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。     

纳米管和镉对蚕豆幼苗根系的毒害效应

以蚕豆幼苗为实验材料,采用水培法研究不同浓度(0、2、4、8、16 mg·L~(-1))羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)与10μmol·L~(-1)镉(Cd)单一和联合作用对蚕豆幼苗根系生长、生理及Cd含量的影响。结果表明:(1)单一MWCNTs-OH处理下,随着MWCNTs-OH浓度(2～8 mg·L~(-1))的增加,蚕豆的根长度增加,且■产生速率增加的同时会伴随着SOD、POD活性升高。(2)单一Cd处理的幼苗根系MDA含量和■产生速率均高于对照,其中■产生速率较对照增加了1.98倍。(3)MWCNTs-OH联合处理诱导了蚕豆根■的产生和MDA含量增加,16 mg·L~(-1) MWCNTs-OH和Cd共同作用对蚕豆幼苗根的损伤最大,会促使部分根尖细胞受损脱落,Cd含量明显下降。研究发现,低浓度MWCNTs-OH可促进蚕豆的根生长,降低Cd的毒性;高浓度MWCNTs-OH(16 mg·L~(-1))和Cd对蚕豆幼苗根的致毒性表现为协同效应。     

过氧化氢对镉胁迫下水稻种子萌发的缓解效应

为了探讨外源H_2O_2对镉胁迫下水稻种子萌发受抑的缓解作用,以水稻品种‘中优169’为材料,通过培养皿滤纸发芽法,研究不同浓度H_2O_2对200μmol·L~(-1)镉胁迫下水稻种子萌发、幼苗生长及相关生理指标的影响。结果表明,在200μmol·L~(-1)镉胁迫下,水稻种子的萌发和幼苗生长表现出明显的抑制现象,发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗的根长、芽长和可溶性蛋白含量均显著降低,MDA含量显著增加,POD活性上升,SOD、APX及CAT的活性显著受到抑制。较低浓度(≤10μmol·L~(-1))H_2O_2处理能不同程度地增加幼苗的根长、芽长、根鲜重和芽鲜重,提高镉胁迫下水稻种子的发芽指数和活力指数,增强SOD、POD和APX活性并降低MDA含量,从而缓解镉的毒害效应。其中5μmol·L~(-1) H_2O_2浸种处理对镉胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的缓解作用最好。高H_2O_2浓度对镉胁迫的缓解作用逐渐减弱,当H_2O_2浓度达到50μmol·L~(-1)时,会加重镉胁迫的毒性。表明适宜浓度的H_2O_2可以提高水稻幼苗抗氧化能力,缓解镉胁迫伤害。     

羧基化多壁碳纳米管、混合盐及其复合胁迫对水稻幼苗生理特性的影响

将水稻(Oryza sativa L.)幼苗悬浮培养于含有羧基化多壁碳纳米管MWCNTs-COOH (0、2.5、5.0、10. 0 mg/L)、50 mmol/L混合盐(1NaCl∶9Na_2SO_4∶9NaHCO_3∶1Na_2CO_3),以及MWCNTs-COOH+混合盐的复合溶液中,10 d后检测叶片生理生化指标变化,研究MWCNTs-COOH复合盐碱胁迫对水稻幼苗的毒性及生态风险。结果显示,与对照组相比,MWCNTs-COOH单一组诱导下水稻叶片O_2~(·-)和H_2O_2的产生不明显,而混合盐组和混合盐+MWCNTs-COOH复合组均诱导了O_2~(·-)和H_2O_2产物的大量累积。MWCNTs-COOH与混合盐复合后,加剧了O_2~(·-)和H_2O_2的累积,并有明显的浓度效应。活性氧(ROS)作为信号分子在一定程度上诱导了各处理组部分抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)活性的升高;与混合盐组相比,低浓度混合盐+MWCNTs-COOH复合组中叶绿素a和胡萝卜素含量呈一定程度的升高; MWCNTs-COOH与混合盐复合后,抑制了叶片中可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)的合成,致使相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量显著升高。上述抗氧化酶活性及叶绿素a和胡萝卜素含量的升高对缓解水稻叶片氧化损伤、维持正常的光合电子传递及对过剩光能的热耗散是有益的,是水稻幼苗重要的防御机制。本研究表明MWCNTs-COOH单一处理在一定程度上诱导了水稻叶片的氧化胁迫和应激响应,与混合盐复合后加剧了叶片的氧化胁迫和应激损伤。     

外源褪黑素对不同价态砷胁迫下水稻种子萌发和生理指标的影响

研究了外源褪黑素对不同价态砷胁迫下水稻种子萌发的影响,结果表明,外源褪黑素能缓解As~(3+)和As~(5+)胁迫下水稻种子萌发的不利影响。添加50和100μmol·L~(-1)褪黑素后,砷胁迫下水稻种子的发芽率、发芽势、根芽长及根芽鲜重均得到提高。同时,添加褪黑素也可以显著提高As~(3+)和As~(5+)胁迫下水稻幼芽中CAT、POD和SOD活性,降低MDA含量和O_2~(-·)产生速率。当As~(3+)浓度为50μmol·L~(-1)时,添加100μmol·L~(-1)褪黑素导致水稻幼芽中CAT、POD和SOD活性分别比对照处理提高54.2%、100.1%和43.1%,MDA含量和O_2~(-·)产生速率分别降低44.1%和55.6%;而在相同浓度的As~(5+)胁迫时,100μmol·L~(-1)褪黑素处理使CAT、POD和SOD活性分别提高62.1%、49.6%和47.3%,MDA含量和O_2~(-·)产生速率分别降低33.1%和34.8%。证实褪黑素可提高水稻总代谢水平和抗氧化系统酶活性,提高水稻对As~(3+)和As~(5+)毒害的耐受性。     

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。     

不同外源物质对镉砷复合污染胁迫下油菜生理指标和镉砷积累的影响

为缓解重金属对作物的胁迫,降低重金属对作物的毒害作用,通过叶面喷施比较不同外源物质茉莉酸(JA)、褪黑素(MT)、亚精胺(SPD)和2,4-表油菜素内酯(EBL)对Cd、As胁迫下油菜生理指标及吸收积累Cd、As的影响。结果表明:喷施200μmol·L~(-1)的JA和MT均显著提高油菜叶片的叶绿素SPAD值,而喷施20μmol·L~(-1)的EBL显著降低油菜叶片的叶绿素SPAD值;与CK处理相比,喷施500μmol·L~(-1)SPD和20μmol·L~(-1)EBL分别降低油菜叶片中MDA含量41.0%和52.3%,同时EBL处理提高油菜叶片SOD活性88.2%;喷施200μmol·L~(-1)MT导致油菜地上部Cd含量比CK处理降低27.8%,而喷施200μmol·L~(-1)的JA和20μmol·L~(-1)的EBL却分别提高油菜地上部As含量159.8%和136.8%; JA、MT、SPD和EBL在某种程度上均缓解了Cd、As复合污染对油菜的胁迫,为重金属污染农田防治提供修复材料。     

Pb、Cd单一及复合胁迫对花菖蒲幼苗生长及部分生理指标的影响

采用液体培养法研究了Pb、 Cd单一胁迫及Pb-Cd复合胁迫(500 mg·L-1Pb、 25 mg·L-1Cd、 500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd)对花菖蒲(Iris ensata Thunb. var. hortensis Makino et Nemoto)幼苗生长和部分生理指标的影响.结果显示,在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,花菖蒲幼苗地上部分(叶片)和地下部分(包括根茎和根系)的干质量及耐性指数与对照差异不显著(P>0.05);而在25 mg·L-1Cd单一胁迫和500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,幼苗地上部分和地下部分的干质量及耐性指数显著下降(P<0.05), 其中耐性指数分别仅为0.86和0.79.在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,叶片中的光合色素(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和地下部分的丙二醛(MDA)含量显著高于对照,地上部分的MDA含量显著低于对照,而过氧化物酶(POD)活性则与对照差异不显著;在25 mg·L-1Cd单一胁迫条件下,叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照,类胡萝卜素含量和地上部分的MDA含量以及地上部分和地下部分的POD活性均显著高于对照,而地下部分的MDA含量与对照差异不显著;在500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,叶片中的光合色素含量均显著低于对照,地上部分和地下部分的MDA含量和POD活性均显著高于对照,其中MDA含量分别是对照的1.7和2.7倍、POD活性分别是对照的2.5和3.4倍.研究结果表明,花菖蒲幼苗对500 mg·L-1Pb单一胁迫具有一定的耐受性;在复合胁迫条件下Pb和Cd具有协同作用,对花菖蒲幼苗的生长和代谢有显著的抑制作用.     

ABA对盐胁迫下侧柏活性氧代谢及其相关基因表达的研究

以侧柏幼苗为试验材料,采用水培方式,研究不同浓度NaCl(0、100、200、300和400mmol·L~(-1))以及ABA(0、0.5、1、10、100和200μmol·L~(-1)处理对盐胁迫下侧柏幼苗活性氧代谢的影响。结果显示:(1)随着NaCl处理浓度增加,侧柏幼苗叶片过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸含量,以及抗氧化物酶(SOD、POD和CAT)活性呈上升趋势,而可溶性蛋白含量降低。(2)于300mmol·L~(-1)NaCl胁迫处理48h后进行ABA(1和10μmol·L~(-1))处理,分析发现侧柏幼苗叶片的SOD、POD和CAT活性提高,GSH、脯氨酸和可溶性蛋白含量增加,H_2O_2和MDA的积累减少。(3)NaCl胁迫后,侧柏幼苗叶片活性氧代谢相关基因(Cu/Zn-SOD、CAT、GR、APX、MDAR和GST)的表达水平随ABA浓度增加呈先升后降的趋势,并于10μmol·L~(-1) ABA处理48h时达到峰值。研究表明,适宜浓度ABA通过促进盐胁迫下侧柏幼苗叶片的抗氧化物酶活性,提高渗透调节能力,增加GSH含量,降低H_2O_2和MDA积累,从而有效降低活性氧对侧柏叶片的伤害,保护细胞膜结构的完整,增强其抗盐性。     

叶面喷施褪黑素对小白菜幼苗镉耐性的影响

以小白菜‘矮脚黄’为试验材料,探究叶面喷施褪黑素(100μmol·L~(-1))对小白菜幼苗Cd胁迫(20μmol·L~(-1))耐性的影响。试验测定小白菜幼苗生物量和生理指标变化,以及Cd吸收和转运相关基因转录水平。结果表明,叶面喷施褪黑素能有效缓解Cd胁迫对小白菜幼苗生长造成的抑制,并伴随着叶绿素含量以及光合参数的提高,显著降低活性氧(O_2ˉ·、H_2O_2)和MDA的含量,提高抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)的活性和抗氧化物质(AsA、GSH)的含量,并且显著降低小白菜幼苗中Cd的含量。进一步研究发现,叶面喷施褪黑素能够显著降低IRT1、IRT2、Nramp1、Nramp3、HMA2、HMA4的转录水平。综上所述,叶面喷施褪黑素能够清除Cd胁迫下小白菜幼苗中过量积累的活性氧,缓解氧化胁迫,并通过影响小白菜Cd吸收和转运相关基因的转录来降低小白菜幼苗对Cd的积累,提高Cd耐性。     

外源褪黑素对砷胁迫下水稻幼苗生长的影响

采用溶液培养法研究外源褪黑素对砷(As)胁迫下水稻幼苗生长、生理指标和As积累的影响。结果表明,添加褪黑素可缓解水稻幼苗的As毒害,提高水稻株高、根长和生物量;同时,添加褪黑素也可以显著提高As胁迫下水稻幼苗中叶片和根系中的POD、SOD和CAT活性,降低MDA含量和O_2~■产生速率。与单独As处理相比,添加0.1~100μmol·L~(-1)褪黑素使水稻叶片和根系中POD活性分别提高38.6%~62.9%(除0.1μmol·L~(-1)褪黑素外)和37.4%~142.6%,SOD活性分别提高7.9%~27.3%和63.1%~96.0%,CAT活性分别提高16.7%~66.7%和41.6%~151.1%,MDA含量分别降低24.2%~40.7%和14.1%~51.9%,O_2~■产生速率分别降低12.4%~21.7%和28.3%~68.6%。说明添加适宜浓度的褪黑素可提高水稻抗氧化系统酶活性,降低膜脂过氧化,提高水稻抵抗As胁迫的能力。     

壳聚糖对蝴蝶兰幼苗耐热性的诱导作用

为了评价壳聚糖对蝴蝶兰幼苗耐热性的诱导效应,分别采用0(以无壳聚糖为对照)、25、50、100、200和400 mg·L~(-1)壳聚糖溶液处理蝴蝶兰幼苗,并置于42℃下胁迫3 d,测定了蝴蝶兰幼苗的生理指标变化。结果表明:当壳聚糖浓度由25 mg·L~(-1)增大到100mg·L~(-1)时,蝴蝶兰幼苗叶片的SOD、POD、CAT活性、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量不断增加,而质膜透性和丙二醛含量不断下降,但可溶性蛋白含量没有显著变化;特别是在100 mg·L~(-1)时,SOD、POD和CAT活性、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量增加到最大值且极显著高于对照,而质膜透性和丙二醛含量下降至最小值且极显著低于对照,蝴蝶兰幼苗遭受了轻微的高温伤害;随着壳聚糖浓度由200 mg·L~(-1)增大至400mg·L~(-1),SOD、POD和CAT活性、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量极显著下降,而质膜透性和丙二醛含量极显著上升,蝴蝶兰幼苗的受害趋于加重;由此可见,100 mg·L~(-1)壳聚糖处理能显著提高蝴蝶兰幼苗的耐热性。     

镉与萘复合胁迫对红树植物白骨壤幼苗萌芽及生长的影响

为探讨白骨壤(Avicennia marina)幼苗对重金属镉(Cd)和多环芳烃萘(Nap)复合胁迫的响应,采用砂基栽培,对其幼苗的萌芽和生长进行了研究。结果表明,Cd、Nap复合胁迫对白骨壤萌芽的抑制效应较单一胁迫明显,胁迫前期幼苗成活率提高,胁迫后期则降低。胁迫栽培45 d,10 mg L~(–1)的Nap在叶形态、茎高及各器官生物量上能够减轻Cd胁迫的影响,但增强对根长的抑制作用,10 mg L~(–1) Nap-25 mg L~(–1) Cd处理的叶面积、叶长、叶宽、茎高及全株生物量分别比25 mg L~(–1) Cd处理的提高9.6%、7.9%、7.4%、5.1%和20.2%,但根长则比150 mg L~(–1) Cd处理的下降11.1%。至胁迫栽培90 d,各处理间幼苗器官及全株生物量无显著影响,复合胁迫对叶形态、茎高和根长等的抑制作用要强于单一Cd胁迫。因此,随着复合胁迫时间的延长,Cd和Nap对白骨壤幼苗的生长由拮抗效应转变为协同效应。     

α-亚麻酸对干旱胁迫下水稻种子萌发的影响

亚麻酸属ω-3系统的多不饱和脂肪酸,是细胞膜的重要组成部分。在干旱胁迫下,植物通过释放α-亚麻酸重塑细胞膜的流动性,但外源添加α-亚麻酸能否提高植物对干旱的抗性尚未可知。该研究采用PEG6000模拟干旱胁迫,探讨了种子萌发过程中α-亚麻酸对水稻萌发和幼苗生长过程中抗旱性的影响。结果表明:在14%和16%PEG干旱胁迫下,水稻种子推迟萌发,幼苗的生长受到抑制。25μmol·L~(-1)和250μmol·L~(-1)的α-亚麻酸可缓解干旱对水稻幼根和幼苗生长的抑制,且随着干旱程度的增加,缓解作用增强。16%PEG胁迫下,25μmol·L~(-1)、250μmol·L~(-1)的α-亚麻酸分别提高幼苗的根长34.3%和29.1%、苗长67.8%和52.0%、根重43.9%和35.2%、苗重59.1%和43.6%。α-淀粉酶活力测定发现,25μmol·L~(-1)和250μmol·L~(-1)的α-亚麻酸分别提高干旱胁迫下水稻种子α-淀粉酶活力为56.7%~70.7%和36.8%~43.8%。水稻幼根活力测定显示,25μmol·L~(-1)和250μmol·L~(-1)的α-亚麻酸分别提高干旱胁迫下幼根活力为11.4%~28.4%和5.4%~22.2%。此外,还对不同干旱胁迫下水稻种子α-淀粉酶活性和幼根活力的变化进行了讨论,认为α-亚麻酸主要通过提高种子萌发过程中α-淀粉酶的活性来缓解所遭遇的干旱胁迫,而对水稻幼根活力的影响则相对有限。     

不同耐性水稻幼苗根系对镉胁迫的形态及生理响应

采用水培试验,以两个耐镉性不同的水稻品种为材料,研究了不同浓度镉胁迫对水稻幼苗根系形态、根系活力、游离脯氨酸含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明:低于5 μmol/L Cd胁迫对2个水稻品种总根长、根表面积、根体积、根干重、根系活力无明显影响,在1 μmol/L Cd时,甚至起促进作用。随Cd浓度增加表现出一定的抑制效应,秀水63在10 μmol/L Cd胁迫下根系形态、根系活力明显受到抑制,而秀水09在25 μmol/L Cd胁迫下明显受抑。随Cd胁迫浓度的增加,游离脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均呈上升趋势,两品种相比,秀水09的游离脯氨酸含量、SOD和POD增幅大于秀水63,而MDA含量增幅小于秀水63;过氧化氢酶(CAT)活性变化表现为先上升后下降,10-100 μmol/L Cd胁迫下秀水63根系中CAT活性明显低于秀水09。总之,水稻对Cd毒害响应存在明显的品种差异,且Cd胁迫下根系生理响应的差异是品种间耐性差异的重要原因之一。     

Cd胁迫对黄菖蒲幼苗4种抗氧化酶活性的影响

采用水培法对Cd胁迫下黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）幼苗叶片和根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性进行了研究。结果表明,10、40和120mg·L^-1Cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中4种酶活性的变化不同。10和40mg·L^-1 cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中的POD及APX活性、叶片中的SOD活性及根系中的CAT均明显高于对照;在120mg·L^-1 Cd胁迫下,叶片中的POD活性及根系中的POD和CAT活性均高于对照;各处理组根系中的SOD活性均低于对照。随处理时间的延长,40和120mg·L^-1Cd胁迫处理组叶片的CAT活性和120mg·L^-1Cd胁迫处理组根系的APX活性逐渐降低,其他处理组不同酶的活性逐渐升高或先升后降。黄菖蒲叶片及根系中的4种酶对Cd胁迫的响应能力有差异,其中POD可能是黄菖蒲耐Cd胁迫的主要抗性诱导酶。     

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.     

硅素对水稻幼苗镉积累及抗胁迫应答的调节效应

施硅(Si)可以显著缓解镉(Cd)胁迫对水稻生长发育的毒害效应。本研究通过水培分根试验,研究了Si对水稻幼苗Cd积累及胁迫应答的调节效应。结果表明: Cd胁迫下水稻幼苗的生物量显著降低,加Si可以显著缓解Cd对水稻幼苗生长的抑制效应。水稻幼苗对Cd的吸收、转运和积累明显受到Si的影响,单侧根系Cd胁迫下加Si(Si-Cd+Si,Si-Cd)使根系对Cd的滞留系数达83.3%～83.6%,限制了Cd从根向地上部转移。单侧根系Cd胁迫下非胁迫侧加Si(Si-Cd)处理的植株对Cd的吸收和累积明显增加,尤其是根中Cd的积累量较单侧根系Cd胁迫下无Si(CK-Cd)处理增加了48.2%;而单侧根系Cd胁迫下双侧加Si(Si-Cd+Si)处理则显著降低了根和地上部对Cd的吸收,较CK-Cd处理分别降低了36.7%和54.9%。双侧Cd胁迫下单侧加Si(Cd-Cd+Si)则使根和地上部对Cd的吸收量显著减少,较双侧根Cd胁迫(Cd-Cd)处理分别降低了57.8%和46.5%。Cd胁迫下水稻幼苗根中含较高浓度的Si,加Si则使Cd胁迫下根和地上部积累更多的Si。加Si也影响了水稻幼苗对其他金属元素如钙(Ca)、镁(Mg)、锰(Mn)的吸收,Cd-Cd+Si处理显著增加了根系和地上部的Ca、Mg浓度,但Mn浓度的变化则因Cd胁迫程度而表现不同。加Si对Cd胁迫下根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性有一定的影响,尤其是Si-Cd处理的胁迫侧POD和非胁迫侧SOD活性显著上升,有利于清除Cd胁迫产生的氧自由基。总之,Si对Cd胁迫下水稻幼苗生长、Cd和Si等的吸收及根系的抗氧化反应有一定的调节效应,植株体内较高的Si浓度有利于增强植株对Cd的耐受性。     

Ca~(2+)和K~+对拟南芥幼苗镉毒害的缓解作用

该文探讨了外源钙(Ca)或钾(K)处理对不同程度的镉(Cd)胁迫(0–80μmol·L–1)下拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗的生长和生理特性的影响。综合Ca和K对不同浓度Cd胁迫下拟南芥幼苗生长、根长以及生物量的影响情况,表明各浓度Cd胁迫下外源Ca2+的最适缓解浓度均为10 mmol·L–1;而K+的最适缓解浓度在低浓度(20和40μmol·L–1)和高浓度(60和80μmol·L–1)Cd胁迫下分别为10 mmol·L–1和20 mmol·L–1。在低浓度Cd胁迫下,添加适宜浓度的Ca2+或K+后幼苗可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性相比未添加Ca和K的对照组无显著变化,而过氧化物酶(POD)活性和总酚、类黄酮、花色素苷,酸溶性硫醇化合物、谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)的含量均下降;高浓度Cd处理下,添加适宜浓度的Ca2+或K+后幼苗的SOD活性升高,POD活性降低,可溶性蛋白、MDA、总酚、类黄酮、花色素苷、酸溶性硫醇化合物、GSH以及PCs的含量也均低于对照组。在各浓度Cd胁迫下,添加外源Ca或K均使拟南芥幼苗根部细胞DNA损伤减弱,表现为TT嘧啶二聚体的累积量显著减少(P0.05)。以上结果表明,在Cd胁迫(尤其是高浓度Cd胁迫)下,外源Ca或K通过调节酚类、金属螯合物质的代谢水平以及提高拟南芥的抗氧化能力来缓解Cd对拟南芥幼苗的毒害效应,缓解细胞DNA损伤。该研究结果不仅能够为深入探讨Ca和K对缓解重金属毒害的分子机理提供实验依据,而且为Ca和K应用于重金属污染的防治提供参考。     

Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗生长和生理指标的影响

采用营养液培养法,研究了不同质量浓度Pb-Cu复合胁迫对马蔺[Iris lactea Pall. var. chinensis (Fisch.)Koidz.]幼苗生长和一些生理指标的影响. 结果表明, 处理35 d后, 在50.00 mg·L-1Pb与0.10、 1.00、 10.00 mg·L-1Cu组成的3个复合胁迫处理组中,马蔺幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量和干质量、叶片叶绿素a(Chla)和叶绿素b(Chlb)的含量均低于对照组(0.00 mg·L-1Pb-0.01 mg·L-1Cu),叶片SOD和POD活性则显著高于对照组;其中,50.00 mg·L-1Pb-10.00 mg·L-1Cu处理组幼苗的株高、根长、Chla和Chlb含量及SOD和POD活性均最高,地上部分和地下部分的鲜质量和干质量也较高.在100.00 mg·L-1Pb与0.10、1.00、10.00 mg·L-1Cu组成的3个复合胁迫处理组中,100.00 mg·L-1Pb-0.10 mg·L-1Cu处理组幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量及干质量、Chla和Chlb含量以及SOD和POD活性基本上都显著高于对照组,100.00 mg·L-1Pb-1.00 mg·L-1Cu处理组中幼苗的株高、地上部分鲜质量和干质量以及叶片的SOD和POD活性也均显著高于对照组;而在100.00 mg·L-1Pb-10.00 mg·L-1Cu处理组中幼苗的株高、根长以及地上部分和地下部分的鲜质量和干质量均最低,Chla和Chlb的含量则显著低于对照组.研究结果表明, 50.00 mg·L-1Pb与较高质量浓度Cu(10.00 mg·L-1)复合处理可在一定程度上缓解Pb胁迫对马蔺幼苗的伤害;而100.00 mg·L-1Pb与较低质量浓度Cu(0.10 mg·L-1)复合处理不但能减轻Pb胁迫对马蔺幼苗的伤害,还有一定的刺激生长的作用;但较高质量浓度的Pb-Cu复合胁迫则加剧了对马蔺幼苗的生长和生理代谢的抑制作用.