Hg2+、Cd2+和Cu2+对菹草光合系统及保护酶系统的毒害作用

研究了Hg2 、Cd2 、Cu2 对高等水生沉水植物菹草光合系统及保护酶系统的毒害作用。结果表明 :3种离子均使菹草叶片叶绿体自发荧光强度、叶绿素含量、光合速率降低。Hg2 、Cd2 、Cu2 对菹草保护酶系统存在不同的影响 ,短时间低浓度条件下 ,诱导超氧化物歧化酶 (SOD )、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶(POD)活性上升 ,随着污染时间的延长、污染浓度的增加 ,酶活性下降 ,其中SOD活性上升持续时间最长 ,下降最慢。 3种离子均使菹草可溶性蛋白含量减少。Hg2 、Cu2 毒性较强 ,Cd2 毒性较弱。Hg2 、Cu2 对菹草的致死浓度为 0 .5～ 1mg/L ,Cd2 为 1～ 2 .5mg/L     

外源钙对汞胁迫下菹草(Potamogeton crispus L.)叶片抗氧化系统及脯氨酸代谢的调节效应

以组织培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了外源Ca(NO3)2对汞(Hg)胁迫下菹草无菌苗抗氧化酶系统、可溶性蛋白、总抗氧化能力(T-AOC)、非蛋白巯基(NP-SH)、植物络合素(PCs)以及脯氨酸代谢的调节效应。结果表明:(1)Hg胁迫使菹草体内过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及谷胱甘肽还原酶(GR)活性明显降低,但超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)的活性并没有明显变化。外源添加25 mmol·L-1Ca(NO3)2后,明显提升了SOD、POD、APX及GR的活性;(2)Hg胁迫使菹草体内可溶性蛋白含量及T-AOC大幅降低,并引起NP-SH和PCs大量积累。外添Ca(NO3)2则有效减缓可溶性蛋白含量及T-AOC的下降,显著降低NP-SH和PCs水平;(3)脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质,外源Ca添加后,脯氨酸代谢关键酶吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)及δ-鸟氨酸转氨酶(OAT)活性显著增加,脯氨酸含量显著高于对照组。以上结果表明,Hg胁迫打破了菹草无菌苗抗氧化酶系统的内在平衡,而外添Ca(NO3)2有效促进了可溶性蛋白合成,提高了抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,使菹草无菌苗维持较高的总抗氧化能力,并通过调节脯氨酸代谢来减轻Hg胁迫对菹草的伤害,增强植物对重金属Hg的耐受能力。     

Zn~(2+)在菹草叶片中的积累及其植物毒理学效应

以广泛分布的沉水植物--菹草为研究对象,通过添加不同浓度Zn2+(0、5、10、15和20 mg·L~(-1))的10% Hoagland营养液培养7 d,分析Zn~(2+)在水生植物中的积累及其诱导产生的毒理学作用.结果发现:随着培养液中Zn~(2+)浓度的增加,(1)菹草叶片中Zn~(2+)含量极显著上升.(2)Zn~(2+)处理使菹草产生明显的矿质营养失衡症状,主要表现为显著增加了对Fe~(2+)的吸收和降低了对P~(5+)和Na~+的吸收.(3)光合色素中,叶绿素a和b、类胡萝卜素先升后降,分别在5、5和10 mg·L~(-1)处理浓度时最多;叶绿素a/b一直下降.(4)GSH含量在5 mg·L~(-1)时达到峰值后减少,而AsA则为逐渐降低.(5)各处理浓度都使ATP和可溶性蛋白含量明显减少.(6)电镜观察发现,正常条件下Ca~(2+)主要分布在胞间隙和液泡中,细胞基质中较少;添加Zn~(2+)后,胞间隙和液泡中的Ca~(2+)逐渐进入细胞质,使细胞质中Ca~(2+)浓度明显升高,在质膜内侧、细胞核和叶绿体中都出现大量呈圆环状的黑色钙颗粒.综合分析认为,AsA对Zn~(2+) 胁迫反应最敏感,Zn~(2+)对菹草产生毒害的临界浓度为5～10 mg·L~(-1).     

Ce3+对Cu2+胁迫下菹草叶片Cu毒害的缓解效应研究

在6种不同浓度的铈(C e3 )对0.1 m g.L-1的Cu2 毒害下,研究了菹草叶片中保护酶SOD、POD、CAT的活性,活性氧H2O2,膜脂过氧化产物M DA含量及叶绿素含量等的变化及影响.结果表明,在9~12 d之内,7.5 m g.L-1以下的C e3 可以增强SOD、CAT、POD活性,降低M DA的含量,提高叶片中叶绿素和可溶性蛋白含量,从而减轻Cu2 对菹草植物体的伤害.而随着C e3 作用时间的延长和浓度的增大,C e3 的缓解作用不断减弱,C e3 和Cu2 产生协同效应,加重毒害.本实验结果认为,5~7.5 m g.L-1的C e3 缓解菹草叶片Cu2 毒害效果最好.     

Cr6+对菹草叶绿素荧光参数、抗氧化系统和超微结构的胁迫影响

研究了不同浓度的Cr⁶⁺(0、1、10、30、50 mg·L^-1)对菹草叶片叶绿素、叶绿素荧光参数、抗氧化系统、可溶性蛋白含量、膜脂过氧化产物、可溶性糖含量、超氧阴离子(O₂^—·)产生以及细胞超微结构的胁迫影响。结果表明,随着Cr⁶⁺浓度的增加,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a/b均呈下降趋势,F_o先升后降,F_v/F_m、F_m及F_v/F_o均逐渐降低;可溶性蛋白和谷胱甘肽(GSH)含量先升后降,抗坏血酸(AsA)含量逐渐下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐下降,而过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性均呈先升后降趋势; O₂^—·产生速率、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量均表现先降后升趋势;电镜观察发现：随着Cr⁶⁺浓度的增加,对细胞超微结构的损伤也加剧,表现为叶绿体膨胀,被膜破裂,类囊体片层解体;线粒体嵴数目减少,呈空泡状。可见,Cr⁶⁺破坏了菹草正常生理活动的结构基础,造成菹草生理功能紊乱。     

水鳖叶片对不同浓度Pb2+胁迫的生理和结构响应

研究了不同浓度Pb~(2+)胁迫(0、10、20、30和50 mg·L~(-1))对水鳖叶绿素含量、可溶性蛋白含量、抗氧化系统、活性氧产生速率和细胞超微结构的影响。结果表明:随着Pb~(2+)浓度的增加,水鳖叶片总叶绿素、叶绿素a/b值、可溶性蛋白含量和CAT活性逐渐下降;SOD、POD、APX、GR活性、抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量先升后降;O_2~-·产生速率、H_2O_2、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量呈上升趋势;不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示,Pb~(2+)处理后,分子量为1 6.3kDa、55.0kDa的多肽含量减少,高浓度处理下分子量为23.1kDa、75.8kDa、94.0kDa的多肽条带消失;电镜观察发现,Pb~(2+)对水鳖叶片细胞的叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤。Pb~(2+)破坏了水鳖正常代谢所需的生理和结构基础,打乱了代谢平衡,最终导致植物的衰亡。     

铜胁迫对竹叶眼子菜叶片生理指标和超微结构的影响

通过溶液培养试验,研究了不同Cu2 浓度(0、2、4、6和8 mg.L-1)胁迫对沉水植物竹叶眼子菜叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、保护酶活性、活性氧产生以及细胞超微结构的影响.结果表明:随着Cu2 浓度的增加,竹叶眼子菜叶片总叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白含量逐渐下降;超氧化物歧化酶、过氧化物酶逐渐下降,而过氧化氢酶则呈先升后降趋势;超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛和可溶性糖含量均呈上升趋势;不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示,Cu2 处理后,引起分子量为60.9、18.8、15.7、22.3和30.0 kDa多肽的表达量减少或消失;电镜观察发现,Cu2 对叶片细胞器的超微结构特别是叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤;Cu2 对竹叶眼子菜的致死浓度范围在2~4 mg.L-1.     

镧对菹草活性氧清除酶活性及叶细胞超微结构的影响

在菹草培养液中施用LaCl3.8H2O培养菹草,研究了稀土镧对菹草活性氧清除酶活性及叶细胞超微结构的影响。结果表明,菹草在含适宜浓度La3+的培养液中长势均好于对照。较低浓度La3+处理时,菹草叶绿素含量、叶片自发荧光强度、硝酸还原酶(NRase)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及可溶性蛋白质含量均升高,而超氧化物歧化酶(SOD)活性、细胞膜透性、O-2.产生速率及丙二醛(MDA)含量则呈降低趋势,电镜观察结果为La3+对菹草生长的影响提供了细胞学证据。实验认为促进菹草生长的最适La3+浓度为5～10mg.L-1。     

Effects of lanthanum on the active oxygenscavenging enzyme activities and ultrastructure in Potamogeton crispus leaves

在菹草培养液中施用LaCl3·8 H2O培养菹草,研究了稀土镧对菹草活性氧清除酶活性及叶细胞超微结构的影响.结果表明,菹草在含适宜浓度La3+的培养液中长势均好于对照.较低浓度La3+处理时,菹草叶绿素含量、叶片自发荧光强度、硝酸还原酶(NRase)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及可溶性蛋白质含量均升高,而超氧化物歧化酶(SOD)活性、细胞膜透性、O2-产生速率及丙二醛(MDA)含量则呈降低趋势,电镜观察结果为La3+对菹草生长的影响提供了细胞学证据.实验认为促进菹草生长的最适La3+浓度为5～10 mg·L-1.     

镉在槐叶苹叶片中的蓄积及其生态毒理学分析

以分布广泛的浮水蕨类植物--槐叶苹为研究对象,用含不同浓度Cd(2.5,5,7.5 mg/L和10 mg/L)的10% Hoagland营养液培养7d,旨在分析Cd在蕨类植物中的蓄积及其诱导产生的毒理学作用.随着培养液中Cd浓度的增加,(1) 槐叶苹叶片中Cd含量极显著上升;(2) Cd处理造成槐叶苹叶片产生明显的矿质营养失衡症状,主要表现为显著增加了对Ca和降低了对P,K和Na的吸收;(3)叶绿素含量和叶绿素荧光Fv/Fm比值都逐渐降低;(4)抗氧化防御系统活性或含量紊乱,其中超氧化物岐化酶(SOD)活性下降最突出,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)和类胡萝卜素(Car)也都先升后降,膜脂过氧化产物MDA含量则显著增多;(5)可溶性蛋白含量一直下降;(6)透射电镜观察发现细胞超微结构损伤明显,主要为叶绿体膨胀和解体、线粒体嵴突减少和空泡化、细胞核核仁解体、核膜破裂、核质消失,并有晶体出现.结果表明槐叶苹虽然对水体Cd有一定的净化作用,但Cd浓度与毒害之间的剂量-效应关系明显;MDA含量的明显上升以及叶绿素和可溶性蛋白含量的显著下降标志着槐叶苹遭受到明显的氧化损伤;Cd破坏了槐叶苹进行正常生理活动所必需的生理和结构基础;SOD可以作为Cd诱导产生氧化压力的分子生物标志物和水体Cd污染的灵敏生态毒理学指标,Cd的半效应浓度为2.41mg/L,最大允许浓度为0.241mg/L.