强化龙葵富集镉根际促生菌的分离、筛选与鉴定

【背景】植物-微生物联合修复土壤重金属污染日渐兴起,获取与超富集植物高效互作的微生物是实现联合修复技术进步的关键。龙葵在镉农田污染修复中广泛应用。【目的】筛选可促进龙葵生长及富集镉的耐镉根际促生菌。【方法】从龙葵根际土分离耐镉菌株,筛选具有良好促生特性的菌株,水培试验考察镉胁迫下菌株对植物生长及镉富集能力的影响,确定可促进龙葵生长及富集镉的微生物菌株,通过生理生化特性和16S rRNA基因序列分析进行菌株的初步鉴定。【结果】分离得到NT1、AXY1、AW2和AW1四株强化龙葵富集镉促生菌,经鉴定分别为Lysinibacillus sp.、Beijerinckia fluminensis、Achromobacter animicus和Herbaspirillum huttiense。上述菌株均可有效促进龙葵生长,增加其株高和干物质积累,提高地上部镉富集量。其中,NT1可使株高、地上部干重分别增加31.33%和62.65%,AW2可使地上部镉富集量增加37.29%。【结论】筛选所得菌株可为提高植物修复效率提供实践依据,为研制田间施用生态功能菌剂做铺垫,用于农田镉污染的微生物-龙葵联合原位修复。     

超累积植物与高生物量植物提取镉效率的比较

利用植物修复污染的土壤已受到广泛的关注.采用土壤盆栽试验,比较了超累积植物遏蓝菜与3种高生物量植物印度芥菜、烟草和向日葵对长期施用含镉有机、无机肥料污染的土壤(总Cd,2.87mg·kg-1)的提取效率.研究结果表明,遏蓝菜富集镉的能力明显高于其他3种植物,其地上部镉含量可达43.7mg·kg-1,分别是烟草、印度芥菜和向日葵(叶)的10、27和56倍;而地上部生物量最高的植物烟草,其生物量干重为24.8g· pot-1,分别是遏蓝菜、印度芥菜、向日葵的35倍、3倍、2倍.4种植物提取镉最多的是烟草,每盆可以提取117μg,遏蓝菜和印度芥菜提取镉量分别为35μg·pot-1和30μg·pot-1,向日葵提取量最少,每盆仅为10μg左右.植物对土壤中镉的提取效率分别为:烟草 1%,遏蓝菜0.6%,印度芥菜 0.5%,向日葵0.08%.4种植物种植后,土壤总镉和有效态镉含量没有显著的变化.     

施用尿素对土壤中Cd、Pb形态分布及植物有效性的影响

采用室外盆栽试验,研究了在镉(25mg·kg-1)、铅(1000mg·kg-1)单一污染及其复合污染的土壤中,施用不同剂量尿素(0、100、200、400、800mg·kg-1)对小麦根际和非根际土壤镉、铅形态、小麦植物体镉、铅浓度的影响,为重金属污染土壤的防治提供依据。结果表明:增加尿素施用水平显著提高了小麦不同部位镉、铅浓度,尿素施用促进小麦对镉、铅的吸收与其对土壤中镉、铅形态分布的影响紧密相关,尿素施用引起土壤pH下降,提高土壤中交换态镉、铅含量,而交换态是最易被植物吸收利用的部分,这是尿素施用提高镉、铅植物有效性的主要原因;与单一污染相比,镉、铅复合污染抑制了小麦对铅的吸收,但促进了小麦对镉的吸收。     

紫松果菊对多环芳烃重污染土壤修复效能

采用盆栽试验,以实际油田污染土与自然土和沙土按照一定比例配置两种污染浓度的土壤(PAHs总浓度分别为122.40和183.60 mg·kg-1),以株高、生物量变化以及芘(Pyr)、屈(CHR)、苯并b荧蒽(Bb F)、苯并k荧蒽(Bk F)4种多环芳烃去除率为指标,研究了紫松果菊对PAHs污染土壤的修复效能。结果表明:(1)4种多环芳烃污染土壤对紫松果菊株高和生物量有明显抑制作用,在PAHs总浓度为183.60 mg·kg-1时,紫松果菊仍能存活,说明紫松果菊对PAHs污染土壤具有较强的耐性。(2)在PAHs总浓度为183.60mg·kg-1时,紫松果菊对土壤中4种PAHs的去除率分别为66.2%、70.3%、40.6%和65.4%,4种PAHs的总量由183.60 mg·kg-1降到104.52 mg·kg-1,总去除率为56.93%,远大于对照组中PAHs总去除率。说明紫松果菊具有修复PAHs重污染土壤的潜能。相关性分析发现,PAHs的去除率与地下生物量的相关性更好,说明植物地下生物量对多环芳烃去除率影响较大。本研究拓展了利用植物修复PAHs污染土壤的应用范围,使重污染土壤的植物修复成为可能。     

水培条件下四种植物对Cd、Pb富集特征

利用水培方法测定了不同浓度下向日葵、蓖麻、紫花苜蓿及芥菜的生物量和植物体内重金属Cd、Pb含量,分析了植物对重金属的富集特征。结果表明:经过5周培养后,4种植物根部与地上部对重金属的富集量随着浓度的增加而增加,Cd浓度为20mg·L-1时,向日葵的根部Cd含量最高,达到237.86mg·kg-1,地上部Cd含量为89.48mg·kg-1;而Pb浓度为200mg·L-1时,芥菜根部对Pb的吸收量较高,达到597.22mg·kg-1,地上部Pb含量最高的则出现在向日葵处理Pb100mg·L-1中,为318.33mg·kg-1。4种植物对Cd、Pb的富集系数随重金属浓度的增加而减小;根部及地上部富集系数与生物量和重金属浓度呈现出一定的相关性;另外,在Cd、Pb复合处理中,一种重金属的存在会在不同程度上影响植物对另一种重金属的吸收。通过比较4种植物根部与地上部的生物量和对Cd、Pb富集特征,认为相对于其他3种植物向日葵对Cd、Pb具有较强的吸收潜力,并可以作为Cd、Pb污染土壤植物修复的备选植物。     

几种重金属(Pb、Zn、Cd、Cu)的超富集植物种类及增强植物修复措施研究进展

近年来土壤重金属污染问题越来越严重, 植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点, 国内外对利用超富集植物来修复土壤重金属污染的研究已有大量报道。对超富集植物概念的提出及超富集植物吸收富集重金属的机理进行了归纳总结, 主要就铅、锌、镉和铜四种重金属超富集植物的相关研究进展进行了分类、归纳与总结, 同时还对增强植物修复效果的措施进行了探讨, 以期为进一步合理有效利用植物修复土壤主要重金属污染提供一定的参考依据。     

多环芳烃和重金属复合污染土壤生物修复研究进展

多环芳烃(PAHs)和重金属是土壤环境中有机和无机污染物的典型代表，二者来源广泛且能在土壤中长期存在，极易造成复合污染。研究表明，PAHs和重金属共存时会发生复杂的相互作用，使复合污染土壤修复往往比单一污染土壤修复更加困难。生物修复具备成本低、不造成二次污染、适用于大范围修复等优势，是极具应用前景的PAHs和重金属复合污染土壤修复技术。本文总结了土壤中PAHs和重金属复合污染的分布特点及交互作用，对PAHs和重金属复合污染土壤生物修复技术作用机理及研究进展进行了综述，并对PAHs和重金属复合污染土壤生物修复技术的发展提出了展望。     

AMF和植物富集土壤中铅和镉的效应

为了筛选更适合修复土壤重金属污染的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和寄主植物组合,对二月兰(Orychophragum violaeeus)、龙葵(Solanum nigrum)和麦冬(Ophiopogon japonicus)接种AM真菌摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)和根内球囊霉(Glomus intraradices),通过测定Pb(1 000 mg/kg)和Cd(1.5 mg/kg)污染土壤中上述3种植物生长状况及其对Pb和Cd吸收与富集能力的影响,旨在获得富集重金属能力较强的AM真菌+植物组合。结果表明,施加Cd土壤中二月兰和麦冬的生物量高于对照,施加Pb或Cd处理显著降低龙葵的生长。龙葵对Pb和Cd富集能力最强,麦冬最弱;二月兰对Pb和Cd的转移能力最强。供试植物对Cd的富集能力和转移能力均大于对Pb的富集能力和转移能力。在Pb和Cd的胁迫下,摩西管柄囊霉和根内球囊霉均能促进供试植物的生长发育,并增加植株对Pb和Cd的富集系数,其中,摩西管柄囊霉对龙葵生物量、Pb和Cd富集系数的效应最大。综合考虑植物本身的生物量、对Pb和Cd的耐受力和富集能力,结论认为摩西管柄囊霉+龙葵组合是修复Pb或Cd污染土壤的高效AM真菌+植物组合之一,相关机制有待进一步研究。     

土壤pH对东南景天修复镉和锌污染土壤的影响

采用盆栽方法研究重金属(Zn、Cd)2种污染水平(T1处理:Zn 1200 mg·kg-1+Cd 20 mg·kg-1;T2处理:Zn 300 mg·kg-1+Cd 2.0 mg·kg-1)、4个p H水平(4.0、5.5、7.0和8.5)下,土壤Zn、Cd有效态的变化、东南景天吸收和积累特征以及植物对土壤中Zn、Cd的去除效果。结果表明,随着p H的降低,土壤Zn、Cd的有效态含量显著增大,东南景天吸收和积累土壤Zn、Cd的效率显著提高。T1处理时东南景天生物量在p H 5.5时最大,但与其他p H处理的差异并不显著;Zn、Cd在植物地上与地下部分的含量均在p H 4.0时最大。T2处理时东南景天在p H 4.0时体内重金属含量最高,但由于植物生长受到Al和Mn等元素的毒害,此时生物量最小。东南景天对土壤重金属去除率均在p H 5.5时最高,其中T1处理时Cd、Zn去除率分别为16%和1.33%,T2处理时分别为27%和1.09%;2种污染水平土壤重金属的去除率均在p H 8.5时最小。因此,适当降低土壤p H,可有效提高植物积累和去除土壤Zn、Cd的效率。本研究为进一步利用东南景天修复重金属污染土壤、提高植物修复效率提供了科学依据。     

羽衣甘蓝对镉的耐性和富集特征研究

以观赏绿化植物羽衣甘蓝(Brassica oleracea L.var.acephala DC.)为试验材料,采用盆栽试验,研究其对镉的耐性和富集特征,探讨羽衣甘蓝对镉污染土壤生物修复的可行性。结果显示:(1)随着镉处理浓度的增加,羽衣甘蓝干重呈先升高后降低的趋势,20~80mg·kg-1镉处理能促进植株的生长,100~120mg·kg-1镉处理虽然显著抑制了根系的生长,但是促进了地上部的生长,整体而言对全株生长无明显影响,表明羽衣甘蓝对镉有较强的耐性,且地上部的耐性高于根系。(2)所有镉处理下,羽衣甘蓝叶片的SOD、POD和APX活性较高,MDA含量和电解质渗漏率与对照无差异;而镉处理浓度高于80mg·kg-1时,根系的SOD、CAT和APX活性显著降低,MDA含量和电解质渗漏率显著升高,引起严重的膜脂过氧化伤害,这可能是羽衣甘蓝地上部的镉耐性高于根系的原因之一。(3)羽衣甘蓝地上部的镉含量高于根系,且随着镉处理浓度的增加均逐渐增加,在镉处理浓度为120mg·kg-1时达到最大值,分别为50.15mg·kg-1(根系)和52.01mg·kg-1(地上部);植株对镉的转运系数大于1,地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为每株343.19μg。研究表明,羽衣甘蓝对镉有很强的耐性和富集、转运能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物资源。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.