Cd、Zn复合污染对水车前叶绿素含量和活性氧清除系统的影响

主要研究了重金属Cd、Zn单一及复合污染对水车前叶绿素含量和活性氧清除系统的影响。超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)活性都在 0 1mg·L-1Cd处理浓度时达到峰值 ,随培养浓度的增加 ,活性下降。叶绿素含量则随处理的浓度的上升而呈递减趋势。在各Cd处理梯度中加入Zn后 ,随加入Zn浓度的增大 ,上述各指标与单一Cd处理差异显著性增强 ,表明Zn增强了Cd的毒害作用 ,显示出协同作用的趋势     

模拟酸雨和铜复合污染对白花泡桐生理特性的影响及其解毒机制

采用盆栽方法,研究了模拟酸雨(pH分别为4.0、5.0)和Cu(0～200mg·kg-1)复合污染对白花泡桐生理特性的影响及其解毒机制.结果表明:未加Cu处理时,不同酸雨处理间,白花泡桐的叶绿素、类胡萝卜素、超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量均差异不显著;100和200mg·kg-1Cu处理时,pH4.0处理的叶绿素和类胡萝卜素含量显著低于,而超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量显著高于pH5.0处理.Cu处理的叶绿素a/b值明显高于未加Cu处理.随着酸雨酸度增加,叶片铜含量明显减少,而根部铜含量明显增加.pH5.0时,随Cu浓度增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均持续增强,植物络合素和谷胱甘肽(GSH)总量均明显增加;而在pH4.0时,SOD、POD、CAT和APX活性呈先升后降,而GSH总量在Cu浓度为200mg·kg-1时明显下降.模拟酸雨加剧了高浓度Cu对白花泡桐的氧化胁迫.     

锌、苯并[a]芘及其复合胁迫对小麦幼苗生长及抗氧化酶的影响

采用水培方法研究了锌(Zn)、苯并[a]芘(B[a]P)及其复合污染对小麦(Triticum aestivum L.)幼苗生长和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性的影响.结果表明:与对照组相比,各处理小麦生物量下降,株高降低,300mg·L-1ZnSO4和54mg.L-1B[a]P的复合胁迫使小麦幼苗地上及地下干重分别下降36.4％和51.7％,明显高于单一胁迫.各处理SOD活性呈现升高-降低-升高趋势,且低于对照,POD、CAT活性先升高再降低,复合胁迫POD活性最高,CAT活性最低.Zn、B[a]P及其复合胁迫下,小麦幼苗的生长受到了一定的抑制,且以复合胁迫最为显著.Zn、B[a]P联合作用的结果表现为协同作用.     

钒、汞胁迫对菜心幼苗生理生化特性的影响

通过水培实验研究了钒(V)、汞(Hg)单一和复合胁迫对四九黄菜心幼苗生理生化特性的影响。结果表明:随着胁迫强度的增加,丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性明显上升,与对照相比,MDA含量和细胞膜透性分别增加了8.4%～271.5%和22.4%～145.6%;叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈先上升后下降的趋势;重金属浓度较低时,3种保护酶均有较好的协同效应,表现出较强的自我调节能力;重金属浓度较高时,叶绿素含量和3种酶的活性呈下降趋势,表明在逆境环境因子下,植物的生理特征发生变化,酶活性受到抑制;V、Hg复合胁迫对蔬菜幼苗的毒害作用大于同水平单一胁迫效应。     

重金属复合胁迫下碱蓬萌发生长及富集特征

为探究重金属复合胁迫对金川镍铜矿区广布植物碱蓬Suaeda salsa(L.)Pall.的影响,根据当地环境条件及预实验结果设置胁迫梯度,测定分析重金属胁迫下碱蓬种子萌发和芽期生理指标,并从野外站台取样研究碱蓬重金属富集能力。结果表明:无论是单一胁迫还是低浓度复合胁迫(Cu20和Ni20复合),发芽期碱蓬的生长均呈现"低促高抑"的趋势,即低浓度(≤40 mg/L)时促进碱蓬生长,高浓度(≥80 mg/L)时抑制碱蓬生长;高浓度复合胁迫(Cu320和Ni320复合)下均抑制碱蓬的生长。MDA(丙二醛)的含量随胁迫浓度的增加而增加;胁迫组可溶性蛋白和游离脯氨酸含量整体上高于对照组;单一胁迫下POD(过氧化物酶)活性随胁迫浓度增加而增加;复合胁迫下低浓度提高POD活性,高浓度抑制POD活性;碱蓬叶片的平均转移系数(TF)大于茎部,且平均转移系数大于1.00;碱蓬叶片的富集系数(BCF)大于根部大于茎部。碱蓬对Cu和Ni均具有很高的耐受性,但对于Cu的耐性强于Ni;低浓度时Cu、Ni复合胁迫对碱蓬生长的促进作用强于Cu、Ni单一胁迫,高浓度时则相反;碱蓬具有较高的重金属富集和转移能力;在当前矿区土壤环境背景下,碱蓬可以作为矿区生态恢复和重金属污染修复的备选植物。     

锌胁迫对彩色豆马勃体内锌的分布和活性形态及其抗氧化系统的影响

彩色豆马勃Pisolithus tinctorius可广泛与林木建立外生菌根,其共生可促进植物生长,提高植物对重金属的耐受性。然而,关于彩色豆马勃对重金属锌(Zn)胁迫的生理响应还不完全清楚。本研究在纯培养条件下,测定了Zn胁迫对彩色豆马勃生物量、Zn的活性形态和亚细胞分布,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)和黑色素含量的影响。结果表明,Zn胁迫抑制了彩色豆马勃的生长,在浓度为563 μmol/L时,达到半数最大抑制浓度(IC₅₀),在浓度为600 μmol/L时,生物量降低42.6%。Zn在彩色豆马勃中以活性较低的草酸盐、难溶于水的磷酸盐、果胶酸盐以及与蛋白质呈结合态或吸着态的形式为主。Zn胁迫显著提高了彩色豆马勃菌丝中CAT、POD和SOD活性,增加了GSH和黑色素含量,但对AsA的含量没有显著影响。本研究表明,彩色豆马勃主要通过调节Zn的分布及抗氧化系统,增加黑色素含量,增强对Zn的耐受性,为外生菌根真菌修复重金属污染土壤提供了理论支持。     

美人蕉(Canna indica Linn)镉胁迫的抗氧化机理

采用水培的方式,探讨了不同Cd2+水平(0、1、2.5、7.5、15 mg·L-1)对美人蕉生物量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)、酸溶性SH、Cd含量的影响.结果表明,1 mg·L-1的Cd显著提高了美人蕉的生物量(p<0.05),促进了美人蕉的生长.随着Cd2+浓度的提高,SOD、 POD、CAT活性以及MDA含量显著增加(p<0.05),表明美人蕉受到了活性氧物质的胁迫.美人蕉中GSH、PCs、SH含量也随Cd2+含量的增加而增加,表明Cd胁迫诱导了PCs 的产生,有利于降低Cd对植物体本身的毒害,且根系中的含量均高于叶片.美人蕉中Cd含量随着Cd浓度的增加而显著增加,在15 mg·L-1处理时,地上部Cd含量达到555.4 mg·kg-1,表明美人蕉对Cd有较强的富集能力.     

镉胁迫对小报春幼苗生长及生理特性的影响

该研究采用盆栽控制试验,测定不同浓度(0、5、50、100、150、200 mg/kg)土壤Cd胁迫下小报春幼苗生长及生理生化指标,以探究小报春(Primula forbesii Franch.)对重金属镉(Cd)污染的抗性和敏感性,为新型香花地被植物应用于Cd污染土壤提供理论依据。结果表明:(1)低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫能促进小报春株高和根长的伸长,高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫下株高、根长和生物量明显降低。(2)随Cd胁迫浓度增加,小报春幼苗叶片光合作用、叶绿素含量、SOD和CAT活性先上升后下降,而其超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛含量、叶相对电导率和POD活性持续升高。(3)在Cd胁迫条件下,小报春体内K、Zn含量降低,叶和根中Ca、Mg含量显著增加,体内Cd含量明显升高,且根系Cd含量远远高于叶和叶柄。研究发现,小报春幼苗对Cd胁迫具有一定的耐性,低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫对小报春生长影响较小,但高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫对小报春产生明显的毒害作用,影响其正常生长;小报春可能通过增强体内抗氧化酶系统活性、增加叶和根中Ca、Mg含量和根系截留镉来减轻镉胁迫的伤害,提高自身耐受镉胁迫能力。     

Cd、Cr(VI)单一及复合污染对菹草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响

主要研究了 Cd、Cr( VI)单一及复合污染对菹草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响 ,研究结果表明 :随 Cd、Cr( VI)胁迫浓度的增加 ,菹草总叶绿素含量下降 ,单一 Cd处理 SOD活性下降 ,POD和 CAT活性表现出先升后降的趋势 ,Cd、Cr( VI)复合污染的效应明显大于单一污染的效应。     

球孢白僵菌在重金属Cd(Ⅱ)作用下抗氧化酶系变化

测定球孢白僵菌Beauveria bassiana分生孢子在重金属镉Cd(Ⅱ)作用下不同时间段超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性的变化,以探讨球孢白僵菌分生孢子应对重金属胁迫时的生理生化反应。结果表明:Cd(Ⅱ)胁迫初始阶段(2-6 h),球孢白僵菌分生孢子中POD活性出现抑制现象,POD对Cd(Ⅱ)胁迫较敏感。Cd(Ⅱ)胁迫4 h后,GST、SOD、CAT酶活性均显著增加。GST活性在Cd(Ⅱ)胁迫早期酶活变化最为明显,对菌体细胞起到关键的保护作用。后期GST活性较低,因此其保护作用较弱;POD的活性变化则与GST相反,POD在Cd(Ⅱ)胁迫后期对菌体细胞起到关键的保护作用;Cd(Ⅱ)胁迫下,CAT活性稳定且变化不明显但仍高于正常状态下的CAT酶活;SOD始终保持高的酶活性,在这些抗氧化保护酶中,以SOD最为重要。结果表明,抗氧化酶活性的提高与维持是球孢白僵菌耐Cd(Ⅱ)胁迫的重要生理基础。     

镉与锌复合污染对栝楼幼苗生理特性的影响

通过室内盆栽实验,研究镉(Cd)、锌(Zn)复合污染对栝楼(Trichosanthes kirilowii Maxim.)幼苗生理特性的影响.结果显示,随着Cd、Zn浓度的升高,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性糖及紫外吸收物含量下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性先升高再下降,过氧化物酶(POD)活性及类胡萝卜素含量呈升—降—升趋势;丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量分别呈S"型及倒N"型曲线变化.与对照相比,在不同浓度复合污染条件下,光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白、紫外吸收物含量及SOD活性均有所下降,POD活性和MDA含量上升.研究表明,栝楼幼苗对Cd、Zn胁迫具有一定的耐受力,但高浓度Cd、Zn对幼苗正常生长有较为显著的抑制作用.     

Cadmium toxicity affects chlorophyll a and b content,antioxidant enzyme activities and mineral nutrient accumulation in strawberry

Background

Cadmium (Cd) is well known as one of the most toxic metals affecting the environment and can severely restrict plant growth and development. In this study, Cd toxicities were studied in strawberry cv. Camarosa using pot experiment. Chlorophyll and malondialdehyde (MDA) contents, catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) activities and mineral nutrient concentrations were investigated in both roots and leaves of strawberry plant after exposure Cd.

Results

Cd content in both roots and leaves was increased with the application of increasing concentrations of Cd. We found higher Cd concentration in roots rather than in leaves. Chlorophyll a and b was decreased in leaves but MDA significantly increased under increased Cd concentration treatments in both roots and leaves. SOD and CAT activities was also increased with the increase Cd concentrations. K, Mn and Mg concentrations were found higher in leaves than roots under Cd stress. In general, increased Cd treatments increased K, Mg, Fe, Ca, Cu and Zn concentration in both roots and leaves. Excessive Cd treatments reduced chlorophyll contents, increased antioxidant enzyme activities and changes in plant nutrition concentrations in both roots and leaves.

Conclusion

The results presented in this work suggested that Cd treatments have negative effect on chlorophyll content and nearly decreased 30% of plant growth in strawberry. Strawberry roots accumulated higher Cd than leaves. We found that MDA and antioxidant enzyme (CAT, SOD and APX) contents may have considered a good indicator in determining Cd tolerance in strawberry plant.     

铅、锌及其交互作用对鱼腥草(Houttuynia cordata)叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响

采用营养液培养方法研究铅、锌及其交互作用对鱼腥草叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响。实验结果显示，随着Pb浓度的增加，鱼腥草叶绿素含量逐渐降低但无显著变化。Zn在一定浓度下能提高鱼腥草叶绿素含量，而在高浓度Zn胁迫下，叶绿素含量急剧下降。鱼腥草叶片中SOD、POD和CAT3种酶活性都是随着Pb浓度的增加先上升后下降。随着Zn浓度的增加，SOD和CAT也是先上升后下降，POD则是逐渐上升。Pb—Zn交互作用增加了鱼腥草叶绿素含量，对SOD和POD活性具有抑制作用，对CAT活性影响不明显。同时研究结果还表明，单一Pb、Zn对鱼腥草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响大于Pb、Zn二者的共同作用，其中高浓度Zn对鱼腥草的伤害作用最大，而当溶液Pb处理浓度达到400mg／L时，鱼腥草仍能正常生长，说明鱼腥草具有较强的耐Pb能力。     

铅、锌及其交互作用对鱼腥草(Houttuynia cordata)叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响

采用营养液培养方法研究铅、锌及其交互作用对鱼腥草叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响。实验结果显示,随着Pb浓度的增加,鱼腥草叶绿素含量逐渐降低但无显著变化。Zn在一定浓度下能提高鱼腥草叶绿素含量,而在高浓度Zn胁迫下,叶绿素含量急剧下降。鱼腥草叶片中SOD、POD和CAT 3种酶活性都是随着Pb浓度的增加先上升后下降。随着Zn浓度的增加,SOD和CAT也是先上升后下降, POD则是逐渐上升。Pb-Zn交互作用增加了鱼腥草叶绿素含量,对SOD和POD活性具有抑制作用,对CAT活性影响不明显。同时研究结果还表明,单一Pb、Zn对鱼腥草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响大于Pb、Zn二者的共同作用,其中高浓度Zn对鱼腥草的伤害作用最大,而当溶液Pb处理浓度达到400mg/L时,鱼腥草仍能正常生长,说明鱼腥草具有较强的耐Pb能力。     

外源脯氨酸对镉胁迫下小麦幼苗生长的影响

以高蛋白小麦品种“北农9549”为试材,研究喷施不同浓度脯氨酸(0、1.0、5.0和10.0 mmol·L^-1)对镉胁迫下小麦幼苗生长和重金属吸收的影响.结果表明： 以不施镉为对照,1.0 mmol·L^-1CdCl₂胁迫下,小麦幼苗的根长、株高和干质量分别显著下降24.0%、15.0%和27.5%,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别显著下降23.3%、6.7%和30.8%,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了18.4%,内源脯氨酸、抗坏血酸和丙二醛(MDA)含量分别显著上升78.6%、31.5%和17.9%,细胞膜相对透性显著升高24.8%,过氧化物酶(POD)活性为对照的2.4倍,并且促进对铜的吸收,抑制锌的吸收.随外源脯氨酸浓度的增加,小麦幼苗的根长、株高、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均逐渐恢复到对照水平,抗坏血酸、内源游离脯氨酸含量和SOD活性均上升,可溶性蛋白含量先上升后下降,POD活性、MDA含量和细胞膜相对透性下降,而锌积累量升高,镉、铜积累量下降.叶面喷施外源脯氨酸可缓解镉对小麦幼苗生长的胁迫,以喷施5.0～10.0 mmol·L^-1外源脯氨酸效果最佳.     

干旱胁迫对降香黄檀幼苗光合生理特性的影响

采用温室盆栽方法,设置对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)和重度(HS)干旱胁迫4个水分条件,研究不同水分条件对降香黄檀幼苗光合和生理特性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度增加,降香黄檀幼苗叶片叶绿素总含量总体呈现出下降趋势。(2)降香黄檀幼苗叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率随着干旱胁迫强度增加均呈现出先增加后降低趋势,且MS和HS处理下的气孔导度和胞间CO2浓度同时降低,此时幼苗光合能力的下降主要受气孔因素限制。(3)随着干旱胁迫强度的增加,降香黄檀幼苗叶片细胞膜相对透性、丙二醛含量、游离脯氨酸含量和POD活性均呈现出增加趋势,而同期SOD和CAT活性呈现出先升高后降低趋势。可见,降香黄檀幼苗在轻度干旱胁迫下可通过增加叶片保护酶活性来清除活性氧对其组织造成的伤害,但胁迫超过一定程度后保护酶活性下降,表明降香黄檀幼苗的耐旱能力有限。     

镉、铜和锌胁迫下黑藻活性氧的产生及抗氧化酶活性的变化研究

研究了不同Cd、Cu、Zn处理浓度对黑藻体内活性氧()产生及对抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性的分子毒理学效应以探讨高等水生植物抗氧化酶对重金属胁迫的反应。结果表明,三种重金属都不同程度地加快了产生速率;Cu使SOD、POD、CAT活性下降;Cd也都减弱了SOD和POD活性,而CAT活性在0.5—5mg/L处理浓度时增加;Zn对SOD活性也为抑制作用,当浓度为0.5—5mg/L时POD和CAT活性都上升。关联度分析发现Cd、Cu和Zn胁迫下黑藻起主要保护作用的分别为SOD、POD和CAT,而SOD最易受到影响。Cd、Cu处理下的叶绿素含量也都呈下降趋势,而0.5—5mg/L的Zn浓度刺激了叶绿素合成。所有Zn处理、0.5mg/L的Cu处理和0.5—1mg/L的Cd处理的叶绿素a/b值都大于对照值。除了Cu使可溶性蛋白含量减少外,0.5—5mg/L的Zn和0.5—1mg/L的Cd都使其含量增加。综合起来,Cu的毒性最强,其次为Cd,Zn最弱。致死阈浓度分别为:Cu:0.5—1mg/L;Cd:1—2mg/L;Zn:5—6mg/L。SOD是评价重金属对沉水植物毒性效应的灵敏指标。黑藻对水环境Cu污染反应敏感。       

Comparative study of alleviating effects of GSH, Se and Zn under combined contamination of cadmium and chromium in rice (Oryza sativa)

A hydroponic experiment was conducted to study the ameliorative effects of separate or combined application of exogenous glutathione (GSH), selenium (Se) and zinc (Zn) upon 20 μM cadmium (Cd) plus 20 μM chromium (Cr) heavy metal stress (HM) in rice seedlings. The results showed that HM caused a marked reduction in seedling height, chlorophyll content (SPAD) and biomass, and activities of catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) in leaves and H⁺-ATPase in roots/leaves, but elevated superoxide dismutase (SOD) and guaiacol peroxidase (POD) activities in leaves with elevated malondialdehyde (MDA) accumulation both in leaves and roots over the control. The best mitigation effect was recorded in HM+GSH+Zn and HM+GSH (addition of GSH+Zn and GSH to HM solution), which greatly alleviated HM-induced growth inhibition and oxidative stress. Compared with HM alone, HM+GSH and HM+GSH+Zn markedly reduced Cr uptake and translocation but not affected Cd concentration; improved H⁺-ATPase activity and Fe, Zn, Mn uptake and translocation, and repressed MDA accumulation. Meanwhile exogenous GSH and GSH+Zn counteracted HM-induced response of antioxidant enzymes, via suppressing HM-induced dramatic increase of root/leaf SOD and leaf POD activities, and elevating stress-depressed leaf APX and leaf/root CAT activities.     

栓皮栎幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应

以栓皮栎一年生盆栽苗为实验材料,采用称重控水的方法,设置不同土壤水分胁迫梯度,系统分析其幼苗在不同干旱胁迫条件下的生理生化响应特征,以探索栓皮栎耐旱特性.结果显示:(1)栓皮栎幼苗叶片中3种保护酶(SOD、POD、CAT)活性在对照(CK,土壤相对含水量19.5％～21.5％)条件下保持稳定,而中度干旱(T2,9.5％～11.5％)和重度干旱(T3,5.5％～7.5％)条件下,随着胁迫时间的延长呈先增高后降低的趋势,且变化的幅度在不同胁迫强度下存在差异.(2)在整个干旱胁迫过程中,各胁迫处理叶片丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,不同胁迫强度的变化幅度不同;叶片中的可溶性蛋白含量和根系活力随着干旱胁迫程度的增强呈先增高后降低的趋势.(3)栓皮栎幼苗叶片的脯氨酸含量随着干旱胁迫时间的延长表现出先增加后降低的趋势;叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a/b值均呈逐渐降低的趋势.研究表明,栓皮栎幼苗在短期和轻度干旱胁迫下通过提高自身的保护酶活性、增加可溶性蛋白和脯氨酸含量、提高根系活力等来抵御干旱环境的伤害,从而表现出较强的耐旱特性;而在重度干旱胁迫条件下,栓皮栎幼苗自我调节能力丧失,体内代谢紊乱,导致保护酶活性、可溶性蛋白、脯氨酸含量和根系活力等下降,从而受到干旱伤害.