模拟酸雨对水稻叶片抗氧化系统影响的时间效应

采取有效措施减轻酸雨对植物的伤害必须建立在明晰植物对酸雨适应机制的基础上。为探究植物的抗氧化系统及质膜上重要功能蛋白对酸雨胁迫的适应机制,采用模拟试验方法,以pH=7.0为对照(CK),分析pH=4.0和2.5酸雨对水稻叶片内丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)、超氧化物自由基(O-2·)含量及抗氧化系统(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(ASA))和质膜H+-ATPsae活性影响的时间效应。结果表明,与对照(CK)相比,pH=4.0、2.5酸雨在胁迫1~5 d时引起水稻叶片MDA、H_2O_2、O-2·含量,SOD、CAT活性,ASA质量比和质膜H+-ATPsae活性上升,仅pH=4.0组SOD活性在第5 d出现峰值,其他指标出现"时滞";在胁迫解除后,pH=4.0组各指标在第6~10 d逐渐恢复至CK水平,而pH=2.5组各指标(除质膜H+-ATPase活性低于CK外)仍显著高于CK。这表明在pH=4.0酸雨胁迫下水稻幼苗叶片中SOD和CAT活性与ASA质量比上升有效降低了H_2O_2和O-2·积累、MDA含量、质膜过氧化程度,因而,质膜H+-ATPsae活性恢复至CK并保持稳定;pH=2.5酸雨引起H_2O_2、O-2·过量积累,不仅超出抗氧化酶的清除能力且致使酶钝化,导致MDA含量持续增加,氧化伤害加剧,造成质膜上功能蛋白H+-ATPase活性受抑,其调节胞内pH值功能受阻。水稻抗氧化系统对酸雨胁迫的响应呈明显时间效应,且响应的敏感性从强到弱依次为SOD、CAT、ASA。水稻抗氧化系统恢复程度与恢复进程的快慢受胁迫强度制约。     

微囊藻毒素对不同生育期水稻生长的影响

灌溉水中的微囊藻毒素不仅会影响作物生长与产量,还可能沿食物链传递而威胁人类健康。以水稻为试材,研究了不同质量浓度(1μg/L、100μg/L、1 000μg/L、3 000μg/L)微囊藻毒素(MCs)对幼苗期和孕穗期水稻生长与成熟期水稻产量的影响,以及MCs在3个生育期水稻中的积累。结果表明:处理7 d后,1μg/L MCs处理对幼苗期水稻生长有一定促进作用,而对孕穗期水稻生长没有影响,高质量浓度MCs(≥100μg/L)抑制幼苗期和孕穗期水稻的生长;胁迫结束且恢复7 d后,100μg/L处理组孕穗期水稻根长、根表面积恢复能力强于幼苗期,株高、叶面积低于幼苗期,而1 000μg/L和3 000μg/L MCs组水稻各指标不仅未恢复,且劣于胁迫期,水稻产量下降92.4%和95.2%。用酶联免疫法检测发现,胁迫后MCs均在水稻体内富集。对于相同质量浓度MCs处理,幼苗期水稻各器官富集能力最大,孕穗期次之,成熟期最小。3 000μg/L MCs处理组的水稻谷粒中MCs质量比达21.2μg/kg,使人体每天摄入MCs的量可能高于世界卫生组织规定的人体每天吸收MCs的上限值。     

两种不同抗性作物对酸雨胁迫的响应

为明晰植物渗透调节在抗酸性机制中的作用,考察了模拟酸雨对抗酸性作物水稻(Oryza sativa)和酸敏感性作物大豆(Glycine max)幼苗株高、叶片含水量、渗透势、脯氨酸含量和质膜H+-ATPase活性的影响。结果表明,酸雨(p H=2.5~5.0)喷施5 d后,水稻和大豆幼苗的耐受阈值为p H=4.0和5.0;恢复5 d后,p H=2.5组水稻和p H=3.0组大豆含水量和株高仍未恢复到对照水平。动态测定结果显示,酸雨(p H=4.5和3.0)胁迫初期(第3 d),水稻脯氨酸含量应激升高,调控渗透势下降;随胁迫时间延长(第5 d),脯氨酸含量升高不足以维持稳定的渗透势,质膜H+-ATPase活性升高,调控胞内外渗透平衡。研究表明,酸雨胁迫下水稻脯氨酸和质膜H+-ATPase的渗透调节能力强于大豆,这是水稻抗酸性强于大豆的内在机制之一。     

盐度胁迫对云纹石斑鱼鳃离子调节酶及渗透压的影响

为探讨云纹石斑鱼鳃离子调节酶活力及血清渗透压对盐度骤降的响应,设置4个盐度梯度(27、21、15和9)对云纹石斑鱼进行盐度骤降胁迫试验,在0、1 d、2 d、3 d和7 d时取样,测定其鳃中Na+/K+-ATP(NKA)酶、Ca~(2+)-ATP酶(Ca~(2+)-ATPase)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、乳酸脱氢酶(LDH)活力及血清渗透压。结果表明,盐度21组与15组NKA及Ca~(2+)-ATPase活力在第1 d大幅上升,显著高于对照组(p0.05),随后下降趋于稳定,而盐度9组NKA及Ga2+-ATPase活力一直呈下降趋势;血清渗透压呈先下降后上升的变化趋势(p0.05);SDH活力变化与离子酶一致(p0.05);LDH活力变化与离子酶相反(p0.05)。研究表明,在盐度骤降的情况下,云纹石斑鱼鳃进行渗透压调节分为两个阶段,一是应激反应阶段,此时NKA及Ca~(2+)-ATPase迅速升高,血清渗透压降低;二是适应阶段,离子酶活力下降趋于稳定,血清渗透压升高恢复至正常水平,而且SDH与LDH酶活力也相应变化,为渗透压调节提供能量。     

酸雨和铅对大豆幼苗光合作用的复合影响

采用水培法研究了酸雨AR(pH=3.0、3.5、4.5、7.0)和Pb(0、35 mg/L、90 mg/L、150 mg/L)复合污染对大豆幼苗光合作用的复合影响。结果表明,与对照组相比,单一AR或Pb处理下,净光合速率(Pn)、叶绿素(Chl)质量比、Hill反应活性和Mg2+-ATPase活性的降幅随酸雨pH值降低或Pb质量浓度升高而增大,呈明显的剂量-效应关系。AR+Pb复合处理下各指标的降幅均大于对应的单一处理,这表明酸雨加剧了Pb对大豆光合作用的抑制作用。双因素方差分析表明,Pb和酸雨对Hill反应活性无交互作用,而对Pn、Chl质量比和Mg2+-ATPase活性有显著交互作用。关于Pn、Chl质量比和Mg2+-ATPase活性复合效应的进一步评价结果表明,受胁迫强度的调控,低酸雨pH值/Pb质量浓度下,复合影响呈弱相加效应;在高酸雨pH值/Pb质量浓度下,复合影响呈强相加或协同效应,而且相同处理下AR与Pb对光合各参数的复合影响效应不一致,表现为对Chl质量比影响的相加效应最弱,对Mg2+-ATPase活性影响的相加效应较强。研究表明,Chl质量比、Hill反应活性和Mg2+-ATPase活性对Pn的影响程度随胁迫因子和胁迫方式的不同而改变,表明不同胁迫因子和胁迫方式作用于光合作用的位点不同,影响机制复杂多变。     

酸雨对植物光合作用影响的研究进展

随着近年全球酸雨污染程度加重,酸雨对植物的影响受到国内外学者广泛关注。光合作用既是植物生物量和生态系统初级生产量形成的物质基础,也是影响植物生长发育的重要生理过程,因此研究酸雨对植物光合作用影响意义重大。综述了近年有关酸雨对植物叶片形态结构、叶绿体微结构、不同生态型、生活型和不同生育期植物净光合速率的影响,以及不同酸雨组成与复合污染对植物净光合速率影响的相关报道;并从气孔参数、光合色素、叶绿素荧光参数和叶绿体微结构等方面分析酸雨对植物光合作用影响的机制。结果表明:酸雨对植物光合作用器官叶片的影响由外向内递进,由结构向功能延伸;酸雨对植物的胁迫效果存在生态型与生活型差异;在作物不同生育阶段,酸雨对孕穗期影响最为明显;不同成分酸雨对植物影响存在差异,且硝酸型或混合型酸雨对植物的影响大于硫酸型酸雨。     

酸雨胁迫对水稻和高粱种子萌发的影响

酸雨对作物种子萌发的生态效应是影响农业生产的重要问题,为揭示酸雨影响种子的萌发机理,本文以水稻(Oryzasatival)"宁梗1号"和高粱(Sorghum vulare)"黄土高粱"为试验种子,采用不同酸性强度的模拟酸雨处理两类种子.定时测定酸雨胁迫强度对种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、异状发芽率、呼吸速率和呼吸商的影响.结果表明,当酸雨胁迫强度pH=2.0～2.5时,因胁迫强度过高.水稻和高粱种子皆不萌发;当酸雨胁迫强度pH≥3.0时,两类抗性种子5项萌发指标的变化幅度均为高粱大于水稻;高粱的酸雨伤害阈值为pH=3.5～4.0,水稻为pH=3.0～3.5;当胁迫强度pH≥2.5时,两类抗性种子呼吸速率和呼吸商2项生理指标的变化幅度为高粱大于水稻、水稻和高粱种子的生理反应阈值为pH≥2.0,萌发反应阈值为pH≥3.0,说明水稻对酸雨的抗性强于高粱;2类抗性种子对酸雨胁迫强度的耐受性差异是其抗性分异的根本原因.     

酸雨胁迫对水稻萌发种子能量代谢的影响

为探讨酸雨对水稻种子萌发时能量代谢的影响,采用pH=2.0、2.5、3.0、4.0、5.0的模拟酸雨处理水稻(宁粳1号)种子,研究不同强度酸雨胁迫对水稻种子呼吸速率、CAT活性、呼吸商、线粒体蛋白与ATP含量及能荷的影响.结果表明,酸雨(AR)连续作用7 d后,随着pH值的降低,酸雨对水稻种子造成的伤害增强,而水稻种子的呼吸作用与能量代谢减弱.酸雨胁迫强度与水稻萌发种子各呼吸指标间呈剂量-效应关系,具体表现为酸雨胁迫强度增大时,呼吸速率下降,线粒体蛋白含量减少,ATP含量降低,能荷呈下降趋势且降幅随AR胁迫强度的增加而增大.研究表明,酸雨胁迫下种子能量代谢受到抑制是抑制种子萌发的原因之一.     

模拟酸雨对水稻叶片质膜H~+-ATPase与质膜过氧化的影响

在水培条件下研究酸雨(pH值为2.5~5.5)对水稻叶片质膜过氧化与H+-ATPase活性的影响。结果表明,与对照相比,pH≥3.5酸雨处理下的水稻叶片质膜H+-ATPase活性、质膜透性、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量和过氧化氢酶(CAT)活性(pH=3.5下CAT活性除外)无显著变化(p0.05);pH≤3.0处理组质膜H+-ATPase活性随酸雨pH值降低呈先升后降趋势,其余指标随pH值降低而增大,表明质膜H+-ATPase活性受抑使质膜过氧化加剧。在恢复期,pH≥3.5处理组各指标仍无显著变化(p0.05);pH=3.0组各指标变幅减小,H+-ATPase与CAT活性恢复至CK(对照),表明植物自修复使质膜过氧化减轻;pH=2.5组H+-ATPase活性仍低于CK,质膜透性和MDA含量不仅高于CK且高于胁迫期,表明质膜H+-ATPase活性受抑使质膜过氧化持续。在高强度酸雨(pH≤3.0)的胁迫下,水稻叶片质膜H+-ATPase活性的变化与质膜过氧化程度密切相关。     

模拟酸雨对水稻叶片质膜H^+-ATPase与质膜过氧化的影响北大核心CSCD

在水培条件下研究酸雨(pH值为2.5~5.5)对水稻叶片质膜过氧化与H+-ATPase活性的影响。结果表明,与对照相比,pH≥3.5酸雨处理下的水稻叶片质膜H+-ATPase活性、质膜透性、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量和过氧化氢酶(CAT)活性(pH=3.5下CAT活性除外)无显著变化(p<0.05);pH≤3.0处理组质膜H+-ATPase活性随酸雨pH值降低呈先升后降趋势,其余指标随pH值降低而增大,表明质膜H+-ATPase活性受抑使质膜过氧化加剧。在恢复期,pH≥3.5处理组各指标仍无显著变化(p<0.05);pH=3.0组各指标变幅减小,H+-ATPase与CAT活性恢复至CK(对照),表明植物自修复使质膜过氧化减轻;pH=2.5组H+-ATPase活性仍低于CK,质膜透性和MDA含量不仅高于CK且高于胁迫期,表明质膜H+-ATPase活性受抑使质膜过氧化持续。在高强度酸雨(pH≤3.0)的胁迫下,水稻叶片质膜H+-ATPase活性的变化与质膜过氧化程度密切相关。     

3个品种水稻种子萌发对酸雨胁迫的响应

为了探索不同水稻种植区水稻品种对酸雨胁迫的响应规律,采用室内实验方法研究pH值为2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、5.0的模拟酸雨对隆安优8、天协1、协优57水稻品种种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和异状发芽率5个指标的影响.结果表明:酸雨持续胁迫7d后,上述3个品种的发芽势(率)、发芽(活力)指数随胁迫强度增加(pH值为5.0～3.0)呈先增后减的变化,pH值为2.5时种子仅有异状发芽,pH值为2.0时均不发芽;3者的发芽势(率)、发芽(活力)指数等均与胁迫时间(1～7d)呈显著负相关(异状发芽率呈正相关).综合分析认为,酸雨对3个水稻品种的伤害阈限为pH值2.5～3.5;一定胁强(pH值为2.5)下,3类种子上述5项萌发指标与CK呈显著差异的胁时不同:隆安优8、协优57(4d,2d,2d,2d,4d)大于或等天协1(3d,2d,2d,2d,3d),表明3者对酸雨的抗性存在一定差异,即隆安优8、协优57大于天协1.     

氨基比林在氯化消毒前后对小球藻生长及生理特性的影响

为探讨典型的吡唑酮类药物——氨基比林(Aminopyrine,AMP)在氯化消毒前后对普通小球藻生长及生理特性的影响,设置了生长抑制试验和生理特性影响试验。在生长抑制试验中,设定药物暴露质量浓度为0.1~32.0 mg/L,共7个处理组,以不加药物组为对照组,再按照药物与氯气(C12)物质的量比为4:1、1:1、1:2、1:5分别向各处理组加入相应的NaClO溶液,并氮吹至余氯在检测限下,测定小球藻的生物量。结果表明:72 h内小球藻的生长抑制率先升高后降低,并随药物质量浓度升高而升高;氯化消毒处理后,抑制率随投氯量增加而上升。在生理特性影响试验中,设置药物质量浓度为2.0~32.0 mg/L,共5个处理组,其他处理同生长抑制试验,测定培养96 h后的抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT)活性和丙二醛(MDA)含量,结果表明:MDA含量随机体抗氧化酶活性降低而升高;氯化消毒处理后,1:5处理组的SOD和CAT活性均低于氯化消毒前,而MDA含量均高于氯化消毒前,表明该比例的氯化消毒对小球藻的抑制作用较其他各组更为显著。     

DEP、DOP暴露对鲤鱼的酸碱性磷酸酶的影响

为了研究酞酸酯类对水生生物的毒性作用,将鲤鱼暴露于DEP与DOP的6个质量浓度组中进行96h-LC50急性毒性试验,测得其半致死质量浓度(96 h-LC50)分别为41.50mg/L与7.95 mg/L。分别设置3个质量浓度和1个对照组,测定DEP与DOP对鲤鱼肝脏及肌肉组织酸性磷酸酶(ACP)与碱性磷酸酶(ALP)活性的影响。结果表明:DEP与DOP对鲤鱼肝脏及肌肉组织ACP活性的影响趋势均表现为低质量浓度诱导,高质量浓度抑制;DEP对鲤鱼肝脏及肌肉组织ALP活性的影响亦表现为低质量浓度诱导,高质量浓度抑制;而DOP对鲤鱼肝脏ALP活性的影响表现为随着暴露质量浓度的增大而活性降低,呈现出明显的剂量-效应关系。酸性磷酸酶和碱性磷酸酶可能在鱼体抵御酞酸酯毒性作用中有重要作用,其机理有待进一步研究。     

营养条件对氧化亚铁硫杆菌生长及其铁沉淀的影响研究

为减少氧化亚铁硫杆菌培养过程中沉淀的产生,对其营养条件进行优化,研究不同氮源、磷源、初始Fe2+质量浓度及pH值对菌体生长和沉淀量的影响。结果表明:最佳氮源(NH4)2HPO4质量浓度为1.5 g/L时,取代了(NH4)2SO4和K2HPO4,同时作为氮源和磷源;优化后的培养基初始Fe2+质量浓度为13.5 g/L,pH值为1.8。优化后培养条件下菌体生长有较高氧化活性且沉淀量少。     

海洋石油钻井平台生产性噪声慢性暴露对血清皮质醇水平的影响

采用自身对照试验,利用个体噪声剂量系统检测海洋石油钻井平台作业人员在作业期间生产性噪声个体暴露水平(40 h等效声级),采用酶联免疫吸附试验(ELISA)分别检测噪声暴露作业前后血清皮质醇水平,并分析血清皮质醇水平变化与噪声暴露水平和暴露时间的关系。结果表明:噪声暴露作业后,全部作业人员血清皮质醇水平明显升高(p0.05,α=0.05);不同噪声暴露水平作业人员血清皮质醇水平差别没有统计学意义(p0.05);噪声暴露20 d的作业人员血清皮质醇水平明显高于噪声暴露≤20 d者(p0.05)。血清皮质醇水平变化与噪声暴露水平没有显著关联性,而与噪声暴露时间呈明显的正相关(p0.05)。研究表明,生产性噪声慢性暴露使血清皮质醇水平升高,且暴露时间是主要影响因素。