一株富集铯的微生物及其在植物修复中的应用

利用一株分离自重金属污染土壤的伯克霍尔德菌（Burkholderia）,研究其对放射性核素铯的耐性、富集,并在水培籽粒苋（Amaranthus cruentus L）并接种伯克氏菌,研究接种伯克氏菌对籽粒苋生长和吸收铯的影响。结果表明：伯克氏菌D54在铯浓度达到50 mmol.L-1的培养基中能正常生长,含铯1 mmol.L-1的100 mL液体培养基中接种1%活化菌液培养3 d后,收集到0.173 7 g干重菌体,菌体铯的质量分数达到45 mg.g-1,培养基中铯的去除率达58.77%。接种伯克氏菌促进籽粒苋生长,在Cs浓度分别为0、200、500、1 000μmol.L-1条件下,籽粒苋地上部的生物量分别增加30.91%,9.29%,42.71%,74.50%,根的干物质量分别增加36.01%、62.89%、55.17%、63.50%。籽粒苋的根、茎、叶中铯含量分别增加27.94%~43.58%、14.9~34.51%、6.31%~11.48%。接种伯克氏菌籽粒苋的耐受指数（TI%）增加11%~28%,生物富集率（BR）增加5%~9%。     

三叶鬼针草生物量分配与化感作用对大气温度升高的响应

全球气候变暖已经成为不容置疑的事实,同时外来入侵植物对入侵地的生态环境造成严重的危害,外来入侵植物可能对温度升高做出积极地响应。文章研究了不同温度(22、26和30℃)处理对入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)种子萌发、幼苗生物量分配及化感作用的影响,探讨三叶鬼针草对全球气候变暖的响应策略。结果表明;温度为22和26℃比30℃有利于三叶鬼针草种子的萌发。温度升高显著增加三叶鬼针草的株高、生物量和叶面积,三叶鬼针草幼苗增加对茎和叶的生物量投资。同时相同浓度的三叶鬼针草水浸提液对马唐(Digitaria sanguinalis(L.)Scop)和牛筋草(Eleusine indica(L.)Gaertn)的化感作用随着温度升高而增强。研究表明:温度升高促进了三叶鬼针草的生长,改变生物量分配模式同时增强了对受体植物的化感作用。温度升高可能是促进三叶鬼针草入侵的生态环境因子之一,未来全球气温变暖可能使其入侵加剧。     

常乐稀土复合肥对玉米（Zea may L.）的细胞毒性和遗传毒性效应

为了研究常乐稀土多元复合肥对主要农作物--玉米(Zea mays L.)是否产生细胞毒性和遗传毒性效应,采用不同梯度质量浓度的稀土复合肥溶液对玉米进行处理,观察其根尖生长状况,统计分析细胞死亡率、微核率、有丝分裂指数以及对细胞DNA的损伤情况.结果表明,质量浓度为10mg·L-1以下时,常乐稀土复合肥能够促进玉米根尖的生长,100mg·L-1以上时抑制根尖生长;随着试验浓度的递增,细胞死亡率、微核率、DNA损伤率逐渐上升并具有正相关性,表现出明显的剂量-效应关系,而有丝分裂指数却随着浓度的增加逐渐下降.以上结果表明,常乐稀土复合肥对玉米确有一定的细胞毒性和遗传毒性效应,其细胞毒性阈值和遗传毒性阈值皆为100mg·L-1.     

入侵物种三裂叶蟛蜞菊挥发物的化感作用研究

对华南地区重要外来入侵物种三裂叶蟛蜞菊挥发物的化感作用进行了研究,以揭示该物种的入侵机制。采用水蒸气蒸馏法提取三裂叶蟛蜞菊地上部分的挥发油,提取率为2.58‰(质量比)。以稗草、三叶鬼针草和青葙3种杂草种子为供试对象,用种子萌发法测定了三裂叶蟛蜞菊挥发物的化感作用活性。结果表明:三裂叶蟛蜞菊的茎叶在密闭系统中产生的挥发性物质对稗草、三叶鬼针草和青葙的幼苗生长有显著抑制作用。稗草的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少49.1%、35.0%和27.3%,三叶鬼针草的分别比对照减少18.8%、20.9%和28.6%,青葙的分别比对照减少62.9%、21.2%和50.0%。水蒸气蒸馏法所得的挥发油对稗草、三叶鬼针草和青葙的幼苗生长也有显著抑制作用,且抑制作用随着浓度的增大而增强。稗草的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少88.2%、58.3%和45.5%,三叶鬼针草的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少38.6%、34.5%和71.4%,青葙的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少83.7%、51.5%和75.0%。结论:三裂叶蟛蜞挥发物具有化感作用,其作用机理值得深入研究。     

五爪金龙凋落叶腐解物的化感潜力研究

采用莴苣种子为受体,测试了五爪金龙凋落叶早期腐解物的化感作用,并与其鲜叶及凋落叶的化感潜力进行了比较分析。结果如下:凋落叶40d的腐解物、鲜叶及凋落叶的水提取液均具有较强的化感潜力,并表现出低促高抑的浓度效应,在FW0.1g﹒mL-1高质量浓度下的综合化感抑制强度为凋落叶未能加土壤的腐解物>鲜叶>凋落叶加土壤的腐解物>凋落叶,而在FW0.005g﹒mL-1低质量浓度下的综合化感促进作用是凋落叶>鲜叶>凋落叶加土壤的腐解物>凋落叶未加土壤的腐解物。鲜叶的抑制强度较凋落叶的大,表明叶片在衰老过程中抑制作用减弱。凋落叶未加土壤仅在空气微生物作用下的腐解物抑制作用最强,促进作用最小,而加入土壤后在土壤微生物作用下的腐解物的抑制作用却有所减弱,抑制强度介于鲜叶和凋落叶的之间,促进作用却小于鲜叶和凋落叶,说明凋落叶腐解过程中微生物的参与对化感作用产生了复杂的影响。     

Variations between rice cultivars in root secretion of organic acids and the relationship with plant cadmium uptake

To attempt to understand certain mechanisms causing the variations between rice cultivars with regard to Cd uptake and accumulation, pot soil experiments were conducted with two rice cultivars at different levels of Cd, i.e., 0 (the control), 10, 50 mg Cd kg⁻¹ soil. The two rice cultivars differ significantly with regard to Cd uptake and accumulation. Root secretions of low-molecular-weight organic acids (LMWOA) for each treatment were measured with ion chromatography. The results showed that LMWOA concentrations in the soil planted with Shan you 63 (a high soil Cd accumulator) were all higher than those in the soil planted with Wu yun jing 7 (low soil Cd accumulator) at different soil Cd levels, although the magnitudes of the differences varied for individual LMWOA and depend on soil Cd concentrations. For all six LMWOA, there were significant differences at P < 0.05 or < 0.01 levels for soils treated with 10 and 50 mg kg⁻¹ Cd. The magnitude of the differences was greater under soil Cd treatments, especially at relatively low levels (for example, 10 mg Cd kg⁻¹ soil), than in the control. Acetic acid and formic acid constituted more than 96% of the total concentration of the six LMWOA, while citric acid constituted only about 0.1%. The rice cultivar with higher concentrations of LMWOA in soil accumulated more Cd in the plants. The results indicate that LMWOA secretion by rice root, especially in Cd-contaminated soils, is likely to be one of the mechanisms determining the plant Cd uptake properties of rice cultivars.     

废旧电容器存放点多氯联苯的污染特征

采用气相色谱-电子捕获检测器测定废旧电容器存放地点附近的土壤和植物中多氯联苯(PCBs)的含量.分析了羊茅草(Festuca.L)的叶和根中PCBs的变化,应用多元线性回归方法定量判别了PCBs污染类型,进而探讨了PCBs的分布特征.结果表明,存放点PCBs污染水平较高,污染类型与Aroclor 1248相似.随着离污染点距离的增加,PCBs浓度急剧下降.污染类型逐步偏离Aroclor 1248,二氯和三氯联苯的百分比升高,四氯和五氯联苯下降.表现出水相和气相传输的作用,在一般情况下,水相传输起主导作用.另外,PCBs在羊茅草的叶和根中浓度的比值有上升的趋势.这种变化趋势和PCBs大气传输过程相关联,大气传输的贡献随着距离的增加PCBs浓度水平逐步下降而逐步显现.     

广州城郊环境梯度下马尾松针叶元素质量分数变化特征

城市化、工业化迅速发展及人类活动的加剧给城市及其周边地区森林生态系统带来前所未有的干扰和压力。植物冠层是植物与大气直接进行气体交换的界面,冠层叶组织化学分析已成为评价环境污染对森林树木健康的影响,指示环境污染的有效手段。文章以广州黄埔工业区(丹水坑风景区)、城郊接壤区(华南植物园)和近郊(帽峰山森林公园)这一环境梯度为对象,在各研究点上选定自然生长的、成熟健康的马尾松(Pinus massonianaL.)5株,分别采集树冠中部向阳枝条上的当年生(Current,C)和一年生(Current 1,C 1)针叶,然后将每组针叶区分为带叶鞘针叶、去叶鞘针叶和叶鞘3个组分进行样本制备,测定N、Al、Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Ni元素质量分数,旨在探讨利用马尾松针叶不同组分的元素质量分数用于指示城郊梯度环境质量变化的适宜性和可靠性。研究结果表明:①当年生带叶鞘针叶中Al质量分数显著高于当年生去叶鞘针叶(p<0.05),其余元素在当年生和一年生的去叶鞘针叶与带叶鞘的完整针叶间均无显著差异;②Ni在当年生针叶及其叶鞘间没有显著差异(p<0.05),其它被测定的金属元素无论在当年生还是一年生针叶中,均表现为叶鞘中的元素质量分数均显著高于去叶鞘针叶(p<0.05),体现了针叶与叶鞘在形态结构上的差异引起重金属积累的差异;而非金属元素N质量分数则针叶显著高于叶鞘;③一年生针叶中Ni质量分数显著低于当年生针叶,但Al、Pb、Zn质量分数显著高于当年生针叶,一年生叶鞘中所有金属元素的质量分数都显著高于当年生叶鞘,表现出随暴露时间和针叶寿命的延长而持续累积的特征;而营养元素N质量分数在当年生针叶和一年生针叶以及当年生叶鞘和一年生叶鞘间无显著差异;④城乡环境梯度下生长的马尾松为研究环境质量演变提供了一个天然的实验室,受人类活动干扰大的城区马尾松一年生针叶的Cd和N质量分数及其叶鞘中的Cu、Cr、Ni质量分数显著高于受人为干扰较少的郊区,表明植物组织中元素化学特征反映了城市发展过程中人类活动的足迹。在城市环境尤其是重金属污染的监测中,成熟的一年生叶鞘更具指示意义,效果更显著。     

北京市典型土著沉水植物对水体中硝酸盐和正磷酸盐的耐受性研究

以北京市3种典型土著沉水植物轮叶黑藻、狐尾藻和金鱼藻为研究对象,构建模拟水生生态系统,研究3种沉水植物对水体中NO₃^-和PO₄^3-的耐受性并确定其耐受范围.同时,对植物体内过氧化氢酶、丙二醛、叶绿素和蛋白质4种指标进行检测.结果表明,轮叶黑藻对NO₃^-具有较强的耐受性,耐受浓度可达8 mg·L^-1,金鱼藻和狐尾藻次之,耐受浓度为3~5 mg·L^-1;狐尾藻对PO₄^3-的耐受性最差,耐受浓度约为0.2 mg·L^-1,轮叶黑藻和金鱼藻的耐受性相当,当PO₄^3-浓度达到0.4 mg·L^-1时开始出现显著胁迫.因此,在本研究的实验条件下,当水体NO₃^-浓度<5 mg·L^-1、PO₄^3-浓度<0.2 mg·L^-1时,建议3种沉水植物同时种植;当NO₃^-浓度>5 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻;当PO₄^3-浓度为0.2~0.4 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻和金鱼藻.研究结果可为北京市再生水补给河湖水库的水生态修复及其沉水植物群落的构建提供一定的理论指导.     

南海表层海水参与卡尔文循环的固碳基因多样性研究

为揭示南海北部表层海水中参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其与环境因子的关系,本研究以卡尔文循环中的关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubis CO)的Ⅰ、Ⅱ型基因(cbbL、cbbM)作为分子标记,采用Illumina Miseq高通量测序技术对海水中的固碳基因多样性进行分析,并结合多元统计分析的方法,探讨了固碳基因多样性与环境因子的关系.结果显示,在南海北部表层海水中,含cbbL基因固碳基因主要归属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中,优势亚群分别是γ-变形菌亚门(45.3%)、蓝细菌(30.9%)和β-变形杆菌亚门(23.8%);而含cbbM基因的固碳菌群未检测到;近岸的A9站位与其他站位物种组成有一定的差异,异着色菌属(Allochromatium)、硫杆菌属(Thiobacillus)和硫单胞菌属(Thiohalomonas)为其特有菌属.相关性和冗余分析(RDA)结果显示,含cbbL基因的固碳基因丰度与水温、盐度呈显著负相关(p0.01),与硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐呈显著正相关(p0.01).