缺镁胁迫对普通小球藻光合生理及油脂积累的影响

小球藻是一种重要的生物资源,它在生产微藻燃料、提取生物活性物质以及水环境修复等方面具有广阔的应用,因此研究小球藻的生理生化特性具有重要的意义.镁离子在微藻的生长过程中起到了很重要的作用,不仅是叶绿素结构的中心原子,还是一些代谢途径中关键酶的辅因子.采用批次培养的方法,在对普通小球藻(Chlorella vulgaris)光合自养培养过程中,研究了在缺镁胁迫条件下的普通小球藻的光合生理及油脂积累的变化.结果表明,在缺镁胁迫条件下,普通小球藻的生物量、蛋白含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量分别降低了20%、43.96%、27.52%、28.07%,而总油脂含量增加了19.60%;普通小球藻的最大光能转化效率Fv/Fm降低了22.54%,而非光化学淬灭qN显著高于正常培养条件.本研究结果表明缺镁胁迫抑制了普通小球藻中叶绿素的合成,从而影响了光合作用的进行,导致普通小球藻生长受到抑制、蛋白质合成受阻,从而使其碳同化进入油脂的合成代谢,增加了普通小球藻油脂含量.     

S-烯丙基-L-半胱氨酸缓解水稻种子幼根和幼芽镉胁迫机制

土壤Cd污染对水稻种子萌发和植株生长发育都具有毒害作用,最终可能导致稻谷产量下降及Cd含量超标.本文采用种子萌发试验研究了来源于大蒜提取物的天然含硫有机化合物S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）缓解水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的潜在机制.本试验过程中选用我国南方稻区主栽水稻品种"中早35"种子作为试验材料,首先研究了SAC对水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的缓解效应;在此基础上,通过研究SAC对种子幼根和幼芽生理生化系统及Cd含量影响,探索了SAC缓解水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的生理机制;利用实时荧光定量PCR技术研究了SAC对水稻Cd转运蛋白编码基因表达水平的影响,探讨了SAC缓解Cd²⁺胁迫的分子机制.结果表明,当Cd²⁺胁迫浓度达到50 μmol·L^-1时水稻种子幼根和幼芽发育会受到显著抑制;当SAC添加浓度达到200 μmol·L^-1时,幼根的总根长、根表面积和根体积与50 μmol·L^-1Cd²⁺胁迫处理组相比分别增加173.5%、65.52%和37.04%;幼根和幼芽中CAT、SOD活性分别增加212.42%、110.76%和31.41%、47.31%;幼根和幼芽中MDA、GSH含量分别降低43.09%、34.12%和33.97%、35.74%;幼根和幼芽中Cd含量分别降低35.91%、28.86%.实时荧光定量PCR分析结果表明,添加SAC处理后Cd转运蛋白编码基因OsNramp5和OsHMA2的相对表达量与Cd²⁺胁迫处理组相比分别显著降低了33.38%和34.99%,OsHMA3的相对表达量与Cd²⁺胁迫处理组相比显著升高了33.96%.由以上试验结果可见,SAC降低水稻幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的主要机制是SAC调控了Cd转运蛋白编码基因的表达水平,降低了Cd向幼根和幼芽中的转运,同时增加了Cd向液泡中的转运.     

1,2,4-三氯苯对金鱼藻氧化压力及生理特性的影响

该实验采用1/10 Hoagland营养液水培法,研究了不同浓度(1.25、2.5、5、10、20和40 mg/L)1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)对金鱼藻叶绿素含量、可溶性蛋白含量、还原型谷胱甘肽(GSH)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量等的影响。结果表明,不同浓度1,2,4-TCB处理,金鱼藻MDA含量均显著上升且随时间延长MDA上升越显著(p0.05)。1,2,4-TCB在2.5 mg/L和5 mg/L时GSH含量显著上升。SOD活性在1.25 mg/L和2.5 mg/L时显著上升,金鱼藻受到氧化压力,但达到5 mg/L时,SOD活性显著下降。叶绿素含量在20 mg/L和40 mg/L时显著下降,叶片生理功能受到损伤。研究表明,1,2,4-TCB处理下,金鱼藻生理功能受到抑制,叶绿素含量下降,植株受到氧化胁迫,体内抗氧化酶系统表现防御反应。     

Ca2+浸种对酸雨伤害玉米幼苗的影响

通过砂培实验,研究了钙浸种对酸雨伤害玉米幼苗的防护效应.结果表明,酸雨胁迫下,玉米幼苗叶绿素含量减少,叶绿素a/b比值下降,叶片汁液的pH值降低,SOD(超氧化物歧化酶)活性先升高,而在pH值2.5的酸雨胁迫下转而下降,CAT(过氧化氢酶)活性水平下降,POD(过氧化物酶)活性明显增加,脂质过氧化加剧；而在同一强度酸雨胁迫下,经CaCl     

Hg~(2+)、Cd~(2+)及其复合胁迫对苦草的毒害

利用微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理下,苦草对这三种胁迫的响应。三种胁迫下,3d内苦草现存量增加百分比与金属离子浓度间显著负相关,其中在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]([Hg2+]/[Cd2+]=1)>5μmol/L时,2～3d可致死;总生产力、净生产力、呼吸强度以及叶绿素含量均随着金属离子浓度的增加而下降,同时叶绿素含量还随着胁迫时间的延长而降低,但上述四个指标在低浓度胁迫时常略有升高;可溶性蛋白含量在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]≤2.5μmol/L、以及[Cd2+]≤10μmol/L时升高或基本稳定,之后随着金属离子浓度的增加和胁迫时间的延长而明显降低。Hg2++Cd2+的复合胁迫效应略小于相应浓度的Hg2+,但明显大于相应浓度的Cd2+。Hg2+对苦草的毒性数倍于Cd2+,二者对苦草的毒性有相加或协同效应。     

盐胁迫对3种沉水植物生物学指标及叶片中丙二醛含量的影响

以沉水植物苦草、轮叶黑藻、狐尾藻为研究对象,分别研究了在不同盐度下3种沉水植物的生物学指标和生理状况,以期为沿海地区水系沉水植物构建提供依据。结果表明,在0.05mol/L盐度下轮叶黑藻、苦草出现生长抑制,株高、鲜质量下降,叶片中丙二醛含量增加,单株叶片面积减小,而狐尾藻在0.05mol/L盐度下生长良好,0.08mol/L盐度下出现株高、鲜质量下降,叶片中丙二醛含量增高的现象。因此,推荐盐度在0.05mol/L以下的水体,可以建植苦草和轮叶黑藻,盐度不高于0.08mol/L的水体可以建植狐尾藻。盐胁迫下沉水植物会表现为一定的抗逆性,会通过单株叶片面积减小、增加根冠比、叶片肉质化等措施来减少水分流失和保证机体的正常生理功能,但超过一定的阀值,抗逆性会减弱,导致沉水植物出现生长抑制或者死亡现象。在有一定盐度的水体进行沉水植物建植恢复,该沉水植物能够耐受的盐度高于水体的盐度,是保证沉水植物成活的基本前提。     

菲和铬(Ⅵ)复合胁迫对蚯蚓抗氧化酶活性及其功能基因表达的影响

蚯蚓在土壤中大量存在,对土壤污染及带来的环境质量变化非常敏感。为评价多环芳烃菲和重金属铬(Ⅵ)复合胁迫对蚯蚓的分子毒理学效应,设置高(菲、铬(Ⅵ)分别为30.8、123.0mg/kg)、中(菲、铬(Ⅵ)分别为24.3、97.0mg/kg)、低(菲、铬(Ⅵ)分别为19.4、77.4mg/kg)3个复合胁迫浓度组,从超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)两种抗氧化酶活性和其功能基因(SOD和CAT基因)表达水平方面探索复合胁迫对蚯蚓酶活性及其功能基因表达的影响和相互关系。结果表明:菲和铬(Ⅵ)复合胁迫对蚯蚓体内SOD活性表现为先抑制再逐渐恢复,再转变为诱导作用,最大诱导率139.6%;对CAT活性表现为先抑制后诱导,最大诱导率179.5%。复合胁迫14d后,蚯蚓SOD和CAT基因均表现出上调作用,最大诱导效应出现在复合胁迫中浓度组的SOD基因,相对表达量是空白对照组的2.78倍。蚯蚓抗氧化酶活性与其功能基因之间总体表现出正相关性,功能基因也可作为一种重要的生物标志物。     

污泥重金属的非生物处理方法研究进展

鉴于传统的处理方法、尤其是生物处理方法，在处理重金属污泥时的不经济和效率低下，因此，着重介绍了重金属污泥的几种非生物处理方法（电化学方法、微波法、酸化法、离子交换法、络合剂法、吸附法、氨浸法等）的行为机制、研究进展和实际应用等，并对这些方法的处理效果和环境安全作了比较。电化学方法由于见效快、效率高、操作简便且无二次污染，目前已引起环境科学家的广泛关注。     

水培试验下水稻Pb吸收累积关键生育期

水稻不同生育期对Pb的吸收累积差异明显.本研究通过水培试验,分别在水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、蜡熟期和成熟期)和全生育期添加0.5 mg·L~(-1)的外源Pb,以全生育期不添加外源Pb作为对照,研究水稻不同生育期Pb吸收累积的影响,明确水稻吸收累积Pb的关键生育时期及对水稻植株和糙米Pb累积的贡献.结果表明:①单一生育期Pb胁迫处理时,水稻株高和分蘖数差异不明显,而全生育期Pb胁迫处理下水稻株高和生物量均受到明显抑制;②水稻成熟后不同部位的Pb含量差异表现为:根系茎节1其他茎节根基茎茎叶穗轴谷壳糙米;不同生育期处理下糙米Pb含量范围为0.1～1.2 mg·kg~(-1),其顺序为:孕穗期Pb胁迫拔节期Pb胁迫分蘖期Pb胁迫灌浆期Pb胁迫成熟期Pb胁迫蜡熟期Pb胁迫;③水稻植株Pb累积量相对贡献率在水稻生殖生长时期(灌浆期、蜡熟期和成熟期)较大,而水稻地上部位Pb累积量相对贡献率在水稻营养生长时期(分蘖期、拔节期和孕穗期)较大;④孕穗期是糙米Pb积累的关键生育期,对糙米Pb累积的相对贡献率为43.3%,其次是拔节期和分蘖期处理,相对贡献率分别为24.4%和21.3%;⑤建议在水稻孕穗期适度采用淹水灌溉、施加改良剂或叶面阻控等技术措施,以降低糙米Pb累积,实现Pb污染稻田安全利用.     

外源一氧化氮供体对镉胁迫下黑麦草幼苗活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响

为了探讨外源NO对镉胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用溶液培养方法,以多年生黑麦草为试验材料,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对镉胁迫下黑麦草幼苗生长、活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响.结果表明,150 μmol·L-1SNP能明显缓解100mg·L-1Cd2+对黑麦草幼苗生长的抑制作用,提高幼苗的生长速度.与单纯镉胁迫相比,外源150 μmol·L-1SNP显著抑制镉胁迫下黑麦草幼苗根系和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的下降和过氧化物酶(POD)活性的升高,促进过氧化氢酶(CAT)活性和谷胱甘肽(GSH)含量的提高,降低抗坏血酸(ASA)、H2O2和丙二醛(MDA)含量及超氧阴离子(O2-)产生速率.同时,外源SNP处理不仅降低了镉胁迫下黑麦草叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qp)、光合电子传递速率(ETR)和光化学速率(PCR)的下降及初始荧光(F0)的上升幅度,还提高了非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和叶绿素含量及叶黄素循环库(V+A+Z)的大小,使叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)升高.由此表明,外源NO可通过提高活性氧清除能力和增强依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散,保护由镉胁迫引起的黑麦草幼苗叶片光合机构的破坏,从而提高光合效率.