慈姑(Sagittaria sagittifolia L.)对环境镉胁迫因子的应答

主要研究了水环境中Cd²⁺污染对慈姑(Sagittaria sagittifolia L.)根的毒害影响。结果表明:在Cd²⁺胁迫下,慈姑根出现不同程度的褐变、发黑,生长受到限制;叶和根尖细胞超微结构受损,叶绿体膨大、类囊体排列紊乱、线粒体嵴减少、空泡化、染色质凝集等;根尖细胞在扫描电镜下呈细胞壁增厚、细胞形状扭曲和排列不规则现象。能谱分析结果表明随外界Cd²⁺浓度增大,单个慈姑根尖中的Cd²⁺含量升高,其他营养元素的吸收受到不同程度的影响。Cd²⁺对慈姑的毒害有明显的剂量效应和时间效应。     

外源亚精胺可缓解荇菜镉毒害

研究了外施浓度为0.01 mmol.L^-1的亚精胺(Spd)对不同浓度镉(Cd²⁺⁾胁迫下荇菜(Nymphoides peltatum)叶片的叶绿体结构、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧阴离子(O₂^-.)产生速率和丙二醛(MDA)含量, 以及保护酶——超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT) 活性的影响。结果表明, (1) Cd²⁺胁迫可使荇菜细胞的叶绿体结构遭到破坏,叶绿素含量减少。外施Spd则可有效地保护叶绿体结构, 减少叶绿素的流失。(2) 在单一Cd²⁺处理条件下, 随着Cd²⁺浓度的升高, 叶绿素含量呈现先升后降的趋势, 可溶性蛋白含量则逐渐下降。外源Spd处理显著提高了二者的含量, 并延缓了它们的下降速度。(3) 在单一Cd²⁺处理条件下, SOD、POD和CAT活性分别在Cd²⁺浓度为1、 1和2 mg.L^-1时达到最高值, 而后随着Cd²⁺浓度的增加其活性逐渐下降。外施Spd使它们的活性分别提高了5.8%、37.5%和3.3%, 并降低了O₂^-.产生速率和MDA的含量。上述结果表明, Spd增强了荇菜对Cd²⁺毒害的抗性, 并在一定程度上缓解了Cd²⁺对荇菜的毒害。     

水稻糙米重金属Cd含量的QTL分析

镉(Cd²⁺)是一种分布较广泛、毒性较强的一种重金属, 文章利用韭菜青×IR26杂交衍生的一个重组自交系群体(Recombinant inbred lines, RIL)及构建的SSR分子遗传图谱, 对控制糙米中Cd²⁺含量的QTL进行分析, 为选育籽粒中Cd²⁺低吸收或低积累的水稻品种提供参考。结果表明, 在Cd²⁺胁迫(5 mg/kg)处理条件下, 共检测到2个与糙米Cd²⁺含量有关的QTLs, 分别位于水稻第11染色体上的标记RM6288-RM6544和RM167-RM5704之间, 其中qCCBR-11a对表型贡献率为11.17%, 加性效应0.089; qCCBR-11b对表型变异贡献率为7.66%, 加性效应0.075。相关分析显示, 糙米Cd²⁺含量与株高、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重等产量性状的相关性均不显著, 糙米中Cd²⁺含量是一个相对独立、由基因控制的遗传性状。     

镉处理对油菜生长和抗氧化酶系统的影响

通过盆栽实验研究了Cd处理对油菜生长和抗氧化酶系统的影响.结果表明,油菜整株鲜重、叶鲜重随Cd胁迫呈显著降低趋势.逐步回归表明,叶鲜重下降导致油菜整株鲜重下降.油菜叶细胞膜渗透性和MDA随Cd胁迫增大而增加.Cd处理浓度为20 mg·kg^-1时,叶细胞膜渗透性和MDA分别增加29.68％和15.19％,叶细胞膜渗透性和 MDA呈显著正相关,相关系数为0.823^*.Cd处理浓度为5 mg·kg^-1时,叶绿素a、b和a+b含量达到峰值,分别比对照高23.97%、33.63%和26.45%;Cd胁迫对类胡萝卜素含量无显著影响.几种色素对Cd敏感顺序为：叶绿素b>叶绿素a>叶绿素a+b>类胡萝卜素;3种抗氧化酶对Cd敏感顺序为：POD>CAT>SOD.各生理指标IC50表明,油菜只适宜种植在Cd含量小于5 mg·kg^-1的土壤中.     

镧浸种对水稻种子萌发及幼苗生长的影响

以水稻种子为材料,研究了稀土元素镧对水稻种子活力和幼苗生长的影响。结果表明,1~20mg.L-1La3+处理能提高水稻种子的活力,提高蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性,并能促进水稻茎、叶和根系的生长,其中10mg.L-1La3+处理效果最佳。当浓度超过30mg.L-1时,水稻种子萌发和幼苗生长受到抑制。此外,镧对水稻植株地下部分(根系)生长的影响比地上部分(茎叶)生长的影响要明显。镧对水稻种子萌发期间3种酶活性的影响程度表现为蛋白酶>脂肪酶>淀粉酶。     

重金属Cd2+对棕尾别麻蝇血细胞数量、包囊作用和形态结构的影响

为了揭示重金属对昆虫细胞免疫的影响及其机理,本文采用血细胞计数、台盼蓝染色、延展与包囊率测定, 以及显微与超微结构观察等方法,以经重金属Cd²⁺（浓度为150 μg/g）处理的棕尾别麻蝇Boettcherisca peregrina及其对照为研究对象,分别测定了处理组与对照组血细胞的数量与存活率、延展与包囊率,观察其形态结构,并比较了两组间的差异。结果表明： 棕尾别麻蝇初产幼虫经连续喂饲含Cd²⁺的饲料24,48,72和96 h后,与对照相比其血细胞总数和存活率显著下降,而血细胞的延展率和包囊作用的显著下降则分别出现于取食72和48 h之内,此后则下降不显著;由Cd²⁺处理幼虫发育形成蛹的血细胞包囊作用也显著低于对照。形态结构观察结果表明,Cd²⁺处理对幼虫的原血细胞、浆血细胞、颗粒血细胞和类绛色血细胞的显微形态影响不大,但可导致部分浆血细胞不能产生伪足;但均能导致各类血细胞的超微结构发生不同程度的变化,其中主要变化包括：细胞膜受损或破裂,染色质呈现凝聚, 线粒体和内质网等细胞器明显减少,以及胞质内出现空囊泡。结果说明重金属Cd²⁺对棕尾别麻蝇的血细胞可具有毒害作用。     

不同森林群落类型溪流水化学特征的季节动态

以小兴安岭凉水自然保护区内的阔叶红松林、云冷杉林和落叶松人工林为研究对象, 于2006年3—10月, 分析了其溪流水化学特征的动态变化. 结果表明: 不同月份3种森林群落溪流水的主要阳离子含量均表现为 Ca²⁺>Na⁺>K⁺>Mg²⁺, 主要阴离子含量均为HCO₃^->SO₄^2->NO₃^->Cl^-;不同群落类型的主要离子含量影响显著, 3种森林群落溪流水中Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺和Fe³⁺平均含量为云冷杉林>落叶松人工林>阔叶红松林, 而K⁺为落叶松人工林>云冷杉林>阔叶红松林; 主要阴离子平均含量均以落叶松人工林溪流水中为最高.     

金属离子和脲对白蜡虫碱性磷酸酶的影响

各种金属离子及脲对白蜡虫Ericerus pela (Chavannes)碱性磷酸酶的活性有不同的影响。从白蜡虫雌成虫中分离纯化得到碱性磷酸酶,加入各种不同浓度的金属离子及脲测定酶的活力。一价金属离子Na⁺、K⁺、Li⁺对酶活力没有影响。碱土金属离子Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺对酶有激活作用,激活作用的大小顺序依次为Ca²⁺、Ba²⁺、Mg²⁺。第一过渡金属离子中,Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺对酶有激活作用,而Zn²⁺、Cu²⁺有抑制作用。重金属离子Cd²⁺、Pb²⁺对酶有抑制作用。Ca²⁺激活作用表现为非竞争性激活效应。Cu²⁺抑制作用表现为非竞争性抑制效应。脲对碱性磷酸酶有变性失活作用,按脲浓度可分为低于3 mol/L和高于3 mol/L两种类型。低浓度的脲对白蜡虫碱性磷酸酶的活性抑制的动力学表现为混合型效应。     

芦竹对不同重金属耐性的研究

研究芦竹(Arundo donax)在不同重金属污染湿地中的耐毒性能,测定了不同生长时段芦竹的生物性状和叶绿素含量,以及土壤中重金属含量的变化.结果表明,芦竹分别在浓度为100 mg·kg^-1左右的CuCu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Hg²⁺和50 mg·kg^-1以下的Cr⁶⁺污染环境中能正常成活,在40 d的生长期内,植物体内叶绿素有不同程度降低,下降比率在20%～56%,植物出现叶片软化,叶尖枯黄等症状,但植株仍呈现增长趋势.与对照植物相比较,在重金属胁迫下,植株细长,茎、叶呈黄绿色,除Cr⁶⁺、Hg²⁺外,植物高度基本不受重金属胁迫的影响.芦竹在高浓度(100mg·kg^-1)Cr⁶⁺污染环境中耐性较弱,表现出生长缓慢,部分地下茎腐烂,叶片短时间内出现枯萎等症状.结果还表明,土壤中重金属浓度随植物生长期增长而降低,除被植物吸收,植物挥发外,还存在着重金属向根际圈环境迁移的趋势,根周边湿土中重金属含量,明显高于试验缸外围湿土中重金属含量.可以认为,芦竹具有生物量大,根系发达,适应性强等特点,对修复湿地重金属污染蕴藏着巨大潜力,研究芦竹在植物修复技术中的应用,具有一定的现实意义.     

盐胁迫对桑树幼苗生长、叶片水分状况和离子分布的影响

以黑龙江省两个桑树品种（秋雨桑和泰来桑）为试验材料,研究了不同盐浓度下桑树幼苗生长、叶片水分关系和不同器官中离子的分布.结果表明：盐胁迫明显降低了桑树幼苗的植株高度和每株干物质量,且对新生叶片干质量的影响大于老叶片.随着盐胁迫的加重,两个品种桑树的叶片水势、渗透势、压力势和相对含水量明显下降,根、茎中Na⁺浓度明显增加,当外界NaCl浓度达到或超过150 mmol·L^-1时,各器官中Na⁺浓度达到饱和.盐胁迫明显降低了两个品种桑树根、茎和叶片中K⁺ 和 Ca²⁺浓度,以及茎和叶片中Mg²⁺浓度,而对根中Mg²⁺浓度影响不大.Na⁺在根、茎和老叶中的区域化分布是两个品种桑树生长过程中表现出耐盐性的机理之一,而盐胁迫使叶片中的Ca²⁺、K⁺和Mg²⁺浓度降低,导致植株体内的离子亏缺,从而限制了植株的生长.     

胁迫时间与非毒性离子对重金属抑制拟南芥种子发芽及幼苗生长的影响

测定了Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺单一重金属胁迫对拟南芥种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明,重金属对幼苗生长的毒性大于对种子发芽的毒性,以抑制种子发芽的IC₅₀为指标,4种重金属的毒性顺序为Hg²⁺＞Cd²⁺＞Pb²⁺/Cu²⁺,以幼苗生长为指标,则毒性顺序为:Cu²⁺＞Hg²⁺＞Cd²⁺/Pb²⁺,并随着胁迫时间延长,种子萌发率下降.此外,不同重金属在不同发芽时段对种子的毒性也不尽相同,Cd²⁺的毒性在种子吸水后的0～12 h大于12～24 h,而Hg²⁺毒性在12～24 h大于0～12 h,其中,种皮对减轻重金属毒性起着十分重要的作用.通过非毒性离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺)与重金属离子(Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺)交互作用对拟南芥种子发芽及幼苗生长效应的研究发现, mmol·L^-1的Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以增强Hg²⁺对种子发芽的毒性,但对Cd²⁺的毒性却没有影响.对于幼苗来说,Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以显著增强Hg²⁺的毒性,Ca²⁺可以缓解Cd²⁺的毒性,但却增加Cu²⁺的毒性,K⁺可以缓解Pb²⁺对幼苗的毒害作用.最后,本文对重金属的毒害机理进行了探讨.     

转基因插入对水稻花粉活力和杂交结实的影响

以花粉活力和杂交结实率评价转基因插入对水稻品种异交潜力的影响.选用含bar、crylAb、BADH和Xa21等4种基因的5份转基因水稻品系研究转基因插入对转基因受体品种花粉离体萌发率的影响.结果表明,不同受体品种花粉离体萌发率差异显著;转基因水稻花粉离体萌发率在0.416～0.584间,与受体品种(0.004～0.574)相近;转基因品种与相应受体品种间花粉离体萌发率差异不显著.对所选配的26个人工杂交组合杂种结实调查表明,bar、crylAb基因的插入对受体品种杂交结实率影响显著,而Xa21基因的插入对受体品种杂交结实率影响较小;转基因水稻品种(花粉供体)与非转基因水稻品种的杂交结实率变幅为0.056～0.13,在受体品种(花粉供体)与非转基因水稻品种的杂交结实率范围(0.052～0.417)之内.本研究花粉离体萌发和杂交结实结果表明转基因的插入对水稻品种异交潜力的影响甚微.     

根表铁锰氧化物胶膜对不同品种水稻吸镉的影响

采用土培方法,研究了不同品种水稻吸镉的差异及其与根表铁锰氧化物胶膜的关系,结果表明：不同品种水稻其根膜,根部及地上部含镉量均存在显著性差异,且镉在不同水稻植株体内运输转移能力不同,不同水稻其根表淀积的铁锰氧化物数量也存在显著性差异,根膜及地上部的含镉量与极膜的含铁量均未达到显著性相关,但与根膜的含锰量相关性显著。     

Differential Activity of Striga hermonthica Seed Germination Stimulants and Gigaspora rosea Hyphal Branching Factors in Rice and Their Contribution to Underground Communication

Strigolactones (SLs) trigger germination of parasitic plant seeds and hyphal branching of symbiotic arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. There is extensive structural variation in SLs and plants usually produce blends of different SLs. The structural variation among natural SLs has been shown to impact their biological activity as hyphal branching and parasitic plant seed germination stimulants. In this study, rice root exudates were fractioned by HPLC. The resulting fractions were analyzed by MRM-LC-MS to investigate the presence of SLs and tested using bioassays to assess their Striga hermonthica seed germination and Gigaspora rosea hyphal branching stimulatory activities. A substantial number of active fractions were revealed often with very different effect on seed germination and hyphal branching. Fractions containing (−)−orobanchol and ent-2''-epi-5-deoxystrigol contributed little to the induction of S. hermonthica seed germination but strongly stimulated AM fungal hyphal branching. Three SLs in one fraction, putative methoxy-5-deoxystrigol isomers, had moderate seed germination and hyphal branching inducing activity. Two fractions contained strong germination stimulants but displayed only modest hyphal branching activity. We provide evidence that these stimulants are likely SLs although no SL-representative masses could be detected using MRM-LC-MS. Our results show that seed germination and hyphal branching are induced to very different extents by the various SLs (or other stimulants) present in rice root exudates. We propose that the development of rice varieties with different SL composition is a promising strategy to reduce parasitic plant infestation while maintaining symbiosis with AM fungi.     

以回交重组自交系定位水稻萌芽期耐镉胁迫相关QTLs

水稻是世界上最主要的粮食作物之一,目前农用耕地存在土壤重金属污染的问题,而水稻对镉（Cd）等重金属的耐受性较低,进而使水稻产量和质量受到影响。定位稻种耐Cd胁迫相关数量性状基因座(quantitative trait loci, QTLs),对于指导水稻耐Cd育种具有重要意义。为发掘Cd胁迫相关基因,以粳稻02428和籼稻昌恢891衍生的124个回交重组自交系群体（backcross recombinant inbred ines,BILs）为材料,对水稻萌芽期的根长、芽长进行了分析,并对萌芽期与Cd胁迫相关的QTLs进行了定位分析。结果显示：Cd胁迫处理下,02428和昌恢891根长和芽长均受到显著抑制（P＜0.01）,其中Cd对根长的抑制强于芽长;QTL分析共检测到5个萌芽期与Cd胁迫相关的QTLs：qCdBL3、qCdRL7、qCdBL8.1、qCdBL8.2和qCdBL9分别位于水稻第3、7、8、8和9号染色体上,贡献率为6.45%~19.46%。其中,qCdBL3、qCdBL8.1、qCdBL8.2和qCdBL9与芽长相关,qCdRL7与根长相关。同时,检测到2个在对照条件下（水溶液）影响根长和芽长的QTLs：qCKBL8、qCKRL4,分别位于第8和4号染色体上,贡献率为10.53%和10.89%。比较显示,对照和Cd处理条件下控制水稻萌芽期根长或芽长的QTLs均不相同,说明Cd胁迫条件下,控制水稻根长和芽长的遗传机制可能不同于非Cd胁迫条件。研究结果为耐Cd基因的克隆和耐Cd水稻新品种的选育提供了参考。     

CO2浓度升高对不同品种水稻镉吸收和根形态的影响

为了探讨CO2浓度升高下不同水稻品种荣优398 (RY)和粤杂889(YZ)吸收重金属Cd差异性的原因,利用水培试验研究了不同浓度Cd处理下两种水稻吸收Cd的差异及根形态的变化特征.结果表明:低Cd处理(5、10、20 μmol·L-1)显著增加水稻生物量;当Cd浓度高于50 μmol·L-1时,Cd胁迫效果开始显现,水稻生物量减少.CO2浓度升高显著增加了水稻的生物量,增加了YZ茎Cd含量而降低了RY茎Cd含量.在5～200 μmol·L-1的Cd浓度下,CO2浓度升高增加了YZ活性根在总根长中的比例,降低了RY活性根的比例.CO2浓度升高下不同水稻品种根形态的变化是导致其对Cd吸收差异性的原因之一.     

Relative toxicity of arsenite and arsenate on germination and early seedling growth of rice (Oryza sativa L.)

Elevated soil arsenic levels resulting from long-term use of arsenic contaminated ground for irrigation in Bangladesh may inhibit seed germination and seedling establishment of rice, the country's main food crop. A germination study on rice seeds and a short-term toxicity experiment with different concentrations of arsenite and arsenate on rice seedlings were conducted. Percent germination over control decreased significantly with increasing concentrations of arsenite and arsenate. Arsenite was found to be more toxic than arsenate for rice seed germination. There were varietal differences among the test varieties in response to arsenite and arsenate exposure. The performance of the dry season variety Purbachi was the best among the varieties. Germination of Purbachi was not inhibited at all up to 4 mg l^–1 arsenite and 8 mg l^–1 arsenate treatment. Root tolerance index (RTI) and relative shoot height (RSH) for rice seedlings decreased with increasing concentrations of arsenite and arsenate. Reduction of RTI caused by arsenate was higher than that of arsenite. In general, dry season varieties have more tolerance to arsenite or arsenate than the wet season varieties.     

水稻边缘细胞的生物学特性及对铁毒的响应

以水稻为实验材料,从19个品种中筛选出来相对耐亚铁的水稻品种中优9288和敏感品种汕优10号,研究水稻根边缘细胞的生物学特性及对铁毒的响应.结果表明,第1个水稻边缘细胞几乎与初生根同时出现,当根长为25 mm时,边缘细胞数目最大,分别为1165个(中优9288)、1311个(汕优10号);两个品种边缘细胞活性随着根长的增加而增强,在根长20 mm时活性最强,随着根的进一步伸长,活性下降;根长为2 mm时根冠果胶甲基脂酶(PME)活性最高.随着亚铁溶液浓度的增加,中优9288的边缘细胞数目先增加后减少,当浓度为100 mg/L时达到最大值,汕优10号的边缘细胞数则一直呈现减少趋势;两个品种边缘细胞活性随亚铁溶液浓度增加而降低,当亚铁浓度增加到400 mg/L时,活性有所回升,但当浓度增加到800 mg/L后存活率又下降;根冠PME活性随着亚铁溶液浓度的增加先上升后下降.有关铁毒影响水稻根冠PME活性的机理进行了讨论.     

匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+ 胁迫的生长响应与阈限浓度

采用砂培法,研究了匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+胁迫的生长响应及阈限浓度,结果表明:种子萌发率随着4种重金属浓度的增加而下降。对株高的影响是当重金属浓度小于100mg/L时会促进株高生长,高于100mg/L则产生抑制作用。Cu2+显著抑制根系生长,并随浓度的增加抑制效应愈加显著;在Cu2+浓度为600mg/L时匍茎翦股颖的根长比对照下降了93.75%。Cu2+、Zn2+、Pb2+浓度小于200mg/L时会促进地上生物量的增加,但高于200mg/L时,地上生物量会随着3种重金属的增加而减少。Cu2+、Zn2+浓度小于100mg/L或Cd2+、Pb2+浓度小于200mg/L会增加叶绿素的含量,高浓度会降低叶绿素的含量;Cd2+在浓度为600mg/L时显著降低叶绿素含量,与对照相比,下降了43.55%。匍茎翦股颖生长的综合效应分析表明,匍茎翦股颖对Cu2+胁迫最敏感,具有较低的阈限浓度,而Zn2+胁迫对匍茎翦股颖的生长影响最小,阈限浓度相对较高。     

重金属对土壤中萝卜种子发芽与根伸长抑制的生态毒性

高等植物是生态系统中的基本组成部分。一个平衡、稳定的生态系统生产健康、优良的高等植物。反之 ,一个不稳定或受到外来污染的生态系统 ,对高等植物的生长可带来不利和可见的负面影响。因此 ,利用高等植物的生长状况监测土壤污染程度 ,是从生态学角度衡量土壤健康状况 ,评价土壤质量的重要方法之一[4 ,6] 1) 。土壤生态毒理学评价方法是对化学分析方法的重要补充。目前已建立的高等植物毒理试验有三种方法 ,即 1根伸长试验 ;2种子发芽试验 ;3早期植物幼苗生长试验[3 ,5,6,10 ] 。最初 ,这类试验主要用于纯化学品的毒性检验 ,但随着对土壤…