镉和铅联合作用对黑腹果蝇发育及抗氧化的影响

作为主要的重金属污染物,镉(Cd~(2+))和铅(Pb~(2+))对生物体具有不同影响和毒作用机制,然而当它们同时存在于机体内常会表现出不同的联合效应,因此研究以上两种重金属的联合作用极其重要。本研究以模式生物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究对象,采用原子吸收、发育实验、酶学测定以及荧光定量PCR评估Cd~(2+)和Pb~(2+)以及二者联合对果蝇的影响。向果蝇分别饲喂不同剂量的Cd~(2+)(0.05、0.1、0.3、0.5 mmol?L~(-1))和Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))以及Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1)),测定果蝇成虫体内Cd~(2+)和Pb~(2+)积累量,以及化蛹率、羽化率、抗氧化能力、金属硫蛋白(metallothionein,MTNs)和谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因的表达水平。结果表明,果蝇中Cd~(2+)和Pb~(2+)浓度随着培养基中重金属浓度的上升而增加,当同时加入Cd~(2+)和Pb~(2+)后,二者积累量进一步增加。单独添加Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))或共同添加Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1))显著降低果蝇化蛹率和羽化率,而Cd~(2+)+Pb~(2+)联合处理较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理表现出更强的效果,且这种效果随着Cd~(2+)/Pb~(2+)浓度的增加而增强。Cd~(2+)+Pb~(2+)处理CAT活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提高。Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5 mmol?L~(-1))处理组SOD活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理,SOD活性无明显变化,但在Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.5+2.9 mmol?L~(-1))处理组中SOD活性显著上升;Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2 mmol?L~(-1))处理组MDA含量较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提升,但在处理组Cd~(2+)+Pb~(2+)(1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9mmol?L~(-1))中MDA含量反而较单独的Cd~(2+)/Pb~(2+)处理有所下降。荧光定量PCR结果表明,在Cd~(2+)/Pb~(2+)处理下MTNs和Gsts表达水平显著升高。本研究表明重金属联合作用会对生物体产生不同的毒性效应,而MTNs和Gsts两类基因在生物体重金属胁迫下的解毒机制中发挥着至关重要的作用。     

镉胁迫对脊尾白虾的毒性效应研究

为揭示重金属镉对脊尾白虾的毒性效应,采用急性毒性实验方法,研究了不同浓度镉(Cd~(2+))对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)血清氧化应激相关生理指标的活性以及肌肉组织中腺苷酸转移酶基因(ANT)和热激蛋白70基因(HSC70)表达水平的影响。共设置4个Cd2+浓度胁迫(0、0.0002、0.001、0.005 mmol·L~(-1)),分别在0、3、6、9、12、24、36、48、72和96 h共10个时间点对相关指标进行测定。结果显示:不同浓度镉胁迫下,脊尾白虾血清中H_2O_2含量、MDA含量和GSH含量均表现为先升高后降低的趋势,H2O2含量在胁迫3 h时即出现明显的升高,而MDA和GSH则均在9 h时出现升高趋势,表现为一定的滞后性。H2O2含量在0.005 mmol·L~(-1)胁迫3 h时出现峰值,MDA含量在0.005 mmol·L~(-1)胁迫9 h时出现峰值,GSH含量在0.001mmol·L~(-1)胁迫48 h时出现峰值,且均与对照组存在显著性差异(P0.05)。HSC70基因的表达量在不同浓度胁迫下均表现为先升高后降低的趋势,且均在24 h时达到峰值,具体表达量水平的顺序为:0.0002 mmol·L~(-1)0.001 mmol·L~(-1)0.005 mmol·L~(-1)。ANT基因的表达量在不同浓度下则均表现为明显的下调趋势。由此可见,急性Cd~(2+)胁迫不仅影响脊尾白虾的氧化应激相关生理指标,还影响机体内组成型HSC70及与能量传递有关的ANT基因的表达水平。     

重金属对禾谷镰刀菌的生长及毒素合成的影响

以禾谷镰刀菌为研究对象,研究了常见重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)对禾谷镰刀菌菌株生长及其毒素合成的影响。研究结果表明,重金属对菌株的生长和其产毒能力均产生影响。Cu~(2+)和Cd~(2+)对菌株生长影响较大,随着浓度的增加对生长的抑制作用增强,当离子浓度分别为20 mg·L~(-1)和40 mg·L~(-1)时,能够完全抑制菌株生长。Zn~(2+)在0~160 mg·L~(-1)浓度范围内促进菌株生长,在10 mg·L~(-1)浓度下促进毒素合成。Pb~(2+)在察氏培养基中对菌株生长的影响没有明显规律可循,但是,随着Pb~(2+)浓度增加,抑制毒素合成作用增强。     

人工湿地基质配制对含Pb废水的处理效果研究

基质配制是人工湿地处理重金属废水工艺的重要环节。筛选出对含Pb废水净化效果好、成本低的基质组合,找出最佳的湿地运行模式,为人工湿地处理含Pb无机废水提供理论依据和实践经验。利用粉煤灰、污泥、黄土、细煤渣、砾石和细沙为原料,取其中5种以1:1:1:1:1的体积比配置5种不同类型的湿地基质:S1,S2,S3,S4和S5。对不同质量浓度(10、20、40、80、160 mg·L~(-1))的含Pb~(2+)废水进行处理,控制水力停留时间为24 h,分析人工配制的不同湿地基质对废水中Pb的吸附效果及化学形态变化的影响。实验结果显示,5种不同基质中,S1的去除效果最佳,去除率为70%~93%,平均值为82.86%;Pb主要以残渣态稳定地赋存于基质中,且随着基质类型的不同,相同质量浓度下Pb的各赋存态含量之间存在着显著差异。各基质中重金属迁移能力的强弱随着进水质量浓度不同而有所变化,当Pb~(2+)质量浓度为10、160 mg·L~(-1)时,基质S2中重金属潜在迁移能力最弱;当Pb~(2+)质量浓度为20、40、80 mg·L~(-1)时,重金属潜在迁移能力最弱的基质分别是S1、S5、S3。处理重金属Pb~(2+)的混合基质应首先选择容重、密度、D_(10)、pH、CEC和有机质比较大,总孔隙度、K_(80)、有效Mg和全量Mg比较小的基质;同时选择交换Mn和全量Mn含量低以及交换性Al、有效Fe、全量Al含量低的基质。     

类芦根系抗氧化酶和植物螯合肽对Cd、Pb胁迫的应答

类芦(Neyraudiarey naudiana)是中国南方金属矿区最为常见的耐性植物,且能大量富集重金属,是修复重金属污染的潜能植物。为研究其对重金属胁迫的应答机制,采用营养液培养的方法研究了不同浓度(0、25、50、100μmol·L~(-1))Cd、Pb处理24 h后,类芦根系氧化损伤、抗氧化酶活性和非蛋白巯基化合物含量的变化。结果表明,在Cd、Pb胁迫下,类芦根系H_2O_2和O_2~(·-)含量显著增加,且伴随有MDA含量的升高,当Cd、Pb浓度为100μmol·L~(-1)时,MDA分别达到6.72和16.12nmol·g~(-1),发生膜脂质过氧化,造成植物氧化损伤。Pb胁迫下,SOD,POD活性随着处理浓度的增加呈现先上升后下降的趋势;Cd胁迫下SOD活性变化趋势与Pb胁迫的相似,而POD活性呈下降趋势。根系非蛋白巯基化合物含量检测显示,Cd、Pb处理下,GSH和PCs均呈先增加后下降的趋势。综合分析得出,类芦根系对不同重金属的不同浓度胁迫响应不一,其能通过调节抗氧化酶活性和植物螯合肽等的合成水平,降低重金属的毒性及其对植物的伤害,从而维持自身的稳态。     

甲基丙烯酸甲酯与交联淀粉的接枝共聚物的制备及产物对水中微量金属离子的吸附

本文以硝酸铈铵为引发剂,制得了甲基丙烯酸甲酯与交联玉米淀粉的接枝共聚物,当〔Ce~(4+)〕为5×10~(-3)mol·L~(-1)、〔MMA〕为7.52×10~(-1)mol.L~(-1),于50℃反应4h,所得接枝共聚物的接枝率和接枝效率都较高。将接枝共聚物分别与NH_2OH及KH_2NH_2反应,所得的产物具有对Cu~(2+),Pb~(2+),Zn~(2+)等金属离子的吸附能力。     

磁铁矿纳米颗粒与Pb~(2+)复合物对大鼠肾细胞的毒性研究

磁铁矿纳米颗粒(magnetite nanoparticles, MNPs)是一种环境友好型吸附剂,广泛应用于废水中Pb~(2+)的处理。目前,有不少关于MNPs毒性的研究,但对MNPs处理Pb~(2+)形成的复合物的毒性却鲜有报道,其复合毒性亟待深入研究。本文以大鼠肾细胞(NRK)作为细胞模型,系统研究不同Pb含量的MNPs-Pb复合物,以及相应浓度的MNPs和Pb~(2+),对大鼠肾细胞活性、细胞形态和密度的影响,考察细胞对纳米颗粒的摄取以及细胞凋亡的作用机制,评估MNPs-Pb的毒性效应。结果表明,在本实验浓度和暴露时间(12 h)条件下,Pb~(2+)能够显著抑制细胞活性,改变细胞形态,促进细胞凋亡,对细胞有显著的毒性效应,并且呈现剂量相关性;利用MNPs吸附水环境中Pb~(2+)形成的复合物MNPs-Pb对大鼠肾细胞没有显著的毒性作用(P<0.05),MNPs对Pb~(2+)的吸附可能是Pb~(2+)的细胞毒性降低的原因。     

铯对印度芥菜和菊苣植物螯合肽和金属硫蛋白含量的影响

以133Cs作为污染源,溶液培养印度芥菜和菊苣幼苗,研究植物螯合肽(phytochelatins,PCs)、金属硫蛋白(metallothionein,MT)等含巯基肽类物质与Cs+胁迫毒理的内在联系。采用改良水培法培养印度芥菜和菊苣长至两片真叶,置于含铯[ρ(Cs~+)0~200 mg·L~(-1)]的营养液中培养一段时间后取样,测定幼苗地上部和根系生物量,采用火焰原子吸收分光光度法测定Cs~+富集量,5,5’-二六硝基苯甲酸(DTNB)比色法测定PCs和MT含量。结果显示:随着Cs~+浓度[ρ(Cs+)25~200 mg·L~(-1)]增加,印度芥菜和菊苣地上部和根系生物量显著降低(P0.05),印度芥菜的生物量降低幅度小于菊苣;Cs~+的富集量均显著增加,印度芥菜对Cs~+富集量大于菊苣,印度芥菜地上部、菊苣根系分别是Cs~+的主要蓄积部位;非蛋白巯基肽类(non-protein thiol,NPT)、植物螯合肽(PCs)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)和金属硫蛋白(MT)含量变化均呈现先升后降的趋势,均表现为根系地上部,印度芥菜菊苣。当ρ(Cs~+)100 mg·L~(-1)时NPT、PCs、GSH和MT达最大值。结果表明,菊苣对Cs~+处理敏感,印度芥菜具有较强的吸收和转运Cs~+的能力,Cs~+处理诱导合成PCs、GSH和MT含量显著增加,这是印度芥菜对Cs~+耐性较强的主要原因。     

铅暴露对中华大蟾蜍耳后腺分泌蟾蜍甾烯的影响

采用半静水式实验方法,研究Pb~(2+)暴露30 d对中华大蟾蜍(Bufo bufo gargarizans Cantor)生理状态和耳后腺分泌蟾蜍甾烯水平的影响。结果表明,随Pb~(2+)浓度(0.68~5.46 mg·L~(-1))升高,蜕皮和自发活动减少,存活率下降。进一步采用液相-质谱检测技术发现,0.68 mg·L~(-1)Pb~(2+)暴露下,10种蟾蜍甾烯水平出现1.5倍以上变化。5.46 mg·L~(-1)Pb~(2+)暴露下,17种蟾蜍甾烯水平发生下调(1.5倍),其中bufarenogin水平显著下降(P0.05),其他物质水平与对照组无显著性差异。这说明Pb~(2+)暴露对蟾蜍耳后腺中蟾蜍甾烯物质具有潜在影响。     

铅暴露与排放对中华鲟幼鱼血液中ALT、AST活力的影响

采用水溶液静态置换法,从中华鲟(Acipenser sinensis)受精卵发育至96 h开始,研究了其在0(对照组)、0.2、0.8和1.6mg·L~(-1) Pb~(2+)水溶液中暴露16周,随后排放6周,对中华鲟幼鱼血液中ALT、AST活力的影响.结果显示:Pb暴露后幼鱼血液中的ALT和AST活力均表现为随Pb暴露剂量增加而升高的趋势,1.6mg·L~(-1)组ALT活力与其它各组比较呈极显著差异(P<0.01);0.8和1.6mg·L~(-1)组AST活力与对照组比较分别呈显著差异(P<0.05)和极显著差异(P<0.01). Pb排放后,各暴露组血液中ALT活力降低至对照组水平(P>0.05);1.6 mg·L~(-1)组的AST活力依然较高.超出对照组近2倍(P<0.01).对照组血液的AST/ALT值在2.24～2.32之间;随Pb质量浓度增加,暴露后AST/ALT值呈增加趋势.Pb排放后AST/ALT值降低,但1.6 mg·L~(-1)组与其余各组比较仍维持较高值(P<0.05).初步认为,0.2 mg·L~(-1)和0.8 mg·L~(-1) Pb~(2+)暴露导致中华鲟幼鱼肝细胞不同程度受损,经Pb排放后,轻度受损的组织细胞能够恢复.血液中的AST/ALT值在判断鱼类组织损伤中也具有重要意义.     

Hg2+和Pb2+对中国鲎N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的影响

节肢动物蜕皮与N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(EC3.2.1.52,NAGase)密切相关。为了探究Hg~(2+)和Pb~(2+)这2种重金属离子对节肢动物NAGase的影响,以中国鲎(Tachypleus tridentatus)为材料,从其内脏分离提取了NAGase。利用酶促反应动力学方法,研究Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase的影响;通过对酶荧光发射光谱的测定,研究NAGase酶蛋白经Hg~(2+)和Pb~(2+)作用后的空间构象变化。结果表明,Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase均有较强的抑制作用,Hg~(2+)对NAGase的抑制作用强于Pb~(2+),Hg~(2+)和Pb~(2+)对NAGase的抑制作用均表现为可逆过程,其中Hg~(2+)对NAGase的抑制属于竞争性抑制作用,抑制常数KI为22.68μmol·L~(-1),Hg~(2+)只与游离酶结合,不与酶-底物络合物结合;而Pb~(2+)对NAGase的抑制是属于竞争性-非竞争性混合型抑制作用,抑制常数KI和KIS分别为19.13 mmol·L~(-1)和75.23 mmol·L~(-1),Pb~(2+)与游离酶的亲和力相比与酶-底物络合物的亲和力更强。NAGase经Hg~(2+)和Pb~(2+)作用后荧光发射强度均降低,但荧光发射峰值并没有发生位移,说明Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase的抑制作用均为酶蛋白空间构象的变化所致。这证明了Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase活力具调控作用。     

壳聚糖活性污泥复合吸附剂处理铅、镉废水研究

研究了壳聚糖活性污泥复合吸附剂(SCTS)对废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能,通过单因素试验分析了温度、SCTS投加量、pH值、搅拌转速和重金属离子浓度对SCTS吸附性能的影响,正交试验确定了影响因素的主次顺序及最优组合水平。结果表明:影响SCTS吸附废水中Pb~(2+)的因素从大到小依次为pH值、SCTS投加量、Pb~(2+)初始浓度和搅拌转速,吸附Pb~(2+)的最优组合为pH值=2、SCTS投加量为10 g· L~(-1)、ρ(Pb~(2+))初始值为50 mg· L~(-1)、搅拌转速130 r·min-1,Pb~(2+)去除率达95.76%。影响SCTS吸附废水中Cd~(2+)的因素作用力大小依次为pH值、Cd~(2+)初始浓度、转速和SCTS投加量,吸附Cd~(2+)的最优组合为pH值2、SCTS投加量2.5 g· L~(-1)、ρ(Cd~(2+))初始值60 mg· L~(-1)、转速130 r·min-1,此时Cd~(2+)的去除率为96.08%。     

不同浓度柠檬酸溶液中石灰性紫色土微团聚体对Pb~(2+)的吸附解吸特性变化

铅(Pb~(2+))因溶解度较小,易在土壤中长期滞留,从而造成严重的土壤铅污染。柠檬酸(Citric Acid)作为植物根系分泌的典型天然有机酸,含有大量羧基功能团和活性点位,影响着土壤中重金属的吸附和解吸。为深入了解柠檬酸输入土壤后,Pb~(2+)在土壤中的积累与迁移规律,以石灰性紫色土为研究对象,通过模拟试验,采用平衡液吸附法及柠檬酸、HCl解吸法,研究了不同浓度柠檬酸溶液中石灰性紫色土及各粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附-解吸特性。结果表明:在不同浓度柠檬酸溶液中,石灰性紫色土全土及各粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附量随其初始浓度增大而增加,各粒径间吸附量大小顺序为:(0.002 mm)2~0.25 mm全土0.053~0.002 mm0.25 mm~0.053 mm;柠檬酸浓度在0~1 mmol·L~(-1)范围内,石灰性紫色土全土及各粒径微微团聚体对Pb~(2+)的吸附量明显上升,1~100 mmol·L~(-1)范围内吸附量下降,低浓度的柠檬酸能够有效促进全土及各粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附,高浓度柠檬酸则起抑制作用,降低土壤对Pb~(2+)的吸附量;Freundlich方程对等温吸附过程的拟合达到极显著水平(R2=0.985-0.999),全土和不同粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附为不均匀表面的多层吸附;易解吸率随初始Pb~(2+)质量浓度上升而不断增大,难解吸率不断下降,加入柠檬酸后,易解吸率进一步上升,且随柠檬酸浓度升高而增大。研究柠檬酸溶液中石灰性紫色土对Pb~(2+)的吸附-解吸特性,能够有效预测石灰性紫色土区域重金属的环境效应,对农业环境安全调控具有重要意义。     

镉、铅胁迫对滇杨(Populus yunnanensis)幼苗生长及其光合生理的影响

为探究滇杨(Populus yunnanensis)在Cd、Pb胁迫下的生长及其光合生理反应,采用水培的方式对滇杨幼苗开展胁迫试验。结果表明,在Cd胁迫下,滇杨株高无显著变化,总根长显著降低,地径在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著增加;在Pb胁迫下,滇杨株高、总根长均显著降低,地径则在Pb浓度为50和100μmol·L~(-1)时显著增加。Cd、Pb胁迫下丙二醛含量随着胁迫浓度增加而上升,总酚含量仅在胁迫浓度为100和200μmol·L~(-1)时显著提高。200μmol·L~(-1) Cd处理、100和200μmol·L~(-1) Pb处理的叶绿素含量显著低于对照。PSⅡ最大光化学效率和PSⅡ潜在活性仅在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著低于对照。在Cd胁迫下,滇杨的净光合速率随着胁迫浓度的增加而降低,而在Pb胁迫下,净光合速率则随着胁迫浓度的增加先升后降。滇杨在Cd浓度为50μmol·L~(-1)时耐受性最强,在Pb浓度为100μmol·L~(-1)时耐受性最强,滇杨对Cd的耐受性强于Pb。     

铝锰复合胁迫下臭牡丹抗逆性及其DNA损伤的研究

以臭牡丹(Clerodendrum bungei Steud.)幼苗为试验对象,配制Al~(3+)浓度梯度为0.00、0.05、0.20、0.40和0.80 mmol·L~(-1),Mn~(2+)浓度梯度为0.00、2.00、4.00、8.00和12.00 mmol·L~(-1)的胁迫液,在土培条件下进行单一和复合胁迫处理,研究10、20、30 d后臭牡丹幼苗的抗氧化酶含量等生理应答及DNA状态,以探究臭牡丹对Al、Mn胁迫的抗性,以期为臭牡丹的扩大生产提供参考,为植物抗逆性研究奠定基础。实验结果表明:(1)Al-Mn复合胁迫对3种抗氧化酶的互作效应有所不同,超氧化物歧化酶活性随胁迫浓度升高而降低,最高抑制率达45.1%,趋势与单一胁迫处理大致相似;过氧化物酶活性在复合胁迫下呈先升后降趋势,且低浓度复合胁迫处理所受影响小于单一胁迫处理,高浓度下则抑制效应加重;相较铝、锰单一胁迫处理,低浓度复合胁迫使过氧化氢酶活性分别提高84.1%和140.1%,高浓度则分别降低61.5%和40.1%;(2)Al~(3+)、Mn~(2+)共存时均促进丙二醛、脯氨酸含量的积累,表现为协同效应;(3)利用CASP软件对彗星电泳图像进行分析,结果显示,低浓度Al~(3+)、Mn~(2+)单一及复合胁迫下,臭牡丹根系DNA几乎没有受到损伤,而当胁迫较强时(Al 0.80 mmol·L~(-1)、Mn 12.00 mmol·L~(-1)、Al 0.40 mmol·L~(-1)-Mn 8.00 mmol·L~(-1)、Al 0.80 mmol·L~(-1)-Mn 12.00 mmol·L~(-1)),OTM大幅增加,Al 0.40 mmol·L~(-1)-Mn 8.00 mmol·L~(-1)复合胁迫分别是单一胁迫的1.40倍和1.44倍,且T3较T4增幅达67.9%,说明高浓度胁迫造成的损害较严重,复合胁迫产生的损伤较单一胁迫更强。综合分析认为:低浓度单一金属离子对臭牡丹生长具有一定促进作用,而当铝、锰浓度分别大于或等于0.40 mmol·L~(-1)和8.00 mmol·L~(-1)时则会对其造成损伤,且复合处理对不同指标具有不同效应。因而,在实际大规模生产中应考察土壤金属离子的种类和浓度,依据臭牡丹的耐受程度选择合适的培育土壤。     

铈对酸雨和镉双重胁迫下小麦生理指标的影响

以小麦永良4号(Triticum aestivum)为材料,通过营养液水培实验,研究了在酸雨和镉的双重胁迫下,铈对小麦幼苗叶片内丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性的影响.实验结果显示:pH2.0+10 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+50 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+200 mg·L~(-1) Cd~(2+)三种处理都可明显增加MDA含量,提高SOD活性,降低NR活性,双重胁迫的抑制作用明显,且随着Cd~(2+)的质量浓度增加,抑制程度加重;叶面喷施40 mg·L~(-1)的铈预处理后,MIDA含量下降,SOD活性降低,NR活性上升,显示叶面喷施适当质量浓度铈可以有效降低小麦体内氧自由基含量,减轻膜系统的损伤,提高小麦对氮肥的利用能力,缓解镉和酸雨双重胁迫对小麦幼苗生长与代谢的损伤.数据还显示:适当铈对三个测定指标的修复作用不同,表现为SOD>MDA>NR.     

无机砷短期胁迫对铜藻幼苗氧化损伤、抗氧化酶及抗氧化物的影响

为探讨无机砷胁迫对铜藻(Sargassum horneri)的生理影响,对铜藻幼苗在不同浓度(0、50、100、150、200 mmol·L~(-1))的As~(3+)、As~(5+)短期胁迫条件下其氧化损伤、抗氧化酶、抗氧化物等8项生理指标进行了测定。结果显示,随着As~(3+)、As~(5+)浓度的增加,铜藻体内的氧自由基(Oxygen free radical,OFR)产生速率、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量明显升高,铜藻细胞损伤率也同时上升。As~(3+)、As~(5+)对铜藻的半效应浓度(Median effect concentration,EC_(50))分别为50.1、116.3 mmol·L~(-1)。随As处理浓度升高,藻体超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性呈上升趋势,而过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性则无明显变化。谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量随As~(3+)浓度的增加呈先升后降,而随As~(5+)浓度的增加总体呈上升趋势。非蛋白巯基化合物(Non-protein thiol,NPT)含量随As~(3+)、As~(5+)浓度的升高而先升后降。对铜藻抗氧化系统主成分分析表明,As~(3+)50mmol·L-1及As~(5+)100mmol·L~(-1)实验组的铜藻抗氧化综合得分较高;随着As~(3+)、As~(5+)浓度的升高,抗氧化物(GSH、NPT)对铜藻抗氧化系统的贡献减弱,而抗氧化酶(SOD、POD)对铜藻抗氧化系统的贡献相对增强。     

不同玉米(Zea mays L.)品种根细胞壁多糖对Pb胁迫的响应

为了初步探究玉米(Zea mays L.)品种出现Pb累积差异的原因,采用低累积品种(会单4号)和高累积品种(路单8号)进行Pb胁迫水培试验,共设置3个处理组,Pb处理浓度分别为0、100、300 mg·L~(-1)。结果显示,Pb在两个玉米品种根的亚细胞分布中均呈细胞壁细胞器溶解态,其中玉米根细胞壁吸收了根部48.9%~55.8%的Pb,但同浓度Pb胁迫下,"会单4号"根细胞壁吸附Pb的量显著高于"路单8号"。两个玉米品种根细胞中的Pb均以较低活性的氯化钠提取态和醋酸提取态为主,分别占32.3%~48.1%和43.7%~56.0%,高活性的去离子水提取态和乙醇提取态占比很低,只占2.73%~5.04%;细胞壁中的纤维素、半纤维素1、半纤维素2、果胶在Pb吸附过程中都起到一定的作用,但果胶的贡献最大,其Pb吸附量可以达到细胞壁吸附总量的55.6%~79.5%。与对照组相比,Pb胁迫下2个品种玉米根细胞壁中的果胶都显著升高,半纤维素1出现下降,半纤维素2没有明显变化。相比对照组,100 mg·L~(-1) Pb胁迫下"会单4号"和"路单8号"的果胶浓度分别上升了23.5%、27.5%;300 mg·L~(-1) Pb胁迫下,两者分别上升了71.0%、67.0%。在同一浓度Pb胁迫处理下,"会单4号"根细胞壁中果胶的总糖和Pb质量分数均显著高于"路单8号",半纤维素和纤维素中的铅含量在品种间差异不显著。综上,玉米根细胞壁可以积累大量的Pb,其中细胞壁中的果胶在玉米根细胞壁吸附Pb的过程中有重要贡献,且"会单4号"根细胞壁吸附累积Pb的能力强于"路单8号",其中果胶可能是导致2个品种玉米根部Pb累积出现差异的重要因素。     

外源褪黑素对As~(3+)胁迫下水稻种子萌发的影响

本文研究了添加外源褪黑素对As~(3+)胁迫下水稻种子萌发及生理指标的影响。结果表明:添加外源褪黑素能促进As~(3+)胁迫下水稻种子的萌发,提高水稻的发芽势和发芽率,促进水稻幼苗的生长。当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加100μmol·L~(-1)褪黑素能使水稻种子发芽率和总根长比对照分别提高57.1%和50.0%。添加褪黑素能显著提高As~(3+)胁迫下水稻幼苗中抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,并降低水稻幼芽中丙二醛(MDA)的含量。当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加50μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)褪黑素导致水稻幼芽中POD活性比对照处理分别提高57.5%和114.8%,CAT活性提高29.4%和53.8%,SOD活性提高31.5%和56.0%,丙二醛含量比对照处理降低16.5%和31.9%。添加褪黑素也能显著提高As~(3+)胁迫下水稻的根系活力,当As~(3+)浓度为100μmol·L~(-1)时,50、100μmol·L~(-1)褪黑素处理后根系活力比对照分别提高42.4%和124.1%。这说明添加外源褪黑素可缓解As~(3+)胁迫对水稻的脂质过氧化损害,有效降低As对水稻内膜的破坏,显著缓解As污染对水稻的毒害作用。     

Cd胁迫对马蔺和鸢尾幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响

以2种耐性不同的鸢尾属植物马蔺(Iris lactea var.chinensis)和鸢尾(Iris tectorum)为试材,通过营养液培养法,研究了Cd胁迫对其幼苗生长、Cd积累及微量元素吸收的影响.结果表明,低Cd(5 mg·L-1)和高Cd(50 mg·L-1)胁迫下,马蔺和鸢尾干物质量均呈上升趋势.高Cd处理70天时马蔺地上部和根系干物质量分别是处理前的2.37、2.31倍,而鸢尾在Cd处理40天后出现严重毒害症状.2种鸢尾体内Cd质量分数均随胁迫时间的延长呈先增后降的趋势.鸢尾地上部和根系Cd质量分数在低Cd处理后第30天时达到峰值,分别为220.5 μg·g-1和1172.3 μg·g-1,而马蔺根系Cd质量分数第40天时达到最大值1182 μg·g-1,且地上部于第50天时达到峰值264.4 μg·g-1.高Cd处理下,马蔺地上部和根系Cd质量分数均高于鸢尾.Cd胁迫还导致2种鸢尾属植物微量元素吸收代谢紊乱,对其根系Fe质量分数表现出"低促高抑"的效应,使地上部和根系Zn含量均下降,根系Cu含量增加,而对Mn吸收的影响相对较小.