酸雨对水稻不同生育期叶片叶绿体ATP酶的影响

酸雨对植物生长发育具有显著影响。然而,不同生长阶段植物对逆境胁迫的响应存在差异。以模拟酸雨胁迫水稻(Oryza sativa)(孕穗期、灌浆期),利用植物生理生化方法测定了水稻叶肉细胞叶绿体Mg2+-ATPase活性及其基因表达量、光合磷酸化活性、ATP含量、植株相对生长速率(RGR)和叶片净光合速率(Pn),研究酸雨胁迫下孕穗期、灌浆期水稻叶绿体ATP酶的变化及其对植物光合作用影响的机理。结果表明,p H=4.5酸雨使孕穗期水稻RGR、Pn、叶片ATP质量比和光合磷酸化活性均显著提高,灌浆期上述指标变化不明显;p H=3.5和p H=2.5酸雨使上述指标均下降,且随酸雨p H值降低,变幅增加。p H=4.5酸雨使孕穗期、灌浆期水稻ATP合酶基因表达量及Mg2+-ATPase活性升高;p H=3.5和p H=2.5的酸雨使孕穗期、灌浆期水稻ATP酶基因表达量减少,造成Mg2+-ATPase活性降低,且随酸雨p H值降低变幅增加。可以认为,酸雨通过影响ATP酶转录水平,改变Mg2+-ATPase活性、光合磷酸化活性和叶片ATP质量比,进而影响Pn,并最终影响植物生长发育。酸雨胁迫对孕穗期水稻生长发育及光合作用有低促高抑的剂量效应,而低强度酸雨对灌浆期水稻影响不明显。与灌浆期相比,孕穗期对酸雨胁迫较敏感,表明植物不同生长发育阶段对酸雨胁迫响应存在差异,此发现应成为评价酸雨影响植物的一个因素。     

模拟酸雨对大豆幼苗光合光反应的影响

以大豆幼苗为试材,采用水培试验方法研究了酸雨对大豆幼苗的生长及光合光反应影响的剂量效应和时间效应.结果表明:当酸雨pH≤4.0时,各生长指标显著低于对照( p <0.05),且胁迫酸度越高,降幅越大;大豆幼苗的叶绿素质量比、净光合速率、Mg2+ -ATP酶活性、Hill反应活性、PSⅡ最大光化学效率均随酸雨酸度的增加而降低,呈明显的剂量-效应关系,其中Hill反应活性对净光合速率的影响最为显著.动态试验结果显示,酸雨(pH=3.0/pH=4.0)对大豆幼苗光反应的抑制效应因植物的自修复能力而随时间推移逐渐减轻,但各光合参数修复程度不同.这表明光反应各环节对酸雨的敏感性存在差异,其中以Mg2+ -ATP酶最为敏感,恢复程度最低.     

低剂量La(Ⅲ)与酸雨对大豆幼苗生长及光合作用的复合影响

为探索稀上元素镧与酸雨对大豆幼苗生长和光合作用的复合影响,以大豆幼苗为试材.采用水培法培养,模拟酸雨和镧处理试材.结果表明,在酸雨(AR_1/pH=3.0,AR_2/pH=4.0,AR_3/pH=5.0)单独作用下,各项生长指标均低于对照组,呈现明显的剂量-效应关系;在稀士La(RE_1/20 mg·L~(-1),RE_2/60 mg·L~(-1),RE_3/100 mg·L~(-1))单独作用下,生长指标呈现明显的"低促高抑"规律.RE+AR复合作用影响下,RE_1和AR复合对大豆幼茵生长抑制程度低于AR单独作用,表现为拮抗效应,RE_2、RE_3与AR对大豆幼苗的复合影响表现为协同作用.大豆幼苗的Chl含量和P_n,与其他乍长指标呈现相似的变化规律,研究表明AR、RE及AR+RE对植物光合作用的影响是其影响植物生长的主要因素之一.     

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。     

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。     

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。     

稀土元素镧-铜胁迫下蚯蚓的抗氧化防御反应

采用自然土壤染毒法研究了稀土元素镧(La)和铜(Cu)复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,La和Cu复合染毒对抗氧化防御系统产生了一定的联合毒性效应,其联合毒性效应与暴露时间和不同质量比的组合密切相关。不同剂量La与不同背景质量比Cu复合时,低剂量La作用下,SOD活性呈现上升趋势;高剂量La作用下,SOD活性呈现先上升后下降的变化趋势。这表明复合胁迫使蚯蚓受到的环境胁迫作用增强,且复合胁迫超过其耐受阈值。不同剂量La与不同背景质量比Cu复合时POD活性出现明显波动,总体呈逐渐上升趋势,表明复合胁迫使蚯蚓受到的环境胁迫作用增强。不同剂量La与50 mg/kg Cu复合胁迫时,CAT活性先上升后下降,表明La的存在在一定程度上降低了Cu对蚯蚓的毒性效应;不同剂量La与200 mg/kg Cu、600 mg/kg Cu复合胁迫时,蚯蚓受到的环境胁迫作用增强。     

外源水杨酸对Pb2+胁迫下玉米幼苗生理特性的影响

为了研究水杨酸对重金属胁迫下植物幼苗的缓解效应,以玉米叶片的叶绿素、游离脯氨酸、可溶性蛋白质量比和丙二醛(MDA)含量,以及过氧化物酶(POD)与超氧化物酶(SOD)活性为指标,采用水培法研究了不同质量浓度水杨酸对150 mg/L Pb2+胁迫下玉米幼苗生理特性的影响.结果表明,经30 mg/L水杨酸缓解后受迫玉米幼苗的根长、株高和根系活性明显增加,叶片的叶绿素、游离脯氨酸与可溶性蛋白质量比均明显提高,叶片的SOD与POD活性均高于对照组和各处理组,且叶片的MDA含量显著降低.外源水杨酸可通过正向调控植物物质与能量代谢,以及保护酶系统活性来维持细胞膜的稳定性,并有效减缓膜脂过氧化进程,缓解了Pb2+胁迫对玉米幼苗的毒害.     

Cd和Pb对鲫鱼超氧化物歧化酶活性的影响

为了解不同浓度Cd2+、Pb2+及其联合胁迫对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,以鲫鱼为材料,采用急性毒性试验研究了质量浓度为0.5 mg/L、2.0 mg/L、6.0 mg/L的Cd2+溶液和10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L的Pb2+溶液及其混合液作用下,24 h、48 h、96 h后鲫鱼肝胰脏SOD活性的变化.结果表明,0.5 mg/L的Cd2+对鲫鱼肝胰脏的SOD活性有促进作用,其余各浓度组的Cd2+和Pb2+对SOD有抑制作用;Cd2+和Pb2+的联合作用比单独作用对SOD的影响大.     

海泡石与磷酸盐对镉铅复合污染土壤的钝化修复效应

通过盆栽试验研究了海泡石、磷酸盐以及二者复配施用对重金属Cd、Pb复合污染土壤的钝化修复效应.结果表明,海泡石单一处理对油菜生长没有显著的促进作用,而磷酸盐单一处理以及海泡石与磷酸盐复合处理可以显著提高油菜地上部和根部生物量.海泡石与磷酸盐复合处理对降低油菜地上部Cd、Pb质量比效果最为显著,最大降低率分别可达59.76%和38.95%;磷酸盐单一处理降低油菜根部Cd、Pb质量比效果最好,最大降低率可达32.19%和44.30%;海泡石单一处理降低油菜Cd、Pb吸收的效果最差.不同钝化剂处理均可显著提高土壤pH值.绝大部分钝化剂处理均可显著降低土壤有效态Cd、Pb质量比.综合试验结果,6%海泡石与磷酸盐复合处理对土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最好.     

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.     

水稻种子萌发时酸雨对可溶性蛋白与脯氨酸含量的影响

为研究水稻种子在萌发时酸雨对可溶性蛋白和脯氨酸含量的影响,观察不同强度的模拟酸雨(pH值为 2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5和5.0)和胁迫时间在不同酸度时(pH值为2.5和4.0)对种子的可溶性蛋白和脯氨酸含量的影响.强度试验显示,随酸雨胁迫强度增加,可溶性蛋白含量经历了升降转变过程,其中pH值为4.5、3.0和2.5时,蛋白质含量是CK(对照,pH=7.0)的147.98%、111.50%和73.69%; 但脯氨酸含量持续上升,pH值为4.5、3.0和2.5时,脯氨酸含量是CK的118.85%、128.28%和183.61%.时间试验表明,AR胁迫解除后,种子细胞中可溶性蛋白与脯氨酸含量逐渐恢复CK水平,在非致死酸雨强度(pH≥2.5)和胁迫时间(t≤5 d)条件下,水稻种子的可溶性蛋白与脯氨酸含量分别是CK的101.6%和117.6%.可溶性蛋白与脯氨酸的恢复,表明水稻种子具有自我修复损伤细胞结构的能力,减轻了酸雨对种子萌发的伤害.这一结果可为正确判断水稻生产中酸雨的危害程度提供一定参考,从而采取合理的防治措施.     

Pb~(2+)对生物膜胞外聚合物(EPS)的影响研究

采用胁迫培养的方式,结合扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外分析(FTIR)研究了Pb2+对生物膜胞外聚合物(EPS)的影响,包括Pb2+对蛋白质和多糖产生量及比值(PN/PS)的影响、对EPS中Pb2+质量比的影响、对EPS基团和微观形态的影响。结果表明,Pb2+质量浓度为10 mg/L时,对蛋白质和多糖的产生有抑制作用;Pb2+质量浓度大于等于20 mg/L时,对蛋白质和多糖的产生有促进作用。PN/PS随Pb2+质量浓度升高而增大,在Pb2+质量浓度为40 mg/L时略有下降,说明Pb2+更有利于促进蛋白质的产生。生物膜中Pb2+质量比随Pb2+质量浓度升高而增加,证明Pb2+通过与蛋白质和多糖结合在生物膜上积累。FTIR分析表明,Pb2+的加入会导致羧基基团的振动减弱,羟基出现变形振动、伸缩振动等;SEM图像显示,加入Pb2+后,出现含Pb的白色沉淀物,阻塞了传质通道,使EPS孔洞和通道数目减少。     

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。     

Cd2+胁迫对文蛤鳃组织SOD、CAT活性及MDA含量的影响

为了解不同质量浓度的Cd2+对水生动物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和脂质过氧化的影响,以文蛤为研究材料,采用室内模拟试验的方法,依据Cd2+对文蛤96h半致死质量浓度(LC50),设置4个Cd2+胁迫组,胁迫质量浓度分别为0.41 mg/L( 1/32LC50)、0.82 mg/L(1/16 LC50)、1.65 mg/L(1/8 LC50)、3.30 mg/L( 1/4LC50),并设置对照组,每组3个平行.研究不同质量浓度的Cd2+对文蛤鳃组织SOD、CAT活性和MDA含量的影响.结果表明:文蛤鳃组织SOD活性在0.41 mg/L和0.82 mg/L胁迫下,试验前期(0～48 h)呈现诱导效应,试验后期(48～96 h)呈现抑制效应,其余胁迫质量浓度在试验过程中均对文蛤鳃组织SOD活性呈现抑制效应;CAT活性在低质量浓度(0.41 mg/L)胁迫下出现阶段性抑制效应,接着呈现诱导-抑制过程,中高质量浓度在整个过程呈现诱导-抑制的过程;经过96h的胁迫试验,各胁迫组文蛤鳃组织中MDA含量显著上升(p＜0.05),Cd2+对MDA的诱导作用显著且存在剂量-效应关系.     

大豆种子萌发对镉与模拟酸雨胁迫的响应

为了解土壤中镉(Cd)与酸雨对作物种子萌发的环境生物学效应,采用种子常规萌发试验研究了不同浓度的Cd~(2+)溶液与模拟酸雨复合污染对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数变化的影响.结果表明,Cd~(2+)对大豆种子萌发的毒害作用比酸雨明显,是构成复合污染的主要因素.Cd~(2+)和酸雨复合污染对大豆种子发芽率和发芽势有显著的正交互作用效应,即存在协同作用.Cd~(2+)与酸雨复合污染对大豆种子发芽指数和活力指数都有影响,但不表现出显著的交互作用效应,表明复合污染对这两项指标是两种污染物单因素效应的简单叠加.综合考虑,Cd~(2+)与酸雨复合污染对大豆种子萌发表现出明显的协同作用.     

铅胁迫对苦草生理生化及氮、磷代谢关键酶的影响

通过研究不同时间(1 d、3 d、5 d、7 d)和不同铅浓度(0、5μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、100μmol/L、250μmol/L)胁迫下苦草的生理特性及其氮、磷代谢关键酶的变化,探讨了苦草对铅胁迫的响应。结果表明,叶绿素(Chl)质量比和硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和酸性磷酸酶(ACP)活性在低浓度铅胁迫下5 d内均有所提高,而在高浓度铅胁迫下,叶绿素质量比呈下降趋势。在试验第7 d,各浓度下的酶活性均受到抑制,并且低于对照组。丙二醛(MDA)含量和游离脯氨酸(Fpro)质量比随铅浓度增加呈现先增加后降低的趋势。研究表明,苦草对铅胁迫具有一定的抵抗缓解能力,氮磷代谢关键酶对铅胁迫的响应更为敏感,可以考虑将其作为铅胁迫的响应指标。     

预处理青霉菌（Penicilium sp.）吸附活性艳红的研究

为研究生物吸附剂青霉菌(Penicilium sp.)对染料活性艳红X-3B的吸附性能,考察了菌体预处理方法、溶液初始pH值、盐度等因素对生物吸附的影响,并对吸附机理进行了探讨.结果表明,在选取的预处理方法中,酸处理的菌体吸附效果要优于碱和盐处理.在染料质量浓度为50 mg/L时,经硝酸处理的菌体吸附效果最好,比原菌体的吸附效果提高了40%以上.试验发现改变硝酸的浓度对菌体吸附效果影响不大.硝酸处理菌体的时间越长,达到吸附平衡所需的时间越短.低浓度的NaCl有利于菌体对染料的吸附.体系中50 mg/L的Pb2 或Zn2 对吸附活性艳红有一定的促进作用.对硝酸处理菌体过程中的金属离子和pH值分析表明,菌体吸附了大量的H ,同时有K 和Mg2 释放.对菌体进行红外光谱分析表明,预处理的菌体在酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ吸附峰处明显比原菌体增强,表明菌体主要吸附位点可能是氨基,在酸性条件下对染料以静电吸附为主.