EGTA和酒石酸对蓖麻Cd胁迫与积累的调控作用

通过盆栽试验研究了解毒剂酒石酸与螯合剂EGTA的单施与配施对强化蓖麻修复Cd污染土壤的作用,探讨重金属污染土壤植物修复中螯合剂与解毒剂配合使用的可行性。结果显示:(1)除酒石酸单施处理外,其余处理均可显著提高土壤中醋酸提取态Cd含量,增强土壤Cd的活性,并以酒石酸与EGTA配施的效果更显好,其土壤醋酸提取态Cd含量为对照的1.41~2.49倍。(2)EGTA能有效促进Cd从蓖麻根部向地上部的转移,但高剂量EGTA处理对蓖麻根系有明显的毒害作用;EGTA与酒石酸配合施能缓解Cd对植株的毒害作用,增大蓖麻生物量和Cd积累量,其地上部Cd积累量比对照增加4.56~8.32倍。(3)蓖麻叶片Cd含量、地上部积累总量以及土壤净化率随土壤醋酸提取态Cd含量的升高而增大,并且呈良好的线性递增关系。研究表明,酒石酸与EGTA配施可通过调控土壤Cd的植物可利用性和降低Cd的生理毒性来提高蓖麻对Cd的富集能力和对Cd污染土壤的修复效果。     

不同生态型东南景天对土壤中Cd的生长反应及吸收积累的差异性

 采用盆栽方法研究了两种生态型东南景天(Sedum alfredii)对土壤中不同含量Cd(即对照, 12.5, 25, 50, 100, 200, 300, 400 mg&;#8226;kg^－1)的生 长反应、吸收和积累Cd的差异性。结果表明,土壤添加重金属Cd后,矿山生态型东南景天生长正常,地上部和根系Cd含量随着土壤中Cd含量的 增加而增加,在400 mg&;#8226;kg^－1 Cd处理下含量分别高达2 900和500 mg&;#8226;kg^－1,其地上部显著大于根部;然而,土壤添加Cd后,非矿山生态型东 南景天的生长受到抑制,地上部和根部的生物量显著降低。当土壤Cd含量为50～100 mg&;#8226;kg^－1 时,非矿山生态型东南景天的地上部和根系Cd含 量随着土壤中Cd含量的增加而增加,而且根系Cd含量则大于地上部。当土壤Cd≤50 mg&;#8226;kg^－1时,矿山生态型东南景天根系Cd含量比非矿山生态 型高 ,但当土壤Cd≥100 mg&;#8226;kg^－1,两者之间无显著差异;然而,但在同一Cd处理水平下,矿山生态型东南景天地上部Cd含量总是高于非矿山 生态型。这些结果表明,矿山生态型东南景天有很强的忍耐和吸收土壤Cd的能力,再次证明其为一种Cd超积累植物。     

NaCl胁迫对黄花菜生长和生理特性的影响

为探明黄花菜的耐盐性及其生理机制,该试验以大同黄花菜为材料,采用砂培法,以正常营养液为对照（CK）,用不同浓度（50、100、150、200、250 mmol·L^-1）NaCl溶液浇灌大同黄花菜,分别于处理后5、10、15、20、25 d测定生长指标和生理指标,以明确NaCl胁迫对大同黄花菜生长、膜脂过氧化以及有机渗透调节物质含量的影响。结果表明：（1）随NaCl浓度提高,黄花菜根长和根系鲜质量先增大后减小,其他生长指标则逐渐显著降低,同时地上部含水量变化较小,根系含水量明显增加。（2）黄花菜叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量随NaCl浓度提高均明显降低。（3）随NaCl浓度提高,黄花菜叶片丙二醛含量和POD活性逐渐显著增加;抗坏血酸含量在胁迫后20 d明显增加,25 d时呈先增加后降低的变化趋势,并在150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下达到最大值;SOD活性在处理后10 d先增加后降低,在200 mmol·L^-1 NaCl处理下达到最大值,15 d后随NaCl浓度提高而显著增加。（4）随NaCl浓度提高,叶片脯氨酸含量逐渐显著增加,可溶性糖含量明显降低,可溶性蛋白含量在短期内逐渐增加,在胁迫15 d后呈先增加后降低的变化趋势,在150 mmol·L^-1 NaCl下达到最大值。研究发现,NaCl胁迫对黄花菜叶片光合色素合成的抑制和过氧化伤害程度均随浓度增加而增大;植株自身抗氧化能力和渗透调节能力在盐胁迫下明显提高,一定程度上缓解了盐胁迫对其植株的伤害,但仍不足以消除胁迫带来的不利影响,使得黄花菜植株生长受到显著抑制;黄花菜对NaCl胁迫的耐性较强,植株在250 mmol·L^-1高盐胁迫下仍能存活。     

NaHCO3胁迫对三色堇生长及抗逆生理特性的影响

以三色堇实生苗为材料,设置不同浓度的NaHCO₃［0(CK)、25、50、100、150和200 mmol·L^-1］处理,在胁迫后第7天和第14天分别测定各处理幼苗叶片的渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量以及株高生长量,探讨三色堇对NaHCO₃胁迫的生理响应机制。结果表明：(1)三色堇株高生长量在NaHCO₃浓度小于等于50 mmol·L^-1时较CK显著增加,在100 mmol·L^-1时与CK相近,在大于100 mmol·L^-1时较CK显著降低。(2)各浓度处理三色堇叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(Pro)含量在胁迫第7天均显著高于CK;而胁迫第14天时,各浓度处理的SS含量、50 mmol·L^-1处理的SP含量以及150、200 mmol·L^-1处理的Pro含量仍显著高于CK。(3)胁迫第7天时,三色堇叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性在各胁迫浓度下较CK均显著增强,但其过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均无显著变化;胁迫第14天时,各浓度处理的CAT活性、50 mmol·L^-1处理的POD活性以及100、150 mmol·L^-1处理的SOD活性均显著高于相应CK。(4)在NaHCO₃胁迫过程中,三色堇叶片MDA含量均随着胁迫浓度增加而逐渐增加,且均显著高于CK。(5)三色堇叶片的叶绿素含量在胁迫第7天时均无显著变化,胁迫第14天时也仅在150或者200 mmol·L^-1处理下较CK显著降低。研究发现,三色堇植株能耐受小于等于100 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫,NaHCO₃对株高生长有低浓度促进、高浓度抑制的剂量效应;三色堇在NaHCO₃胁迫期间能够通过增加渗透调节物质含量、增强抗氧化酶活性来缓解胁迫诱导的过氧化伤害,一定程度上提高了幼苗的耐受能力。     

矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊吸Cd潜力影响

盆栽试验研究土壤不同施Cd水平(0、5、20、50μg/g)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊根系侵染率、植株生物量及Cd吸收与分配的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌显著提高Cd胁迫下万寿菊的根系侵染率和植株生物量;随着施Cd水平提高,各处理植株Cd浓度显著增加。各施Cd水平下万寿菊地上部Cd吸收量远远高于根系Cd吸收量,在土壤施Cd量达到50μg/g时,接种处理地上部Cd吸收量是根系的3.48倍,对照处理地上部Cd吸收量是根系的1.67倍;同一施Cd水平下接种处理植株Cd吸收量要显著高于对照。总体上,试验条件下污染土壤中分离的丛枝菌根真菌促进了万寿菊对土壤中Cd的吸收,并在一定程度上增加Cd向地上部分的运转,表现出植物提取的应用潜力。     

叶施NO对NaCl胁迫下红砂幼苗叶片和根系中氮代谢酶及营养物质的影响

以当年生红砂(Reaumuria soongorica)幼苗为材料,采用盆栽实验,考察叶面喷施不同浓度(0、0.01、0.10、0.25、0.50、1.00 mmol·L^-1)NO供体硝普钠 (SNP) 对NaCl(300 mmol·L^-1)胁迫下红砂根、叶中可溶性蛋白、游离氨基酸和硝态氮含量,以及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、硝酸还原酶(NR)活性的影响,并采用主成分分析和隶属函数法筛选NO对NaCl胁迫缓解效应的氮代谢指标和最佳NO浓度,以探讨外源NO对NaCl 胁迫下红砂缓解效应的氮代谢响应机制。结果表明：(1)在300 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理下,红砂幼苗根、叶中可溶性蛋白、硝态氮含量以及GS、GOGAT、NR活性均比对照显著下降。(2)外源NO能显著提高盐胁迫下红砂叶、根中GS、GOGAT、NR活性和硝态氮含量,增加根中可溶性蛋白和游离氨基酸含量。(3)NR和GOGAT活性可用于评价NO对NaCl胁迫下红砂幼苗的缓解作用,外源NO(SNP)对红砂幼苗在NaCl胁迫下的缓解效果强弱表现为0.25 mmol·L^-1> 0.50 mmol·L^-1> 0.10 mmol·L^-1> 1.00 mmol·L^-1> 0.01 mmol·L^-1。研究发现,300 mmol·L^-1 NaCl胁迫显著抑制了红砂幼苗氮代谢,外源NO(SNP)有助于提高盐胁迫下红砂NR活性,加快硝态氮转化为铵态氮,促进红砂叶片和根中GS/GOGAT对转化物的同化,从而增强红砂幼苗的耐盐性,并以0.25 mmol·L^-1SNP处理时缓解作用最佳;NR和GOGAT活性可作为NO缓解盐胁迫的评价指标。     

外源水杨酸改善Cd胁迫下路易斯安娜鸢尾的生长和养分吸收

采用Hoagland溶液培养,研究了外源水杨酸(SA)预处理对镉(Cd)胁迫下路易斯安娜鸢尾生物量、含水量、光合作用、根系活力、Cd积累、矿质养分吸收和抗氧化酶活性的影响.结果表明： Cd胁迫下,SA预处理的植株根叶干质量、根系活力和净光合速率提高.与单独Cd处理相比,SA预处理后的胁迫植株Cd含量无明显变化,而叶片N、P、S含量显著提高,K含量显著下降,根部抗氧化酶活性显著提高.表明SA预处理可明显缓解路易斯安娜鸢尾的Cd伤害,其原因不在于减少Cd吸收量而是提高了对Cd的抗性,矿质元素的吸收积累调节和根部抗氧化酶活性的提高是其毒害缓解的重要原因.     

Cr6+对不同生育期甜高粱生物量的影响及其器官形态分布

以甜高粱为材料,采用水培和盆栽试验,研究不同浓度Cr⁶⁺胁迫对甜高粱生物量、器官、亚细胞分布和不同提取态提取物质量分数变化规律的影响。结果表明：（1）水培试验中,与对照相比,低浓度处理（0.5 mmol·L^-1）促进了苗期甜高粱总干质量,根冠比和耐性指数均升高;而中（1.0 mmol·L^-1）、高（1.8 mmol·L^-1）浓度下地上部和根部干质量显著降低（P＜0.05）,根冠比上升,耐性指数下降。盆栽试验,拔节期和灌浆期甜高粱生物量在低质量分数处理（15 mg·kg^-1）下无显著变化,在中（45 mg·kg^-1）、高（75 mg·kg^-1）质量分数下影响趋势与苗期相同。（2）水培苗期对照中根部和地上部Cr的亚细胞中分布为：F3（可溶部分）＞F2（细胞器及膜部分）＞F1（细胞壁及残渣）,但3种组分差别不大;在中浓度Cr⁶⁺胁迫下均为：F1＞F3＞F2。（3）对照中,苗期根部及地上部不同提取态提取物以80%乙醇和去离子水提取态占优势,而在中浓度Cr⁶⁺胁迫下以HAc提取态和HCl提取态的提取物占比率最大。（4）Cr⁶⁺处理下,苗期甜高粱地上部和根部Cr质量分数均有显著增加（P＜0.05）,根部对Cr有很强的滞留作用;拔节期Cr质量分数和积累量顺序均为根＞茎＞叶片,灌浆期均为根＞茎＞叶片＞籽粒,且各器官灌浆期Cr质量分数和积累量略高于拔节期。甜高粱根部对Cr的吸收积累,细胞壁吸附,在体内以难溶性磷酸和草酸盐类存在,是甜高粱耐Cr⁶⁺的主要机制。     

镉胁迫对矮牵牛种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

采用营养液培养的方法研究了不同浓度镉Cd（0、1、2和4 mmol·L^-1）处理对矮牵牛（Petunia hybrida）种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响。结果发现：与对照相比,较低浓度（1 mmol·L^-1）Cd处理下矮牵牛种子萌发和幼苗生长均显著被抑制,当Cd浓度增至4 mmol·L^-1时完全抑制了矮牵牛种子的萌发。Cd胁迫在低浓度时激活矮牵牛幼苗叶片过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性,而高浓度产生抑制效应;抗坏血酸过氧化物酶（APX）和超氧化物歧化酶（SOD）活性与对照相比均显著升高,丙二醛（MDA）含量无显著变化。不同浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)的加入使4 mmol·L^-1 Cd胁迫下矮牵牛幼苗叶片POD和APX活性增加,但不影响SOD和CAT活性;此外,6 mmol·L^-1 EDTA使Cd胁迫下矮牵牛幼苗叶片中MDA含量增加。结果表明,Cd胁迫抑制矮牵牛种子萌发和幼苗生长,却使幼苗叶片POD、CAT和APX活性增加,EDTA的加入能够进一步提高Cd胁迫幼苗POD和APX活性。因此,矮牵牛幼苗在Cd胁迫下具有较强的抗氧化损伤的能力。     

硅对镉胁迫下红树白骨壤酚类代谢的影响

采用水培方式研究硅对重金属镉胁迫下白骨壤幼苗酚类代谢影响,探讨硅对白骨壤耐受重金属胁迫的影响,结果表明,低浓度镉胁迫(Cd 0.5 mg·L-1)下,随着外源硅的增加,叶片和根系丙二醛含量降低,但Si 50 mg·L-1处理中各器官总酚含量最高,硅对各器官单宁含量影响不显著;高浓度镉(Cd 5 mg·L-1)导致白骨壤叶片和根系膜脂过氧化,使得丙二醛含量显著高于对照,外源硅的添加显著降低了白骨壤叶片和根系丙二醛积累,Si 100mg·L-1显著增加了各器官中总酚含量和单宁含量,根系丙二醛含量与根系总酚含量呈显著负相关,叶片丙二醛含量与叶片单宁含量呈显著负相关,表明硅显著刺激高镉胁迫下白骨壤植物组织中酚类物质代谢,增加根系和叶片的抗氧化性,进而增加白骨壤对镉的耐受性。     

茉莉酸甲酯对牛膝生长及主要药用成分积累的影响

不同浓度的外源茉莉酸甲酯(Me JA)对牛膝生长及其主要药用成分齐墩果酸和蜕皮甾酮均有不同的影响。该文采用不同浓度的Me JA分别浸种处理牛膝种子:0(对照)、0.1 mmol·L-1(T1)、0.15 mmol·L-1(T2)、0.2 mmol·L-1(T3)、0.25 mmol·L-1(T4),对照(CK)以同体积的蒸馏水浸泡。取浸种处理后生长培养60 d的牛膝植株,测定牛膝的株高、根长、地上及地下部分的生物量;取牛膝的叶及根,HPLC法测定其齐墩果酸和蜕皮甾酮的含量,研究Me JA对牛膝生长及主要药用成分齐墩果酸和蜕皮甾酮积累的影响。结果表明:0.15 mmol·L-1Me JA浸种处理,对牛膝生长及生物量的促进作用最佳,其株高、根长、地上部分鲜重及根鲜重分别比对照显著升高43.9%、38.7%、26.4%、64.0%(P0.05);0.15 mmol·L-1Me JA处理,对牛膝的根和叶中齐墩果酸的积累作用最佳,分别比对照组显著增加了114.3%和60%(P0.05);0.25 mmol·L-1Me JA处理,对牛膝根中蜕皮甾酮的积累最佳,比对照高出90.3%(P0.05),却不利于根和叶中齐墩果酸的积累,并可抑制叶中蜕皮甾酮的形成。说明0.15 mmol·L-1Me JA浸种处理对牛膝的生长及其根和叶中齐墩果酸的积累作用最佳,并能显著促进根中蜕皮甾酮的积累,有利于牛膝药材产量和品质的提高。     

中国沙棘幼苗对土壤镉生理耐性和富集转运特征的性别差异

为探究中国沙棘对土壤镉(Cd)胁迫的性别响应差异,该研究以中国沙棘2年生幼苗为材料,利用盆栽试验研究在不同浓度Cd处理下(0(CK)、25、50、100和200 mg·kg^-1)雌、雄株幼苗的生长、叶片生理特性以及Cd富集特征的差异。结果表明：(1)Cd处理下中国沙棘幼苗雌、雄株的株高和基径生长以及各器官生物量均表现出低浓度(<50 mg·kg^-1)促进,高浓度(> 100 mg·kg^-1)抑制的现象;低浓度Cd处理下雌株的株高、基径增长率和生物量的增幅均高于雄株;高浓度Cd处理下(200 mg·kg^-1)雄株株高增长率、叶生物量和总生物量分别较CK显著降低,而雌株均未显著下降。(2)随着Cd浓度升高,雌、雄株叶片光合色素含量和抗氧化酶活性呈先升后降的变化趋势,丙二醛(MDA)和渗透调节物质含量呈上升趋势;Cd浓度为50～200 mg·kg^-1时,雌株叶片的光合色素含量、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量均高于雄株,而MDA含量始终低于雄株。(3)随着Cd浓度升高,雌、...     

锰胁迫下盐肤木锰富集及生理响应特征

为揭示盐肤木(Rhus chinensis)锰积累特征与耐受机制,该研究通过盆栽试验方法,分析0(CK)、1、5、10和20 mmol·L^-1Mn²⁺胁迫对半年生盐肤木幼苗生长、生理生化特征及其锰富集特征的影响。结果表明：(1)盐肤木在Mn²⁺浓度为0~10 mmol·L^-1条件下生长发育状况良好,且在5 mmol·L^-1Mn²⁺处理下叶片舒展,叶片颜色较深,生长最佳,而在20 mmol·L^-1Mn²⁺条件下部分叶片出现褐色斑点、萎蔫卷边的现象;随着Mn²⁺浓度的升高,盐肤木幼苗的生物量呈先升高后下降的趋势,并在5 mmol·L^-1Mn²⁺胁迫时最高。(2)随着Mn²⁺浓度的升高,盐肤木叶片中光合色素含量呈先升后降的趋势,且在Mn²⁺浓度为5 mmol·L^-1时达到峰值。(3)随着Mn²⁺浓度的升高,盐肤木幼苗叶片SOD、POD和CAT活性以及可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量均呈先增加后下降的趋势,且多在Mn²⁺浓度为10 mmol·L^-1时达到峰值,而其MDA含量随着Mn²⁺浓度的升高逐渐增加。(4)随着Mn²⁺浓度的升高,盐肤木地上部和地下部锰含量及总锰含量均逐渐增加,其锰生物富集系数下降且均大于1,其转运系数则呈增加的趋势且均小于1。研究发现,盐肤木具有较强的锰富集、转运能力与锰耐受能力,属于锰根部囤积型耐重金属植物,它主要通过积累渗透调节物质、增强抗氧化酶活性以及在根部囤积锰的方式来应对锰胁迫。     

香蒲对不同浓度Pb~(2+)胁迫的生理应答及其细胞超微结构变化

通过室内水培试验,研究了不同浓度Pb2+(0、0.25、0.50、1.00和2.00mmol·L-1)胁迫对东方香蒲根和叶中Pb含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性以及亚细胞结构的影响。结果显示:(1)随着外源Pb2+浓度的增加,Pb在香蒲根和叶中的积累量均显著高于对照,且Pb在根中的含量明显高于叶中,并与外源Pb2+浓度呈显著正相关关系。(2)香蒲叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量随着外源Pb2+浓度的增加呈先升后降趋势,均在处理浓度为0.50mmol·L-1时达到峰值。(3)胁迫处理叶片的MDA含量与对照相比变化不显著,但根中MDA含量呈显著下降趋势。(4)叶片中SOD活性在1.00mmol·L-1 Pb2+处理时达到峰值,然后下降,但始终高于对照,CAT和POD活性则均低于对照组;根中SOD活性除1.00mmol·L-1 Pb2+处理组外均显著低于对照组,CAT和POD活性分别在0.25和0.50mmol·L-1 Pb2+处理时达到峰值,然后随处理Pb2+浓度升高而下降。(5)电镜观察发现,Pb2+胁迫使香蒲叶细胞中叶绿体被膜破裂,类囊体膨胀、破损;根和叶细胞中的线粒体被膜均破裂、内腔空泡化,细胞核核膜破损、核仁消失、染色质凝集。研究表明,Pb2+胁迫致使东方香蒲根、叶生理代谢失衡,亚细胞结构出现不可逆的损伤,这为从分子水平研究Pb2+作用的具体机理以及香蒲在重金属污染修复中的应用提供了依据。     

NaCl处理对西伯利亚白刺幼苗生长及离子平衡的影响

以1年生西伯利亚白刺水培幼苗为材料,研究了不同浓度NaCl(0、200、400mmol·L~(-1))处理对幼苗生长及不同器官(根、茎、叶)中Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的吸收、运输与分配的影响,探讨西伯利亚白刺的盐适应机制。结果表明:(1)200mmol·L~(-1) NaCl处理促进了西伯利亚白刺幼苗的生长及叶片肉质化程度,400mmol·L-1 NaCl处理显著抑制其生长。(2)随着NaCl处理浓度的升高,西伯利亚白刺幼苗根、茎、叶中Na~+含量显著增加,且叶中Na~+含量显著高于茎和根中;根系中K~+含量显著增加;根、茎、叶中Ca~(2+)、Mg~(2+)含量在200mmol·L~(-1) NaCl处理下保持平稳或上升,而在400mmol·L-1 NaCl处理下显著下降。(3)各器官中K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+和Mg~(2+)/Na~+比值总体随NaCl处理浓度的升高呈下降趋势,且根部离子比值始终高于叶片和茎。(4)随着NaCl处理浓度的升高,西伯利亚白刺幼苗根-茎SK,Na显著下降,而根-茎SCa,Na、SMg,Na及茎-叶SK,Na、SCa,Na、SMg,Na逐渐提高。研究发现,西伯利亚白刺的盐适应机制主要是通过植株的补偿生长效应及叶片对Na~+的聚积作用实现的,同时也与根系对K~+的扣留及茎叶对K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)选择性运输能力增强有关。     

土壤不同镉水平对马缨丹生长及其抗氧化酶活性的影响

采用盆栽试验方法,分别设置0(对照,不添加镉)、30、60、90、120、150、180、210mg·kg-1共8个土壤镉处理水平,研究土壤不同镉水平对马缨丹(Lantana comara L.)生长及其抗氧化酶活性的影响,以探讨马缨丹对镉胁迫的生理响应机制。结果显示:(1)随着土壤镉处理浓度的升高,马缨丹干重呈先升高后降低的趋势,30mg·kg-1镉处理能促进植株的生长,而浓度高于60mg·kg-1时显著抑制马缨丹的生长。(2)马缨丹叶片和根系中O-·2产生速率、H2O2和MDA含量及电解质渗漏率均随土壤镉处理浓度的升高和胁迫时间的延长逐渐升高,胁迫90d时,叶片和根系中O-·2产生速率、H2O2和MDA含量及电解质渗漏率分别在镉浓度高于60和30mg·kg-1时显著低于对照。(3)叶片和根系抗氧化酶SOD、POD、APX和CAT活性随着土壤镉处理浓度的增加大体呈先升高后降低的趋势,并在镉浓度分别高于90和60mg·kg-1时,叶片和根系抗氧化酶活性显著低于对照。研究表明,低浓度镉处理土壤能促进马缨丹植株生长,而高浓度镉处理土壤显著降低了马缨丹体内抗氧化酶活性,导致活性氧大量积累,引起严重的膜脂过氧化伤害,从而显著抑制马缨丹植株的生长。     

镉胁迫下紫花苜蓿幼苗内源一氧化氮和活性氧的生成

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,研究了不同浓度镉(Cd)胁迫下紫花苜蓿根、茎和叶内源一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)的生成机制以及根系活力的变化.结果表明:在0~2.0 mmol·L-1范围内,随着Cd浓度的增加,幼苗内NO含量呈现先升高后降低的趋势,最后可维持在略高或持平于对照的水平.幼苗内一氧化氮合成酶(NOS)活性、硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸根离子(NO2-)含量和类胡萝卜素(Car)含量的变化与NO含量变化规律相似却又不全相同.NOS和NR是影响幼苗茎中NO含量的主要因素,NOS、NO2-和NR则是影响叶中NO含量的主要因素,而根中NO含量主要与NOS活性和NO2-含量有较大相关性.随着Cd浓度的增加,幼苗内过氧化氢(H2 O2)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O-2·)含量和相对电导率(REC)呈现显著升高趋势,说明高浓度的Cd处理会使ROS大量积累,细胞膜遭破坏,细胞质外流,进而引发膜脂过氧化.随着Cd浓度的增加,紫花苜蓿根系活力的变化为先升高后降低,指示了低浓度Cd处理会促进植物代谢,增强其生命力;而高浓度Cd会致使植株代谢受抑制,细胞受损害.NO和ROS的相关性不大,说明二者虽同为自由基,但它们产生和变化方式大有差别.     

Effect of soil cadmium application and pH on growth and cadmium accumulation in roots, leaves and fruit of strawberry plants (Fragaria × ananassa Duch.)

Three strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) cultivars Rainier, Totem and Selva were grown under greenhouse conditions in a Parkhill sandy loam soil with a background DTPA-extractable Cd concentration of 0.18 mg kg^-1 and a pH of 5.1. Experimental treatments included combinations of 4 Cd applications (0, 15, 30 and 60 mg Cd kg^-1 soil) applied as CdSO₄ and 2 soil pH values 5.1 and 6.8. Both the application of Cd and pH of the soil significantly affected plant growth, yield and Cd accumulation in plant tissue anf fruit. Although roots accumulated the highest concentrations of Cd of all plant parts investigated, increased soil Cd application reduced leaf weight more than root weight. In general, yield of strawberries was decreased by an increase in amount of soil-applied Cd, however the yield response varied among cultivars. At 60 mg Cd kg^-1 soil, yield of Rainier cultivar was reduced to 17.6% of control plants. Over 90% of total Cd taken up by plants grown in Cd-treated soil accumulated in roots, regardless of the Cd level in the soil. Root Cd concentrations ranged from 2.6 mg kg^-1 (control plants) to 505.7 mg kg^-1 (Totem plants grown in soil at highest Cd and a soil pH 5.1) and were directly related to soil Cd concentrations. Cd translocation from roots to leaves and fruit was very limited, resulting in a maximum Cd concentration in root leaf tissue of 10.2 mg kg^-1. Accumulation of Cd in fruit was found to correlate well with leaf Cd, although even at the highest amount of applied Cd, fruit Cd concentration did not exceed 700 g kg^-1 of fresh weight.Contribution no. 951     

Cd AND Zn TOLERANCE AND ACCUMULATION BY SEDUM JINIANUM IN EAST CHINA

Field survey, hydroponic culture, and pot experiments were carried out to examine and characterize cadmium (Cd) and zinc (Zn) uptake and accumulation by Sedum jinianum, a plant species native to China. Shoot Cd and Zn concentrations in S. jinianum growing on a lead/Zn mine area reached 103–478 and 4165–8349 mg kg^?1 (DM), respectively. The shoot Cd concentration increased with the increasing Cd supply, peaking at 5083 mg kg^?1 (DM) when grown in nutrient at a concentration of 100 μmol L^?1 for 32 d, and decreased as the solution concentration increased from 200 to 400 μmol L^?1. The shoot-to-root ratio of plant Cd concentrations was > 1 when grown in solution Cd concentrations ≤ 200 μmol L^?1. Foliar, stem, and root Zn concentrations increased linearly with the increasing Zn level from 1 to 9600 μmol L^?1. The Zn concentrations in various plant parts decreased in the order roots > stem > leaves, with maximum concentrations of 19.3, 33.8, and 46.1 g kg^?1 (DM), respectively, when plants were grown at 9600 μmol Zn L^?1 for 32 d. Shoot Cd concentrations reached 16.4 and 79.8 mg kg^?1 (DM) when plants were grown in the pots of soil with Cd levels of 2.4 mg kg^?1 and 9.2 mg kg^?1, respectively. At soil Zn levels of 619 and 4082 mg kg^?1, shoot Zn concentrations reached 1560 and 15,558 mg kg^?1 (DM), respectively. The results indicate that S. jinianum is a Cd hyperaccumulator with a high capacity to accumulate Zn in the shoots.     

Influence of external zinc and phosphorus supply on Cd uptake by rice (Oryza sativa L.) seedlings with root surface iron plaque

Rice seedlings were grown in hydroponic culture to determine the effects of external Zn and P supply on plant uptake of Cd in the presence or absence of iron plaque on the root surfaces. Iron plaque was induced by supplying 50 mg l⁻¹ Fe²⁺ in the nutrient solution for 2 day. Then 43-day-old seedlings were exposed to 10 μmol l⁻¹ Cd together with 10 μmol l⁻¹ Zn or without Zn (Zn–Cd experiment), or to 10 μmol l⁻¹ Cd with 1.0 mmol l⁻¹ P or without P (P–Cd experiment) for another 2 day. The seedlings were then harvested and the concentrations of Fe, Zn, P and Cd in dithionite–citrate–bicarbonate (DCB) extracts and in roots and shoots were determined. The dry weights of roots and shoots of seedlings treated with 50 mg l⁻¹ Fe were significantly lower than when no Fe was supplied. Adsorption of Cd, Zn and P on the iron plaque increased when Fe was supplied but Cd concentrations in DCB extracts were unaffected by external Zn or P supply levels. Cd concentrations in shoots and roots were lower when Fe was supplied. Zn additions decreased Cd concentrations in roots but increased Cd concentrations in shoots, whereas P additions significantly increased shoot and root Cd concentrations and this effect diminished when Fe was supplied. The percentage of Cd in DCB extracts was significantly lower than in roots or shoots, accounting for up to 1.8–3.8% of the plant total Cd, while root and shoot Cd were within the ranges 57–76% and 21–40% respectively in the two experiments. Thus, the main barrier to Cd uptake seemed to be the root tissue and the contribution of iron plaque on root surfaces to plant Cd uptake was minor. The changes in plant Cd uptake were not due to Zn or P additions altering Cd adsorption on iron plaque, but more likely because Zn or P interfered with Cd uptake by the roots and translocation to the shoots.