四种北方阔叶树种苗木对土壤镉胁迫的生长反应与抗性比较

采用盆栽方法,研究了4种北方阔叶树种茶条槭、山梨、五角槭和山荆子一年生苗木对土壤镉胁迫的生长反应和抗性.采用土壤和风化砂混合物作为栽培基质,设计5种土壤镉浓度梯度处理(对照、10、50、100、200mg·kg^-1).结果表明,低浓度处理(≤50mg·kg^-1)刺激各树种苗木的地径、树高生长,其中茶条槭在10mg·kg^-1处理下地径和苗高增加幅度最大,分别为对照的135.8%和146.0%;随着镉处理浓度的增加,地上部生长量下降,茶条槭在最高浓度处理下,生长量降低最大,地径和苗高仅分别为对照的241%和280%.叶片和新枝生物量变化存在较大种间差异,茶条槭和山梨在低浓度处理时总体上表现增加;山荆子新枝生物量增加,叶生物量减少;五角槭表现一致减少.最高浓度处理时,叶和新枝生物量受影响最大的是茶条槭,分别为对照的4.6%和7.3%;其次为五角槭,分别为对照的5.7%和7.9%;山梨和山荆子受影响的幅度相对较小.新根生物量除山梨外,其它3个树种苗木的生物量表现一致下降,其中下降幅度以茶条槭最大,最高浓度处理仅为对照的2.3%.山梨在低浓度处理下,新根生物量有所增加,分别为对照的125.5%和117.1%.     

重金属铅离子(Pb2+)对两株螺旋藻生长影响的研究

以来自两个不同企业产业化的螺旋藻作为出发藻株A、藻株B,从生物量、藻胆蛋白、可溶性蛋白、半数致死浓度4个方面研究藻株对重金属铅离子(Pb2+)的耐受性,为解析耐受机理积累研究基础。实验结果表明,两株藻对Pb2+的耐受性存在明显差异,藻株B比藻株A对铅的耐受性强。藻株A:Pb2+浓度低于1 mg/L,促进其生长;Pb2+浓度为10～40 mg/L,对其无明显影响;Pb2+浓度大于50 mg/L时,抑制其生长;Pb2+浓度为100 mg/L,藻丝体降解死亡;96 h半数致死浓度(EC50)为61.66 mg/L。藻株B:Pb2+浓度低于20 mg/L,对其无明显影响;Pb2+浓度为20 mg/L,促进其生长;Pb2+浓度大于50 mg/L,抑制其生长;Pb2+浓度为100 mg/L,藻丝体降解死亡;96 h半数致死浓度(EC50)为72.44 mg/L。当Pb2+浓度为20 mg/L时,藻蓝蛋白(PC)和水溶性蛋白均具有较高的积累量,与其正常生长情况相似。     

铅对山西省路域优势草本植物生长的影响及铅累积特征

采用温室盆栽试验,研究了不同浓度铅(0、500、1000、1500mg.kg-1)对14种山西省路域优势草本植物生长的影响及其铅吸收积累特征.结果表明:在14种草本植物中,随着铅浓度的增大,反枝苋和高丹草表现出明显的中毒症状,其他12种植物的株高和生物量与对照相比均无显著降低,表现出对铅污染具有一定的耐受性;藜和新麦草植株的地上部铅含量最低,各浓度铅处理下平均值分别为12.70和11.33mg.kg-1,地上部与根的铅含量比(S/R)最低,分别为0.12和0.10,表明二者为低积累植物,可用于铅污染土壤的植被恢复;红叶苋和绿叶苋植株地上部的铅迁移量最高,1500mg.kg-1铅处理下每百株铅迁移总量分别为53.37和45.29mg,可作为修复铅污染土壤的先锋植物.     

染料木素对铅诱导的PC12 细胞毒性的抑制效应研究

目的:探讨染料木素对铅诱导的细胞毒性的影响。方法:PC12细胞分为对照组、染铅组、染料木素组以及铅加染料木素组;MTT实验检测细胞活力的改变,流式细胞仪检测细胞凋亡水平的变化,荧光探针检测线粒体形态的改变,Western blot方法检测线粒体融合分裂相关蛋白表达水平的变化。结果:铅可诱导PC12细胞活力的下降以及细胞凋亡率的显著增高,染料木素可抑制铅的这些毒性效应。与此同时,铅可诱导线粒体形态的损伤性改变,线粒体融合减少,分裂增多;而加入染料木素之后,线粒体损伤程度显著下降,线粒体分裂减少,融合增多。此外,线粒体融合相关蛋白Mfn2的水平在铅暴露后显著下降,而线粒体分裂相关蛋白Drp1的水平在铅暴露后显著升高,染料木素干预后均有所恢复。结论:染料木素可抑制铅诱导的PC12细胞毒性,其作用可能与其对线粒体融合分裂过程的干预有关。     

谷子幼苗对土壤铅、铬的生长响应及吸收积累的差异性

采用盆栽土培试验,研究了谷子幼苗对土壤中不同含量铅（Pb）、铬（Cr）的生长响应和吸收积累的差异性。结果表明,在所试浓度（50～800 mg·kg^-1）范围内,Pb、Cr在谷子幼苗地上部和地下部的积累量存在较大差异,幼苗重金属的吸收富集和转运系数均为Pb大于Cr、Pb、Cr胁迫对幼苗生物量的影响表现为低浓度的促进和高浓度的抑制作用,但Cr对生物量的影响比Pb更强。相同处理条件下,幼苗茎叶中可溶性蛋白质、DNA含量和增色效应对Pb、Cr的响应也有明显差别,Cr对幼苗的生理毒性和DNA损伤效应的作用强度大于Pb。     

海南热带雨林土壤中胡敏酸对Pb2+、Cu2+的吸附解吸特性研究

重金属元素在土壤-溶液界面的吸附反应深刻地影响重金属行为及其生态风险。以热带次生雨林土壤中提取的胡敏酸为材料, 采用傅立叶红外光谱、扫描电镜等技术对胡敏酸进行了表征, 通过批量吸附实验研究了胡敏酸对铅、铜的吸附特性, 通过连续解吸方法研究了在不同浓度下饱和吸附的胡敏酸对重金属吸附的形成过程。结果表明, 胡敏酸的腐殖化系数较高, 阳离子交换量为52.84 mmol·g-1, 表面含有羧基和酚羟基官能团。胡敏酸对铜的吸附符合准二级动力学模型, 对铅的吸附符合准一级动力学方程; Langmuir 模型能够更好地描述单一和复合污染条件下胡敏酸对Pb2+的等温吸附行为, Freundlich 模型能够更好的描述单一和复合污染条件下胡敏酸对Cu2+的等温吸附行为。通过连续解吸实验发现, 胡敏酸对铅的吸附过程中4种结合方式的先后饱和顺序为: 物理吸附、络合、离子交换和氢键结合。胡敏酸对铜的吸附过程中4种结合方式的先后饱和顺序为: 络合、氢键结合、离子交换和物理吸附。     

外源铁对铅污染土壤中宽叶香蒲铅积累的影响

采用温室盆栽方法,研究添加外源铁对不同铅浓度(0、100、500和1000 mg·kg^-1)污染土壤中宽叶香蒲铅积累的影响.结果表明： 各铅浓度条件下,与添加100 mg Fe·kg^-1相比,添加500 mg Fe·kg^-1处理的宽叶香蒲地上部和根的铅含量均增高.土壤铅浓度为1000 mg·kg^-1时,添加500 mg Fe·kg^-1处理根的铅含量比100 mg Fe·kg^-1处理增加33.7%,地上部铅含量增加50.5%.添加500 mg Fe·kg^-1处理的根际土壤中可交换态铅比100 mg Fe·kg^-1处理增加77.0%～114.6%.除500 mg·kg^-1铅浓度外,各铅浓度条件下添加500 mg Fe·kg^-1理根干质量均显著低于100 mg Fe·kg^-1处理.在铅污染的湿地环境中添加适量铁可以提高铅的有效性,促进铅积累.     

变铅青链霉菌体内游离胞嘧啶的发现及检测

【背景】胞嘧啶(cytosine,C)是核酸分子4种基本碱基之一。胞嘧啶首先是以胞苷三磷酸 (cytosine triphosphate,CTP)的形式合成,在核酸基础代谢中没有形成游离胞嘧啶的特定途径。杀稻瘟菌素(blasticidin S,BS)和谷氏菌素生物合成途径均以游离的胞嘧啶为前体,前者的生物合成基因簇中包含一个能水解胞苷单磷酸(cytidine monophosphate,CMP)生成胞嘧啶的水解酶BlsM,后者的生物合成基因簇及其产生菌的基因组中均没有这个水解酶对应的同源蛋白。【目的】检测不同细菌中是否普遍存在游离的胞嘧啶,探究是否存在能产生游离胞嘧啶的同工酶或新途径。【方法】在BS异源表达菌株Streptomyces lividans WJ2中敲除blsM,高效液相色谱(HPLC)检测突变株和WJ2发酵产物;液相色谱-质谱联用(LC-MS)检测10个经过分级纯化的微生物细胞裂解液上清中是否存在游离的胞嘧啶。【结果】突变株WJ2?blsM菌株仍能合成杀稻瘟菌素,但各组分产量与WJ2菌株相比均明显降低;除了变铅青链霉菌,在10株被检测的菌株中,金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、地中海拟无枝酸菌(Amycolatopsis mediterranei)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)也检测到了含量较高的游离胞嘧啶。【结论】WJ2?blsM菌株仍具有产生BS的能力,说明野生型Streptomyces lividans菌株内存在一种未曾发现的游离胞嘧啶的产生方式,可以满足次级代谢的需求。另外,不同微生物中游离胞嘧啶的含量不同。     

胞外三磷酸腺苷对铅胁迫下植物细胞损伤和过氧化氢及其清除酶水平的调节

细胞外三磷酸腺苷（extracellular adenosine-5'-triphosphate）是植物细胞的重要信号分子。以烟草悬浮细胞BY-2（Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2）为材料,探讨了胞外三磷酸腺苷对铅胁迫下细胞损伤、H₂O₂（过氧化氢）含量及H₂O₂清除酶活性的影响。结果显示,随着Pb（NO₃）₂浓度的不断提高（30~400 μmol·L^-1）,细胞外三磷酸腺苷含量呈现出逐渐下降的趋势,但胞内三磷酸腺苷含量及细胞的受损伤程度逐渐增大;同时,H₂O₂含量和过氧化氢酶的活性均有所上升,并在200 μmol·L^-1 Pb（NO₃）₂处理下达到最大值,而过氧化物酶的活性则不断降低。较之Pb（NO₃）₂胁迫下的细胞,对Pb（NO₃）₂胁迫的细胞加入外源三磷酸腺苷使得细胞受损伤程度显著降低,H₂O₂含量减少,过氧化氢酶活性减弱,而过氧化物酶活性增强。实验结果表明,Pb（NO₃）₂胁迫诱导的植物细胞损伤和H₂O₂及其清除酶水平的变化能受到细胞外三磷酸腺苷水平的调节。     

云南不同土壤铅背景值下大叶茶种群对铅的吸收积累特征及其遗传分化

在具有不同土壤铅(Pb)背景值的云南大叶茶主产区,分析了11个大叶茶种群（简写为P1, P2, …… P11）所在地的土壤Pb含量,相应各种群的老、嫩叶Pb含量和富集系数,并利用ISSR分子标记研究了这些种群的遗传特征,以期认识不同大叶茶种群在不同Pb背景值下对Pb的吸收积累特征及其遗传分化状况。结果表明：（1）在本研究区域内,大叶茶种群间土壤Pb含量、老叶和嫩叶Pb含量、富集系数差异显著,土壤有效Pb、嫩叶Pb含量分别在0.78—15.20mg/kg和2.03—7.02 mg/kg之间,嫩叶Pb富集系数变化范围为0.001—0.24;种群内差异小,例如P6种群内嫩叶Pb含量在2.82—2.84 mg/kg之间,嫩叶Pb富集系数变幅为0.09—0.10。（2）筛选的10个ISSR引物扩增出81条带,平均多态位点百分率（PPB）为75.25%;Shannon’s指数（I）估算出种群间的变异为34.28%,利用POPGENE软件计算出种群间遗传分化系数GST为0.3116,分子方差分析（AMOVA）也显示种群间变异占35.37%（P<0.001）,表明不同种群的大叶茶出现了遗传分化。（3）UPGMA聚类分析发现,11个种群可分为5个类群,对Pb吸收累积能力高的与能力低的种群在聚类分析中存在明显分异;相关性分析表明,土壤有效Pb含量与PPB、I、Nei’s基因多样性指数（H）的 Pearson相关系数r分别为-0.633,-0.786,-0.581（P<0.05）,土壤有效Pb含量与大叶茶种群遗传多样性水平程度不同呈负相关。讨论分析认为,在土壤Pb高背景值条件下,部分大叶茶种群遗传多样性水平降低,不同种群对Pb的吸收累积能力存在明显差异,种群间出现了显著的遗传分化。对低铅富集的遗传分化现象的深入研究将可能为遴选拒吸收污染物的洁净种质、在污染条件下进行无公害生产提供新途径。