外源钙对镉胁迫下南美蟛蜞菊毛状根生长、抗氧化酶活性和镉吸收的缓解效应

为了探讨外源钙对重金属镉(Cd)缓解南美蟛蜞菊Wedelia trilobata毛状根毒害的生理机理,采用溶液培养法研究了重金属Cd单独及其与Ca组合对南美蟛蜞菊毛状根生长、抗氧化酶超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及对Cd2+吸收的影响。结果表明,Cd≤50μmol/L时促进毛状根生长;高于100μmol/LCd则抑制其生长,使其侧根短小,根尖变褐或变黑。与对照相比,不同浓度Cd培养的毛状根POD活性、SOD活性和MDA含量都比对照明显提高,但高于100μmol/L Cd培养的毛状根可溶性蛋白含量均比对照降低。与仅添加200μmol/L或300μmol/L Cd的毛状根相比,Cd和10~30 mmol/L Ca组合培养可促进毛状根生长,使其主、侧根变粗;提高其可溶性蛋白含量;降低其MDA含量、POD活性及SOD活性。原子吸收分光光度法测定结果表明,南美蟛蜞菊毛状根能吸收和吸附重金属Cd2+,当Cd2+浓度为100μmol/L时毛状根对Cd2+的吸收量最大,而Cd2+浓度为300μmol/L时毛状根对Cd2+的吸附量最大。外源加入10~30 mmol/L Ca2+可显著减少毛状根对Cd2+的吸收和吸附,并可调节其抗氧化酶活性,降低其膜脂过氧化水平而解除重金属镉对毛状根生长的抑制或毒害。     

镉诱导的菊芋幼苗膜脂过氧化和抗氧化酶活性及过氧化物酶同工酶的改变

用含有不同浓度(0~400μmol/L)Cd(NO3)2的Hoagland营养液处理砂培的菊芋。处理50d后,测定植物体内镉积累量以及过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性,并对POD同工酶进行电泳分析。发现在Cd50~100μmol/L浓度内,随着镉浓度的升高,菊芋根和叶中镉的积累量显著增加,而随后积累量的增加有所减少。根和叶中MDA含量显著上升,说明镉引起了膜脂过氧化。0~100μmol/LCd处理,根和叶中POD活性随Cd浓度增加而增强,而在200~400μmol/LCd处理下有所减弱。根和叶SOD活性在50~200μmol/LCd处理下随Cd浓度增加而增强,而在400μmol/LCd处理下SOD活性明显受到抑制。根和叶CAT活性随Cd浓度升高而增强。电泳结果显示,POD同工酶变化明显,镉诱导出一条新酶带LP10。菊芋POD同工酶可以作为镉污染的土壤的生物指示剂。     

重金属镉及其与锌组合对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶活性的影响

为了探讨利用黄瓜毛状根来修复重金属镉(Cd)污染的可能性, 研究了重金属Cd单独及其与锌(Zn)组合对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶SOD、POD活性变化的影响。结果表明, Cd≤10 mg/L仅在培养5~15 d间促进黄瓜毛状根生长, 使根增粗; 而Cd≥15 mg/L则抑制黄瓜毛状根生长, 浓度愈高抑制作用愈明显, 侧根变得短而细小。在供试的不同浓度Cd培养的黄瓜毛状根中, 除10 mg/L Cd外, 其余Cd浓度培养的黄瓜毛状根可溶性蛋白含量随着培养时间的延长而逐渐下降; 但其POD和SOD活性则随着培养时间的延长而逐渐升高。与对照(仅添加25 mg/L Zn)相比, 仅1 mg/L Cd+ 25 mg/L Zn组合在培养7~15 d期间促进黄瓜毛状根生长; 其余浓度Cd和25 mg/L Zn组合都抑制黄瓜毛状根的生长, 且Cd浓度愈高抑制作用越强, 侧根数目更少且短小, 侧根根尖变得肿胀; 同时, 除培养5 d外, 25 mg/L Zn和不同浓度Cd组合培养的黄瓜毛状根的生物量、POD和SOD活性均比单独添加对应浓度Cd培养的毛状根降低, 但其可溶性蛋白含量则较之明显提高。结果表明: 黄瓜毛状根具有较强的重金属Cd耐受能力, 高浓度Cd则抑制其生长; 而镉和锌组合会随着培养时间的延长而加重Cd对黄瓜毛状根生长的抑制作用。     

镉对平菇菌丝生长及同工酶表达的影响

采用液体培养研究了不同浓度镉（Cd）处理7d对平菇（Pleurotus ostreotus）菌丝体生长及其同工酶表达的影响.结果表明,50 μmol/L Cd处理对平菇菌丝生长抑制率为55.6%,2000μmol/L Cd为菌丝生长致死浓度.同工酶活性电泳图谱显示,Cd处理不仅改变酯酶（EST）、乳酸脱氢酶（LDH）、过氧化物酶（POD）和超氧化物岐化酶（SOD）同工酶带数,而且也影响各酶带的表达强度.50 μmol/L和100μmol/L Cd处理分别诱导出2条和3条新的POD同工酶带,而抑制一条分子量较大的POD酶带的表达,但明显增强总的POD活性.正常生长的平菇菌丝体LDH同工酶谱只出现2条酶带,50 μmol/L以下Cd处理不影响其同工酶的表达,100 μmol/L Cd处理组2条同工酶带均消失.50和100μmol/L Cd处理能够显著增强SOD活性,且诱导2条SOD同工酶表达.100μmol/L及其以下浓度Cd处理均能提高EST的活性,这可能具有加速细胞内酯类化合物水解而增加羧基的数量以螯合更多的游离Cd离子而解Cd毒的作用.Cd浓度在50μmol/L以下时,随着处理浓度的增加,对金属硫蛋白的诱导作用呈逐渐增强的趋势,而100 μmol/L Cd的诱导作用减弱.     

镉胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性和镉富集的影响

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,探究了在10 d内不同浓度(0～2.0 mmol·L^-1)镉(Cd)胁迫对其根长、茎长、生物量、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Cd富集及其亚细胞分布的影响。结果表明:低浓度(0.125 mmol·L^-1) Cd能促进幼苗根和茎的生长,增加叶片叶绿素含量,较高浓度(0.5～2.0 mmol·L^-1) Cd显著抑制幼苗根和茎的生长,叶绿素及生物量显著降低; Cd胁迫使MDA含量显著增加,而SOD和POD活性显著增强,其中Cd胁迫浓度为0.5mmol·L^-1时,SOD和POD活性达到最大值,这可能是植物对环境胁迫的一种应激保护反应; Cd在各亚细胞组分中的含量依次为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随Cd胁迫浓度的升高而增加。当Cd胁迫浓度为0.125 mmol·L^-1时,水培10 d的紫花苜蓿幼苗单株地上部对Cd的净化率最高可达0.214%,而整盆植株在单位体积内对Cd的净化率最高可达15.5%;当Cd胁迫浓度为2.0 mmol·L^-1时,紫花苜蓿幼苗地上部Cd含量达89.36μg·g-1。这些结果表明紫花苜蓿对Cd具有很强的富集能力,虽未达到Cd超富集植物的临界标准,但从植株生物量、耐Cd能力、富集Cd量及对Cd的净化率等方面综合考虑,紫花苜蓿在Cd污染土壤的植物修复中具备良好的应用价值。     

水稻幼苗根对羧基化多壁碳纳米管复合镉胁迫的生长生理响应

为了探究羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)复合镉(Cd)胁迫对植物生长生理的影响,采用液体培养方法,以水稻(Oryza sativa L.)为受试作物,测定了0~12.0 mg·L^-1MWCNTs-COOH、10μmol·L-1Cd单一和复合处理水稻幼苗21天后根生长、氧化损伤、抗氧化酶活性及根中Cd含量的变化。结果表明:(1)MWCNTs-COOH单一处理,根长、根鲜重均低于对照,并表现出先升高后降低的趋势,当其浓度达到12.0 mg·L^-1时,较对照分别下降了9.3%和15.2%,且低于10μmol·L^-1Cd单一处理;而复合处理组水稻幼苗根长、根鲜重、干重皆低于对应的单一处理;(2)MWCNTs-COOH单一胁迫下,水稻根的超氧自由基(O2-·)明显积累,并伴随着超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性升高,3.0和6.0mg·L^-1MWCNTs-COOH处理下,SOD、POD活性最高;(3)MWCNTs-COOH复合Cd胁迫下,水稻根的SOD、POD活性大均低于单一处理组,而丙二醛(MDA)及羰基化蛋白含量均显著高于单一处理;(4)MWCNTs-COOH复合Cd后,水稻幼苗根尖细胞死亡加剧,其中,10μmol·L-1Cd与12.0 mg·L^-1MWCNTs-COOH复合处理的根尖根冠区细胞伊文斯蓝染色最深;(5)1.5~6.0 mg·L^-1MWCNTs-COOH复合Cd处理水稻幼苗后,其根中Cd含量呈上升趋势,且在6.0 mg·L^-1浓度处理时达到最大值303.30μg·g-1;高浓度MWCNTs-COOH及其与Cd的复合均对水稻根产生毒性效应。     

外源一氧化氮对镉胁迫下绿豆幼苗根尖抗氧化酶的影响

采用水培法研究外源一氧化氮对镉(Cd)胁迫下绿豆幼苗根尖抗氧化酶活性的影响。结果表明:0.01mmol/L和0.1mmol/L一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)显著促进上胚轴生长,1mmol/LSNP则抑制绿豆幼苗生长。Cd单独处理抑制根尖抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性而刺激脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)、谷胱甘肽转硫酶(glutathione S-transferase,GST)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)和过氧化物酶(guaiacol peroxidase,POD)活性上升。0.1mmol/LSNP预处理能够明显缓解Cd对根生长的抑制,降低根尖中MDA含量,提高根尖APX和SOD活性,降低LOX和POD活性,但不影响GST和GR活性。     

水稻幼苗根对羧基化多壁碳纳米管复合镉胁迫的生长生理响应

为了探究羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)复合镉(Cd)胁迫对植物生长生理的影响,采用液体培养方法,以水稻(Oryza sativa L.)为受试作物,测定了0～12.0 mg·L~(-1)MWCNTs-COOH、10μmol·L~(-1)Cd单一和复合处理水稻幼苗21天后根生长、氧化损伤、抗氧化酶活性及根中Cd含量的变化。结果表明:(1)MWCNTs-COOH单一处理,根长、根鲜重均低于对照,并表现出先升高后降低的趋势,当其浓度达到12.0 mg·L~(-1)时,较对照分别下降了9.3%和15.2%,且低于10μmol·L~(-1)Cd单一处理;而复合处理组水稻幼苗根长、根鲜重、干重皆低于对应的单一处理;(2)MWCNTs-COOH单一胁迫下,水稻根的超氧自由基(O_2~(-·))明显积累,并伴随着超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性升高,3.0和6.0mg·L~(-1)MWCNTs-COOH处理下,SOD、POD活性最高;(3)MWCNTs-COOH复合Cd胁迫下,水稻根的SOD、POD活性大均低于单一处理组,而丙二醛(MDA)及羰基化蛋白含量均显著高于单一处理;(4)MWCNTs-COOH复合Cd后,水稻幼苗根尖细胞死亡加剧,其中,10μmol·L~(-1)Cd与12.0 mg·L~(-1)MWCNTs-COOH复合处理的根尖根冠区细胞伊文斯蓝染色最深;(5)1.5～6.0 mg·L~(-1)MWCNTs-COOH复合Cd处理水稻幼苗后,其根中Cd含量呈上升趋势,且在6.0 mg·L~(-1)浓度处理时达到最大值303.30μg·g~(-1);高浓度MWCNTs-COOH及其与Cd的复合均对水稻根产生毒性效应。     

培养基磷缺乏对黄瓜毛状根生长、抗氧化酶活性及氮源利用的影响

采用液体培养的方法研究了培养基磷缺乏对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶活性及培养基中氮源和钙利用的影响.结果表明,黄瓜毛状根在完全缺磷的培养基中几乎不能生长;而培养基无机磷缺乏会抑制黄瓜毛状根的生长,且浓度越低,其抑制作用越明显,毛状根变得越纤细而长,侧根数减少且短小.与全磷培养相比,磷缺乏培养基培养的黄瓜毛状根可溶性蛋白含量明显偏低,但其SOD和POD活性则明显升高.与完全缺磷(对照)相比,在培养过程中不同无机磷浓度培养的黄瓜毛状根的SOD和POD活性均比对照低.当黄瓜毛状根在不同磷缺乏浓度的液体培养基中培养时,随着培养时间的延长,培养基的电导率逐步下降,并与培养基起始无机磷浓度成正比;其培养基的铵态氮和硝态氮不断被吸收和利用,培养至15d时,培养基中的铵态氮已绝大部分被消耗完毕,但直至培养30d时培养基的硝态氮仍未被消耗完毕.培养基中无机磷缺乏会降低黄瓜毛状根对培养基硝态氮的吸收和消耗以及抑制黄瓜毛状根对钙的吸收.而适当提高培养基的无机磷浓度可促进黄瓜毛状根对培养基中钙的吸收和消耗.     

褐脉少花龙葵毛状根的诱导、培养及其澳洲茄胺的产生

利用发根农杆茵的遗传转化和液体培养技术,研究了褐脉少花龙葵(solanum nigrum L.Var.Dauciforum)毛状根的诱导和离体培养及其澳洲茄胺的产生以及液体培养过程中培养基中N源和钙的消耗变化.结果表明.发根农杆菌ATCC15834感染褐脉少花龙葵叶片外植体5 d后产生毛状根.感染25d后,约90%的叶片外植体产生毛状根.毛状根能在无外源生长调节剂的MS固体和体培养基上自主生长.PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rilB和rolC基因已在少花龙葵毛状根基因组中整合并得到表达.所产生的毛状根能产生药用次生物质澳洲茄胺,其含量约为非转化植株根的1.3倍,达到582.05μg/g干重.少花龙葵毛状根液体培养0-5 d内处于生长迟滞期、5-15 d为快速生长期、15d后进入生长平台期.培养基的硝态氮和铵态氮在毛状根液体培养过程中被逐渐吸收和消耗,至培养15 d时铵态氮被消耗殆尽.而硝态氮仍剩余44.7%;培养基中钙的浓度在培养过程中虽逐渐降低,但在培养25d时仍未被完全消耗,其浓度约为起始浓度的43.5%.该结果为今后设计合适的培养基来规模培养褐脉少花龙葵毛状根生产药用次生物质澳洲茄胺提供了可能性.     

NO对镉胁迫下小麦根系生长发育的生理影响

为了探究外源物一氧化氮（NO）供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）对Cd²⁺胁迫下小麦根系生长发育和活性氧代谢的影响,以小麦（Triticum aestivum L.）为材料,研究10 mmol/L CdCl₂胁迫下,30 μmol/L硝普钠（含一氧化氮NO）对小麦根系生长发育和活性氧代谢的影响。结果显示,外施SNP后,Cd²⁺胁迫下的小麦根长度、鲜重与干重较单独镉胁迫处理分别上升了48.0%、107.7%和87.3%,根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性分别上升了28.5%、7.4%、19.2%和9.8%,根中超氧自由基（O₂^.-）和过氧化氢（H₂O₂）的含量分别降低了80.5％和47.0％;同时外施SNP,使镉胁迫下小麦根中的可溶性糖含量和脯氨酸含量分别上升了24.7％和22.1%;使根中丙二醛（MDA）含量降低了30.2％;使根系活力上升了15.3%。因此,外源NO在一定程度上可以显著提高小麦根的抗氧化能力,增强小麦的抗逆性,缓解镉对小麦根系的毒害,进而促进小麦幼苗根系的生长发育。     

柱状田头菇菌丝对镉胁迫的抗氧化响应

研究了不同浓度Cd处理对柱状田头菇菌丝抗氧化酶及谷胱甘肽含量的影响.结果表明,在低浓度范围内随着Cd处理浓度的增加,菌丝抗氧化酶的活力上升,过氧化氢酶(CAT)与超氧化物歧化酶(SOD)的活性分别在Cd浓度为0.1和0.4mmol·L-1时达最大值;过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和脂氧合酶(LOX)的活性在Cd浓度为0.2mmol·L-1时达到峰值.而在高Cd浓度处理时,柱状田头菇菌丝抗氧化酶系(POD、CAT、SOD等)显著受到抑制.0.4~1.6mmol·L-1Cd处理可显著提高菌丝体内还原型谷胱甘肽(GSH)水平,却不影响氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量.在整个试验过程中,均未检测到抗坏血酸及抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性.用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析Cd胁迫下柱状田头菇菌丝抗氧化酶的同工酶谱发现,0.1~0.8mmol·L-1Cd处理可诱导过氧化物酶(POD)、酯酶(EST)和脂氧合酶(LOX)新同工酶的表达,提高组成型过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)同工酶的表达强度;1.6mmol·L-1Cd处理显著抑制POD、CAT、SOD等的表达.     

Comparison of antioxidant responses to cadmium and lead in Bruguiera gymnorrhiza seedlings

Seedlings of mangrove plant Bruguiera gymnorrhiza cultured in sand with Hoagland’s nutrient solution were treated with 1 to 30 mM Cd(NO₃)₂ or Pb(NO₃)₂ for 2 months. In all Cd/Pb treatments, the malondialdehyde content increased while the chlorophyll content declined. Peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) activities in roots increased at moderate Cd/Pb concentrations (1–10 mM), whereas decreased at higher concentrations (20–30 mM). Catalase (CAT) activity in roots was inhibited by 1–10 mM Cd but enhanced by 1–10 mM Pb. The activities of POD, SOD and CAT in leaves were less affected by Cd and Pb than in roots. A new SOD and three CAT isoenzymes were induced by Pb. In contrast, no additional SOD and CAT isoenzymes were induced by Cd.     

锌对镉胁迫下马蔺生长、镉积累及生理抗性的影响

通过溶液培养研究了不同浓度锌(Zn)对镉(Cd)胁迫下马蔺(Iris lacteavar. chinen-sis)生长、Cd积累及抗氧化酶活性等的影响.结果表明:加入1~100mg.L-1Zn后,Cd胁迫下马蔺地上部Cd含量变化不大,而地下部Cd含量显著增加并呈先增后降的趋势;1mg.L-1Zn处理下马蔺地下部Cd含量最高,比对照显著增加51.4%;Zn浓度高于1mg.L-1后Cd含量均出现不同程度的下降,但仍高于对照.与单独Cd处理(10mg.L-1)相比,添加低浓度Zn(1~10mg.L-1)后,马蔺地上部生物量和叶绿素含量呈增加趋势,丙二醛(MDA)含量降低;在10mg.L-1Zn处理下,叶绿素a、b含量达到峰值,分别增加5.21%和22.27%,MDA含量降低25.46%,表明低浓度Zn缓解了Cd对马蔺的毒害.随Zn浓度的增加,Zn对Cd毒害的缓解作用逐渐降低,当溶液中Zn达到一定浓度(100mg.L-1)时,马蔺毒害加重,其生物量、叶绿素含量均下降,MDA含量显著增加.在试验胁迫浓度范围内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性始终呈增加趋势,表明马蔺在受到Cd胁迫及Cd-Zn共存的条件下SOD和POD起着重要的抗氧化保护作用.     

铝胁迫对海莲幼苗保护酶系统及脯氨酸含量的影响

为探讨Al~(3+)胁迫对海莲的影响,研究了10～50 mmol/L Al~(3+)处理下海莲幼苗叶片和根系的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性以及可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)和游离脯氨酸(Pro)含量的变化。结果表明,海莲幼苗能耐受50 mmol/L的Al~(3+)胁迫处理,具有较高的耐铝性。但在50 mmol/L Al~(3+)处理时,海莲幼苗叶片和根系的质膜系统膜脂过氧化加重,MDA含量增加;细胞活性氧代谢失衡。在保护酶系统中,Al~(3+)处理促进了叶片中APX和POD活性的提高,降低了CAT的活性,SOD的活性呈下降趋势;海莲根部POD和SOD活性均显著提高,而CAT活性下降。25～50 mmol/LAl~(3+)处理下,海莲叶片和根部可溶性蛋白质含量均显著下降;Pro的含量在叶片和根均有显著增加。     

外源脱落酸对小麦幼苗抗镉胁迫能力的影响

以小麦(Triticum aestivum L.)为试材,采用水培法研究了100mg/L镉(Cd2+)胁迫条件下施用外源脱落酸(ABA)对小麦幼苗生长及某些生理生化指标的影响。结果表明:(1)100mg/L Cd2+胁迫下,小麦叶片膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著提高,植株生长受到抑制;(2)外源ABA能够明显提高Cd2+胁迫小麦幼苗的根系活力,增加其叶片SOD、CAT和POD活性,促进其脯氨酸积累,降低MDA的含量,并以5.0μmol/L ABA的效果最明显;(3)1.0～5.0μmol/L外源ABA不同程度地缓解Cd2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用,且5.0μmol/L时效果最明显,其株高、根长、总干重分别比单一Cd2+胁迫处理显著提高6.73%、149%和10.52%,而10.0μmol/LABA反而加重了Cd2+对小麦幼苗生长的伤害。因此,适宜浓度的外源ABA能够通过增加体内保护酶活性和脯氨酸含量来缓解Cd2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用,增强小麦幼苗的抗Cd2+胁迫能力,并以5.0μmol/L ABA处理效果最好。     

硒对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

采用溶液培养 ,研究不同浓度的硒和镉处理对稻苗的株高、叶片干重、叶绿素、还原糖、叶片丙二醛含量以及保护酶 SOD、POD、CAT活性的影响。结果表明 ,镉胁迫下稻苗矮化 ,镉毒害使叶片失绿 ,干重降低 ,还原糖含量下降 ,叶片 MDA含量增加 ,POD活性增强 ,而 SOD、CAT活性降低 ;硒可减轻镉对水稻的毒害 ,表现为 :减轻镉胁迫对株高增加的抑制 ,提高叶绿素含量 ,增加叶片干物质积累 ,提高叶片还原糖含量 (Cd0 .5 mg/ L加 Se 0 .1 0～ 0 .5 0 mg/ L例外 ) ,降低 MDA含量与 POD活性 ,提高 SOD、CAT活性