 5、 10和15 mg·kg^-1)中镉形态的影响.结果表明,在中性土壤上, 1、 5、 10和15 mg·kg^-1镉处理中土壤交换态Cd(EX-Cd)形态分布比例FDC为66.7%～81.8%,为土壤镉主要形态.土壤镉含量大小顺序为EX-Cd>碳酸盐结合态Cd(CAB-Cd)>残渣态Cd(RES-Cd)>铁锰氧化态Cd(FeMn-Cd)>有机结合态Cd(OM-Cd).培养第14d时,土壤EX-Cd FDC达到最低值.培养0～28 d期间,在1、 5、 10和15 mg·kg^-1镉处理下,纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁处理的土壤EX-Cd FDC较对照(CK)分别降低了11.4%～67.7%、 7.8%～37.2%、 7.7%～36.4%、 5.0%～28.8%(纳米氢氧化镁)和0.5%～49.5%、 ...     

广州市南沙区第四系剖面镉富集特征及生物有效性

了解土壤重金属镉的分布格局及富集规律,掌握其活性及影响因素,对保障农用地和建设用地土壤环境安全,改善土壤环境质量至关重要.测试南沙区第四系剖面重金属Cd含量,采用地质累积指数(I_geo)和潜在生态风险指数法（E_r）对污染水平进行评价,采用因子分析（FA-MLR）方法,确定镉元素全量及各形态与土壤理化性质的相关性.结果表明,土壤pH值的差异导致镉含量随深度呈现不同的变化趋势,酸性环境中深层土壤镉的迁移量及纵向迁移深度更大;第四系沉积物镉含量随深度的变化趋势呈双峰分布,镉含量分别在20～25 m和5～10 m达到峰值,该段岩心沉积物多为海相沉积物的淤泥和淤泥质黏土,阳离子交换量及有机质均较高;以黏性土为主的细粒级沉积物中镉元素I_geo和E_r明显高于以砂性土为主的粗粒级沉积物;pH变化对镉迁移转化的影响不完全体现在对镉全量的影响上,更重要的是改变了镉的有效态,从而影响了镉的生物有效性;由水溶态、离子交换态和碳酸盐态组成的不稳定镉约占总镉的37.92%～49.10%,土壤镉有较强的不稳定性.今后需要进一步研...     

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.