外加镉对水稻镉吸收、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响

研究不同水稻(Oryza sativa)品种外加Cd处理下镉吸收特征、PCs(主要是非蛋白巯基)的解毒机制及从微观水平探寻亚细胞镉的分布状况,对了解不同水稻基因型的耐Cd机理有重要意义。通过盆栽实验研究了不同外加Cd处理对水稻体内Cd的吸收累积、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响。结果表明,外加Cd胁迫显著诱导根合成NPT-SH,外加Cd及品种差异对水稻体内Cd的吸收具有不同程度的影响,两品种相比,不加Cd处理下,品种J196地上部Cd含量/根系Cd含量的比值高于中浙优1号;当外加Cd浓度达到5 mg·kg-1时,品种A根系向地上部转移的Cd远高于品种C,分为25.7%和7.4%;但在外加Cd处理达到25 mg·kg-1时,两品种间无显著差异。根中NPT-SH的诱导量与水稻根系内Cd的含量变化一致。外加Cd处理下,品种J196根系内NPT-SH含量均高于中浙优1号,从细胞水平上表明中浙优1号可能具有从根系向茎叶的高镉转运能力。同时以差速离心法探究Cd在两杂交水稻品种不同器官的亚细胞分布为根系细胞的Cd大部分存在于细胞壁中,占52.6%~83.2%,少部分存在于细胞可溶部分(细胞质),其镉含量分布的百分率为3.0%~10.1%,且根系细胞壁中J196的分布率高于中浙优1号;表明J196的根系细胞壁的具有较强的固Cd能力;和对照相比,外加Cd促使中浙优1号根系细胞内可溶物向地上部移动,且高Cd处理下,Cd在中浙优1号细胞内溶物的分配率大于J196,从而在亚细胞水平上推测了品种中浙优1号为高转运品种的可能机制。     

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1) Cd胁迫下,约65%～83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3) Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5) Cd胁迫下,TF_(根-茎)和TF_(茎-糙米)均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。     

富硒土壤-蔬菜中硒、镉含量和镉形态的分布及其相关性

本文以海口富硒土壤及其主栽的芥菜、卷心菜为对象,同时与非富硒区对照,对富硒土壤-蔬菜系统中硒镉含量和镉形态及其相关性研究表明:系统中硒镉两种元素以不同的表现形式体现一定的相互影响效应.     

小麦根对镉离子的吸收机制及镉的亚细胞分布

小麦作为毒性实验推荐的标准物种之一,了解其对Cd的吸收过程及其致毒机理具有重要意义.应用Ca离子通道抑制剂LaCl3、巯基抑制剂N-乙烷基顺丁烯二酰亚胺(NEM)及能量代谢抑制剂2,4-二硝基苯酚(DNP),研究了小麦根对Cd的吸收;借鉴水生动物的亚细胞分离方法,在原有植物亚细胞分离方法上进行了改进,考察了Cd在小麦根中的亚细胞分布.8h的暴露吸收实验结果表明,LaCl3作为Ca离子通道抑制剂抑制小麦根对Cd的吸收高达30%;巯基抑制剂NEM没有表现出抑制效应,关于Cd与巯基的结合没有明确证据;在低浓度Cd条件下(0.25、1.0μM),DNP抑制其吸收,表明Cd是需要消耗能量进入细胞内,而在高浓度Cd条件下(5.0μM)则提高了Cd的吸收.Cd进入细胞内依次分布于胞液、细胞残渣、细胞器、微粒体,分布比例:胞液>细胞残渣、细胞器>微粒体;3种抑制剂均通过降低细胞器、提高胞液和微粒体中Cd分布来维持细胞的正常功能,降低Cd的毒性.     

马缨丹对镉的生长响应及其富集、转运和亚细胞分布特点研究

镉是植物非必需且生物毒性最强的重金属元素之一,然而镉富集植物能通过一定的响应机制来减少镉对自身产生的毒害,且不同植物之间镉的解毒机制存在差异。马缨丹（Lantana camara L.）是四川汉源铅锌矿区镉污染土壤的修复植物,但是关于其镉的分布特征和解毒机制并不明确。因此本文采用盆栽模拟试验,分别设置0（对照,不添加镉）、30、90、150、210 mg·kg-1镉5个处理,研究马缨丹对镉的富集、转运及其亚细胞分布特点,探讨马缨丹对镉的耐性和解毒机制,以期为植物耐镉的生理和分子生物学机制提供一定的理论依据。结果表明：镉质量分数低于90 mg·kg-1时对马缨丹生长没有影响,而镉质量分数高于150 mg·kg-1时对马缨丹生长有显著的抑制作用;随着镉质量分数的增加,马缨丹各器官中镉的质量分数逐渐增加,表现为根＞茎＞叶,且其转运系数小于1,表明马缨丹对镉有较强的根部滞留能力,可限制过量的镉向地上部器官的转运,减少镉对地上部的毒害,这可能是马缨丹耐受镉胁迫的机制之一;随着镉质量分数的增加,马缨丹地下部和地上部的镉富集量总体上均呈增加趋势,在210 mg·kg-1镉处理时,均达到最大值,分别为142.8和1031.6μg·plant-1,不同质量分数镉处理下,马缨丹地上部的镉富集量较大,占全株镉富集量的94.0%~88.3%;镉在马缨丹根和叶细胞可溶性组分中的分配比例最高,分别占62.1%~54.2%和59.8%~52.6%,其次在细胞壁中,分别占23.8%~34.4%和28.7%~39.5%,在细胞器和细胞膜中的较低,表明可溶性组分和细胞壁是镉在马缨丹根和叶细胞中的主要分布位点,液泡区隔化和细胞壁固持可能是马缨丹对镉的重要解毒和耐性机制之一。     

镉胁迫下两种不同小白菜的生长、镉吸收及其亚细胞分布特征

通过室内溶液培养试验,研究了镉（0.5 m·gL-1、5.0 m·gL-1）胁迫对两个不同镉耐性小白菜品种上海青（Cd敏感型）和杭油冬（Cd耐性）的生长、Cd吸收及亚细胞分布的影响.结果表明,高Cd胁迫10 d后两个小白菜生长受到严重抑制,植物地上部和地下部Cd含量随着Cd处理浓度的增加而增加,且Cd主要积累在植物的根...     

铜镉复合胁迫下温度对小麦幼苗生长及其对铜、镉和矿质营养元素吸收与各元素在亚细胞分布的影响

为了研究重金属复合胁迫下温度变化对陆生植物的毒性效应的影响,实验采用水培的方法,设置对照和Cu-Cd复合胁迫(10 μmol·L1 Cu+10μmol·L-1Cd)2个处理,每个处理分别设置3个不同的培养温度(8/4℃、25/20℃和35/30℃),对小麦进行48 h的暴露实验,测定小麦幼苗的生长及其对重金属和矿质营养...     

铜镉复合胁迫下硫素对小麦幼苗铜镉吸收、亚细胞分布及毒性的影响

采用水培的方法,研究了不同硫素供应水平对铜镉复合胁迫(Cu+Cd:10μmol·L-1+10μmol·L-1)下,小麦幼苗铜镉吸收、亚细胞分布及生理毒性的影响.结果表明,缺硫和高硫处理均降低了小麦幼苗根系和叶片中铜和镉的含量,不同硫水平处理对小麦幼苗根系亚细胞各组分中镉的分配比例没有产生影响,而对铜亚细胞组分的分配比例...     

2个镉耐性差异箭舌豌豆品种中镉的化学形态及亚细胞分布

通过溶液培养实验,研究了镉胁迫下2个箭舌豌豆(Vicia sativa)品种(镉耐性品种L3,镉敏感品种ZM)中镉的积累、镉的亚细胞分布和化学形态以及非蛋白巯基化合物(NPTs)的响应。结果表明2个箭舌豌豆品种根较地上部积累更多的镉。镉在箭舌豌豆根、茎和叶中主要分布于可溶性组分,敏感品种ZM根中可溶性组分的镉含量和占总镉的比例显著高于耐性品种L3。细胞壁结合镉占总镉的比例在2个品种中均为叶>茎>根。镉在箭舌豌豆根和茎内主要以去离子水(d-H2O)提取态和1 mol·L-1氯化钠(Na Cl)提取态存在,ZM根中d-H2O提取态镉的含量和比例显著大于L3。箭舌豌豆叶中镉主要以2%醋酸(HAc)提取态存在。ZM叶中80%乙醇提取态镉的比例大于L3,0.6 mol·L-1盐酸(HCl)提取态镉和残渣态镉的比例小于L3。2个品种根和茎中NPTs的含量在镉胁迫下显著升高,ZM根中NPTs的含量显著大于L3。研究结果表明,箭舌豌豆镉解毒的主要机制包括限制镉由根部向地上部转运和液泡隔离。此外,根和茎中镉与有机酸结合和NPTs螯合,叶中镉以移动性低、毒性低的形态存在也是箭舌豌豆镉解毒的重要机制。ZM较L3根中更多镉以移动性高的形态存在,L3较ZM叶中更多镉以难移动的形态存在,是L3较ZM具有更高镉耐性的重要原因。     

镉钝化细菌对水稻幼苗镉吸收的影响

为了解根际重金属钝化微生物对作物生长及土壤重金属吸收的影响,将来源于镉(Cd)污染水稻土的镉钝化细菌枯草芽孢杆菌CDR-1、雷氏普罗威登斯菌CDR-2、阿耶波多氏芽孢杆菌CDR-3分别接种到水稻幼苗根际,通过测定水稻苗的生长、生物量及镉含量来分析根际镉钝化细菌对水稻生长及镉吸收的影响.结果显示,镉钝化细菌CDR-1、CDR-2、CDR-3的Cd~(2+)最低抑制浓度分别为200、200、400 mg/L,其在20 mg/L Cd~(2+)溶液中的镉钝化率均达到100%,且随Cd~(2+)浓度的上升镉钝化率呈现下降趋势.在5和10 mg/L Cd~(2+)胁迫下,这3株细菌对水稻幼苗的生长有不同程度的影响,并都能显著降低水稻幼苗根和地上部分的镉含量,其中CDR-1对水稻幼苗的促生降镉作用最优;在0.5、1和2mg/kgCd~(2+)胁迫下,CDR-1仍然能显著促进水稻幼苗生长,增加水稻幼苗生物量,并能使水稻幼苗根和地上部分的镉含量降低34.88%-61.63%.本研究表明Cd~(2+)钝化细菌能够显著降低水稻幼苗的镉吸收量,Cd~(2+)钝化促生细菌CDR-1可应用于镉污染农田土壤的生物修复.(图4表3参30)     

不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长、镉吸收及糙米镉含量的影响

采用分阶段加镉水培试验,对杂交水稻“威优1126”和常规水稻“浙辐802”不同生育期对Cd胁迫的生长反应及其对Cd吸收、积累与分配特性进行了比较研究。结果表明,水稻对Cd胁迫的反应因生育期不同而异,幼穗分化之前(前期),镉毒害主要表现为降低光合生产力;幼穗分化至抽穗期(中期)主要抑制幼穗的分化与发育过程;抽穗之后(后期)主要阻碍碳水化合物和NP养分向穗部迁移和转化。从对产量形成影响来看,幼穗分化—抽穗期是水稻对Cd胁迫反应最敏感时期。水稻吸Cd速率为中期>后期>前期。糙米中Cd的含量受水稻植株吸收Cd的总量和茎叶Cd向籽粒转移效率的双重影响。杂交稻对Cd的吸收能力与常规水稻相近,但Cd在地上部分累积的比例比常规水稻高4.9%~21.8%,籽粒部分的镉与茎叶部分镉的比例比常规稻高49%~95%,糙米Cd含量比常规稻高33%~72%。从减产效应和对稻米卫生品质损害来看,杂交水稻对环境Cd污染比常规水稻更加敏感。     

镉对不同生态型水稻的毒性及其在水稻体内迁移转运

采用溶液培养方法研究镉(Cd)对两种不同生态型水稻的毒性影响以及Cd在水稻体内的转运.结果表明,粳稻品种杨辐粳7号比籼稻品种K优818对Cd毒害反应更敏感.两种生态型水稻品种的根系对Cd的吸收积累差异比较大,在10 μmol·L-1 Cd浓度下生长3～14 d,杨辐粳7号根系中Cd浓度比K优818高44.5％ ～ 99...     

亚硒酸钠对水稻愈伤诱导和绿苗分化的影响

实验证明，亚硒酸钠对水稻外植体（成熟胚、幼穗）、愈伤组织和再生绿芽体细胞的生长都有不同程度的抑制作用，其抑制程度依次为再生绿芽＞愈伤组织＞外植体，但能促进它们的绿苗分化频率，特别在低硒浓度（１ｍｇ／Ｌ）处理组，并可改变它们的过氧化物酶同工酶的活性。     

NaCl胁迫下苋菜中镉的亚细胞分布及转运研究

中国大面积的农田土壤面临盐渍化和重金属的双重污染。探索盐分胁迫下作物可食部分的重金属累积特征将为保障农产品安全提供科学依据。本文主要从镉的亚细胞分布和离子选择性角度探讨盐分胁迫对苋菜（Amaranthus mangostanus L.）镉转运过程的影响。本试验采用水培苋菜的方式,添加不同质量浓度（0、2.5、5.0、7.5和10.0 g·L-1）NaCl和3.0μg·L-1Cd处理,测定台湾白苋菜（耐盐型）和尖叶青苋菜（敏感型）根、茎、叶中Cd和Ca的亚细胞质量分数变化。Cd的亚细胞组分质量分数由大到小顺序均为：细胞壁（FI）>细胞器（FII）>>细胞液（FIII）。NaCl胁迫下,苋菜根、茎、叶中细胞壁（FI）和细胞器（FII）Cd质量分数总体显著下降,下降幅度为16%~71%,胞液（FIII）Cd质量分数基本不变,这主要和Na的竞争吸附和吸收有关。同时耐盐型台湾白苋菜根细胞器,茎、叶细胞壁和细胞器Ca质量分数总体下降,下降范围为20%~70%。敏感型尖叶青苋菜根、茎细胞壁和细胞器组分Ca质量分数均显著下降,叶细胞壁Ca质量分数下降幅度高达80%,说明细胞壁和质膜的生理结构和组成可能发生了变化;另一方面,苋菜的运输选择性比例TSK. Na(根-茎)、TSCa. Na(根-茎)和TSMg. Na(根-茎)显著下降,下降幅度达50%以上,TSK. Na(茎-叶)、TSCa. Na(茎-叶)和TSMg.Na(茎-叶)相较对照急剧上升,上升幅度均在44%以上,表明苋菜根部K、Ca、Mg向茎转移的选择性减弱;而茎向叶转移的选择性增强。苋菜细胞组成和离子选择性的变化使根、茎中细胞壁和细胞器对Cd的截留能力变差,Cd向地上部转移的比例增大,Cd在苋菜的转运系数TF(根-茎)、TF(茎-叶)较对照处理呈现不同程度的上升。台湾白苋菜的TF(根-茎)大于尖叶青苋菜,而TF(茎-叶)小于尖叶青苋菜,表明敏感型苋菜茎细胞对Cd截留能力较强,而耐盐型苋菜根细胞对Cd的截留能力较强。     

镉胁迫对水稻生长发育的影响及伤流液与稻米镉含量的相关性研究

立足于我国水稻受镉污染的实际情况,研究镉胁迫对水稻生长发育的影响,并探讨伤流液镉含量与稻米镉含量之间的关系,为镉污染地区稻米安全生产提供数据支持和科学指导。采用营养液培育试验方法,选择中嘉早17和泰优390两个水稻品种,设置CK(0μg·L~(-1))、Cd10(10μg·L~(-1))、Cd50(50μg·L~(-1))、Cd200(200μg·L~(-1))、Cd500(500μg·L~(-1))和Cd1000(1 000μg·L~(-1)) 6个Cd浓度处理,分析不同浓度镉胁迫对水稻生长发育的影响以及各部位镉含量与糙米镉含量的相关性。结果表明,与CK相比,ρ(Cd)≤10μg·L~(-1)处理对水稻生长有促进作用,但未达显著水平(P0. 05),当ρ(Cd)10μg·L~(-1)时有抑制作用,Cd浓度越高,抑制作用越明显。水稻各部位镉含量随着镉胁迫浓度的增大而增大,伤流液中镉含量增加幅度与各部位变化趋于一致。伤流液镉含量与糙米镉含量之间存在极显著正相关(P0. 01),且在分蘖期伤流液镉含量能较好地用于预测水稻镉毒害程度。     

土壤调理剂对稻米中镉含量及其品质的影响

近年来土壤调理剂被大量投入到重金属污染农田治理修复中,大部分产品使用后可以达到农产品质量安全的效果,但对农产品品质影响方面关注较少.选取市面上销量较大的4种(A、B、C、D)土壤调理剂,通过早、晚两造水稻大田验证试验结果来评价调理剂对水稻生长的影响,对指导实际安全生产具有重要的意义.结果表明,施用土壤调理剂可以增加水稻...     

伴矿景天镉积累特征及其对根际土壤镉分布的影响

农田土壤镉(Cd)污染修复对粮食安全意义重大,伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是我国发现和报道的Cd超积累植物。为探索不同生长期伴矿景天的Cd积累特征及其对根际土壤Cd剖面分布的影响,选择相同成土母质的中度和轻度Cd污染农田进行原位修复试验,分析伴矿景天分枝初期、分枝盛期、开花盛期、开花后期地上部生物量和Cd吸收情况及其根际土壤pH值与有效态Cd含量的剖面分布特征。结果表明,伴矿景天的生物量、Cd含量及Cd积累量均不会随着种植时间延长而升高。轻度Cd污染农田伴矿景天开花盛期株高可超过60 cm,地上部单株鲜重可达1.59 kg,单株地上部Cd积累量达2.26 mg。伴矿景天不同部位比较而言,花的Cd含量最高,开花盛期中度和轻度Cd污染农田伴矿景天花的Cd含量分别是其他部位的1.60～3.42倍和1.88～6.53倍。中度和轻度Cd污染农田伴矿景天地上部Cd积累量在4个生长期均差异显著,分别于分枝盛期和开花盛期达最大值。根际土壤pH值和有效态Cd含量均随着土层深度的增加表现为先降低再升高,近根区略低于远根区。中度Cd污染农田土壤pH值在分枝初期最低,近根区>2...     

亚硒酸盐对蚕豆根尖细胞的遗传损伤效应

采用蚕豆根尖微核实验和姊妹染色单体交换实验，研究亚硒酸盐的遗传损伤效应．结果表明：0．1～50．0μg／g的亚硒酸氢钠(NaHSeO3)处理12h可诱发蚕豆根尖细胞遗传损伤，导致根尖细胞有丝分裂指数下降，间期具有微核的细胞数显著增多，姐妹染色单体交换(SCE)频率明显增高；且根尖微核细胞率与处理浓度间具有正相关，分裂指数与处理浓度间呈负线性相关，分裂指数与微核率之间表现负相关．研究结果提示：硒能破坏生物的遗传稳定性，职业接触或饮食补硒时应避免其毒害作用．图1表4参17     

不同水稻品种对镉的吸收转运及其非蛋白巯基含量的变化

镉(Cd)被列为环境污染物中最危险的5种物质之一。镉极易被作物吸收并通过食物链在人体内积累导致人体健康受到威胁.镉污染地区稻米镉积累是亟待解决的重要农业问题。分析镉污染土壤上种植的不同水稻品种对镉的耐受性具有重要意义。采用盆栽试验方法,研究了种植于镉污染土壤(Cd全量2.36 mg·kg~(-1))上的不同水稻(Oryza sativa)品种(两种粳稻和两种籼稻)镉积累情况及根、茎、叶中非蛋白巯基物质含量。研究结果表明,在镉污染土壤条件下,4种水稻籽粒镉含量明显高于国家二级标准(水稻籽粒镉含量0.2 mg·kg~(-1)),且表现为根部茎叶籽粒。籼稻籽粒镉含量大于粳稻籽粒镉含量;4种水稻的镉转移系数不同,不同水稻品种对镉的吸收和运转具有显著差异,籽粒镉含量高的水稻品种镉的转移系数高于籽粒镉含量低的水稻品种。水稻非蛋白巯基(NPT)含量不仅与Cd胁迫程度密切相关,也在一定程度上制约着Cd从根部向地上部的转运,从而对水稻籽粒Cd含量产生影响。粳稻籽粒镉含量高的秀水09根茎中NPT含量较徐稻5号高,但秀水09叶中NPT含量低于徐稻5号,籼稻籽粒镉含量高的丰两优1号根茎中NPT含量也较高,但叶中NPT含量低于两优6206。粳稻与籼稻籽粒镉含量高的水稻品种根茎叶中GSH含量高于籽粒含量低的水稻品种;粳稻籽粒镉含量高的秀水09根中PC含量明显高于籽粒含量低的徐稻5号,籼稻籽粒镉含量不同的两种水稻根中PC含量无明显差异。研究表明,不同水稻品种在镉胁迫下的解毒过程不同,巯基物质含量对水稻镉污染较敏感。     

不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响

为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑。结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg^-1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控。为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg^-1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg^-1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg^-1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运。