砷-菲对蜈蚣草根部不同碳基团的影响

采用离体鲜根实验和固态13C核磁共振技术(13C-NMR)研究蜈蚣草根部对砷和菲的吸收特征及根部碳基团的影响作用.结果表明,蜈蚣草根部在无蒸腾作用的条件下能够有效地吸收砷和菲,添加菲能够促进离体鲜根对砷的吸收,添加砷也可提高菲的吸收,与对照相比,菲提高了15%~53%.蜈蚣草离体鲜根中以烷氧基C为主,羧基C比例最低,且主要为羧酸、酯和酰胺类羧基C,添加砷和菲会显著增加蜈蚣草离体鲜根中羧基C的比例.蜈蚣草离体鲜根为应对砷和菲的胁迫形成了分子结构更为稳定和复杂的芳香类有机质,从而提高离体鲜根的抗性和适应性.     

Influence of arsenic stress on synthesis and localization of low-molecular-weight thiols in Pteris vittata

The roles of low-molecular-weight thiols (LMWTs), such as glutathione and phytochelatins, in arsenic (As) tolerance and hyperaccumulation in Pteris vittata an As-hyperaccumulator fern remain to be better understood. This study aimed to thoroughly characterize LMWT synthesis in P. vittata to understand the roles played by LMWTs in As tolerance and hyperaccumulation. LMWT synthesis in P. vittata was induced directly by As, and not by As-mediated oxidative stress. Expression of PvECS2, one of the putative genes of γ-glutamylcysteine synthetase (γECS), increases in P. vittata shoots at 48 h after the onset of As exposure, almost corresponding to the increase in the concentrations of γ-glutamylcysteine and glutathione. Furthermore, localization of As showed similar trends to those of LMWTs in fronds at both whole-frond and cellular levels. This study thus indicates the specific contribution of LMWTs to As tolerance in P. vittata. γECS may be responsible for the As-induced enhancement of LMWT synthesis.     

蜈蚣草中芘与砷的赋存特征及其相互作用

超富集植物蜈蚣草能够累积土壤环境中的砷,为探明蜈蚣草植株中芘的赋存特征及其与砷的相互作用,采用双光子激光共聚焦扫描显微技术检测观察芘在该植物中赋存和分布规律.结果表明,添加芘导致蜈蚣草各部位砷含量显著降低,其中叶部和茎部砷含量下降幅度达35%左右,根部砷含量减少20.5%.芘的添加使得植物各部位三价砷比例下降,五价砷比例升高,蜈蚣草叶部三价砷和五价砷赋存浓度下降幅度最大,下降幅度分别为42.2%和32.49%.添加砷可促进蜈蚣草根部和茎部中芘的积累,每株分别增加了9.8μg和139 ng,但对叶部中芘的积累无显著影响.芘主要分布于蜈蚣草细胞膜与细胞内部的细胞器膜结构及细胞核核膜附近,但细胞质中芘的含量较少,茎部韧皮部与皮层以及叶部栅栏组织和海绵组织中几乎没有检测到芘.     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

蜈蚣草根部对As（Ⅲ）的吸收特性

采用水培实验对蜈蚣草吸收As（Ⅲ）的吸收特性进行了研究,结果表明在各个处理浓度范围内,培养液中As（Ⅲ）的吸收效率随着时间递增.当处理浓度为10 mg·L-1时,24 h后蜈蚣草对As（Ⅲ）的吸收高达97.57%,而在处理浓度为500 mg·L^-1和1000 mg·L^-1时,蜈蚣草对As（Ⅲ）的吸收比例明显降低,吸...     

刁江沿岸土壤重金属污染特征研究

受上游矿山开发的影响，刁江沿岸存在明显的As、Pb、Zn、Cd复合污染带，其污染区与洪水淹没区呈现高度的一致性；水田的犁底层对重金属具有明显的隔断作用，而旱地的淀积层中的重金属质量分数依然很高；上游地带土壤污染呈显性状态，土壤中尾砂沉积现象十分明显，而下游地带的土壤污染呈隐性状态，土壤中尾砂沉积现象不明显；蜈蚣蕨可以作为刁江沿岸土壤污染区的指示植物；土壤中Zn与Cd质量分数存在显著相关关系，表层土壤As与Pb质量分数呈现较好的相关性，而土壤垂直剖面中As与Pb质量分数除个别剖面外，相关关系不显著。     

磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响:田间实例研究

通过田间试验研究施用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)生长和砷污染土壤修复效率的影响.结果表明,适量施用磷肥促进蜈蚣草的生长,显著提高其生物量,但过量施用磷肥对植物产量无贡献.随着磷肥施用量的增加,蜈蚣草地上部砷含量呈先增加后减少的趋势,理论上在施磷量为340kg·hm-2时,砷含量可达最高(1622mg·kg-1).磷的含量与施磷量呈极显著的正相关关系.施磷量为200kg·hm-2的砷累积量最高,是不施磷处理砷累积量的2 4倍及600kg·hm-2施磷量砷累积量的1 2倍.种植蜈蚣草7个月后,土壤总砷均有不同程度的下降,施磷量为200kg·hm-2的土壤中砷含量下降5 0mg·kg-1,土壤修复效率最高(7 84%).对照和600kg·hm-2施磷量处理的土壤修复效率分别为2 31%和6 63%.理论上达到最大土壤修复效率所需施磷量为369kg·hm-2.施用磷肥可以维持土壤有效态砷含量在蜈蚣草种植前后变化不大,保证蜈蚣草下个生育期对砷的吸收.这些结果说明施用磷肥是蜈蚣草等砷超富集植物在现场修复中的必要手段,优化施磷技术可大大提高砷污染土壤的修复效率.     

铅锌矿区蜈蚣草内生放线菌的多样性及群落结构

为了认识重金属累积对植物内生菌的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)技术及序列分析对四川汉源铅锌矿区蜈蚣草内生放线菌的多样性进行了研究,并分析了内生放线菌多样性与Pb、Zn、Cu和Cd等主要重金属之间的相互关系.结果表明,蜈蚣草不同部分内生放线菌的群落结构和多样性存在一定的差异,多样性指数在2.79~3.29之间,与其他非重金属污染环境植物内生放线菌的多样性指数相似,说明在重金属污染地区仍然存在较为多样的内生放线菌类群.相关分析表明,蜈蚣草内生放线菌多样性指数与Cu、Cd和Pb的含量之间存在显著负相关.DGGE条带序列系统发育显示,链霉菌(Streptomyces)、假诺卡氏菌(Pseudonocardia)、小单孢菌(Micromonospora)、Xianggella为蜈蚣草内生放线菌优势类群,拟诺卡氏菌(Nocardiopsis)、小双孢菌(Microbispora)、马杜拉放线菌(Actinomadura)、弗兰克氏菌(Frankia)以及一些未培养放线菌也在蜈蚣草中存在.研究表明铅锌矿区蜈蚣草内生放线菌存在丰富的多样性,重金属的累积影响了内生放线菌的分布.     

接种丛枝菌根真菌对蜈蚣草吸收铀的影响

采用盆栽土壤实验,模拟铀(uranium,U)污染土壤,以蜈蚣草(Pteris vittata L.)为研究材料,每盆接种丛枝菌根真菌地表球囊霉(Glomus versiforme,Gv)30 g,探索蜈蚣草菌根对U污染土壤不同时间段的修复效果.结果表明,蜈蚣草菌根侵染率2013年9月最低为57.14%,2014年3月最高为75.20%,呈先上升后下降的年周期变化规律;同一时期蜈蚣草的生物量(干重)Gv组显著高于CK组,根系最为明显;接种Gv组蜈蚣草各器官总U含量均显著高于CK组,且被吸收的U主要固定在根部,Gv组根部总U含量均高于同一时期CK组;接种Gv组基质中总U含量小于CK组,其中接种Gv后蜈蚣草对铁锰氧化态和硫化物态U的吸收效果最好;基质中各形态U随培养时间的延长含量均呈下降趋势.接种Gv组比CK组富集系数大,且均大于1;菌根侵染率与富集系数呈显著正相关关系.以上结果说明接种Gv促进蜈蚣草对U的吸收,因此,蜈蚣草丛枝菌根真菌共生体对治理U污染土壤有良好的应用前景.     

生态修复植物蜈蚣草中砷的回收

采用管式炉高温热解-NaOH-Na₂CO₃混合液碱浸-CuSO₄·5H₂O沉淀的方法回收生态修复植物蜈蚣草中的砷,最终得到产品砷酸铜。该方法的最佳工艺条件为：热解温度600 ℃,热解时间30 min,CaO加入量（CaO与蜈蚣草的质量比）8%; m（NaOH）∶m（Na₂CO₃）=1∶3,碱浸温度70 ℃, 碱浸时间2 h, 固液比1∶10; 沉淀反应pH 5, 沉淀反应温度70 ℃。采用该方法处理生态修复植物蜈蚣草,得到产品砷酸铜的纯度为93%,砷回收率达88%。