两种光照条件下白花泡桐幼苗对Pb胁迫的生理响应研究

分析全光照和50％光照条件下,不同浓度Pb对白花泡桐根生理特性的影响,以研究白花泡桐根对Pb胁迫的生理响应机制.结果显示:超氧阴离子产生速率、过氧化氢和丙二醛含量均随Pb浓度增加而上升,而且5o％光照条件下上升趋势要低于全光照条件.全光照条件下,SOD、CAT和APX活性随Pb浓度增加呈现先上升再下降的趋势,而POD活...     

芸苔素对铅胁迫下远志种子萌发和幼苗生长生理特征的影响

以远志(Polygala tenuifolia Willd.)为研究对象,采用3 mmol·L^-1醋酸铅溶液模拟铅胁迫,探讨两种处理方式(预浸种、拌种)不同浓度(0 ~100 μmol·L^-1)芸苔素(EBL)对远志种子萌发、幼苗生长、生理生化特性及铅含量的影响。结果表明：(1)远志种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗的胚芽长度、鲜重、干重在铅胁迫下显著降低,EBL预浸种和拌种处理可有效缓解远志种子和幼苗遭受铅胁迫的伤害且具有剂量效应。(2)在铅胁迫下,远志幼苗游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量随EBL浓度的增加而先升后降,它们在0.01 μmol·L^-1 EBL拌种处理下分别为 0 μmol·L^-1 EBL处理的1.99、2.31、1.95倍,且拌种处理影响较浸种处理更为显著。(3)在铅胁迫下,远志幼苗超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均随EBL浓度的增加而先上升后下降,且预浸种和拌种处理的酶活性均在0.01 μmol·L^-1 EBL浓度下最强。(4)在铅胁迫下,远志幼苗MDA和 H₂O₂含量均随着EBL浓度增加而先下降后上升,均与空白对照(CK)差异显著,且预浸种和拌种处理的含量均在0.01 μmol·L^-1 EBL浓度下最低。(5)远志种子和幼苗中Pb含量在铅胁迫处理后均大幅显著增加,拌种处理种子中铅含量增幅远大于浸种处理,而幼苗中铅含量增幅在两种处理间无显著差异;铅胁迫种子中铅含量在0.0001 μmol·L^-1 EBL预浸种处理后显著升高,在0.0001~1.0 μmol·L^-1 EBL拌种处理后显著降低,而幼苗中铅含量在各浓度EBL拌种和浸种处理后均显著升高,并均在0.01 μmol·L^-1 EBL处理下最高。研究发现,铅胁迫致使远志幼苗抗氧化酶防御系统受损,严重抑制了远志种子萌发及幼苗生长;适宜浓度(0.01 μmol·L^-1)EBL能通过调节铅胁迫下远志幼苗渗透调节物质含量、保护酶系统活性而有效缓解过氧化伤害,增强植株抵抗铅胁迫伤害的能力,显著促进种子萌发和幼苗生长,从而表现出较好的抗逆性,但却显著促进了幼苗中铅的积累。     

一株具有植物促生作用的重金属铅吸附菌的筛选与鉴定

【背景】随着工业化的发展,重金属污染逐渐成为主要的环境污染之一。微生物修复去除重金属污染成为近些年来新兴的修复方法,筛选开发具有良好修复功能的微生物菌株具有重要的现实意义。【目的】筛选具有促进植物生长作用的重金属修复菌株,为生物修复和植物促生等综合开发利用提供微生物资源。【方法】利用选择性培养基从淤泥中筛选重金属铅的抗性菌株,根据形态学观察、生理生化鉴定和16S rRNA基因序列分析对菌株进行分离鉴定,通过单因素分析不同培养条件对菌株生长的影响;采用原子吸收光谱法、比色法及平板对峙法等对菌株的重金属铅吸附率、无机磷溶解能力、吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)分泌及拮抗镰刀菌效果等进行分析。【结果】从污染严重的塘泥中筛选到一株对重金属铅有较好吸附率的菌株,在150 mg/L Pb²⁺浓度下,对Pb²⁺的吸附率达90%以上;初步鉴定该菌株为蜡样芽孢杆菌,命名为SEM-15;菌株还具有较好的溶解无机磷、分泌IAA及拮抗镰刀菌的能力;菌株生长适应性强,可以在pH 10.0的强碱性环境下生长,该菌株具有很好的重金属铅污染修复及促生防病的应用潜力。【结论】菌株SEM-15是一株具有植物促生作用的重金属铅吸附菌株,在重金属污染土壤联合植物修复的应用中可能具有较好的开发价值。     

氨肽酶PepN1在细胞外催化杀稻瘟菌素的成熟

【背景】肽核苷类抗生素杀稻瘟菌素(BlasticidinS,BS)生物合成途径的最后一步是亮氨酰杀稻瘟菌素(Leucylblasticidin S,LBS)水解成熟为BS,BS原始产生菌灰色产色链霉菌和异源表达菌株变铅青链霉菌WJ2清洗过的细胞均能催化这一步反应。前期我们确定在这两种菌中都含有编码3个氨肽酶Pep N同源蛋白的基因,其中编码产物Pep N1主要负责水解LBS和亮氨酰脱甲基杀稻瘟菌素(Leucyldemethylblasticidin S,LDBS),且催化效率相当。但是,相比于原始产生菌只积累BS这一种组分,异源表达菌株变铅青链霉菌WJ2还积累了LBS和LDBS,这意味着原始产生菌与WJ2中Pep N1的水解活性存在差异。【目的】研究Pep N1在两个菌株中的表达和分泌对BS组分的影响。【方法】利用Pep N1的多克隆抗体,通过蛋白免疫印迹法(Western blot)比较不同生长时间的原始产生菌和异源表达菌株在细胞内、细胞培养液中Pep N1的表达水平。硫酸铵沉淀收集两种菌株培养液中的蛋白,通过Westernblot检测Pep N1的存在并在体外检测水解活性。【结果】原始产生菌第2-6天细胞内Pep N1水平基本没有变化,而异源表达菌株自第4天起细胞内Pep N1开始减弱,到第6天完全消失;另一方面,Western blot在原始产生菌细胞培养液中检测到Pep N1,而在异源表达菌株中却没有检测到。细胞培养液水解LDBS的活性与Western blot检测到的Pep N1表达水平相一致。【结论】BS原始产生菌能持续表达合成Pep N1并将一部分Pep N1分泌到细胞外,而异源表达菌株WJ2从第4天起则停止合成Pep N1,第2-6天的细胞均不能将Pep N1分泌到细胞外,这导致WJ2中积累亮氨酰化的产物。两个菌株清洗过的细胞均可以水解LDBS和LBS,推测在WJ2体内消失的Pep N1分泌到细胞壁上但没有释放到溶液中,这部分Pep N1可以在WJ2中将部分LDBS和LBS水解成对应的DBS和BS。     

1株鞘细菌的分离筛选及对铅离子吸附条件的研究

通过单因素试验设计,探讨了不同鞘细菌添加量、初始浓度的铅离子溶液、吸附时溶液的温度和p H对鞘细菌吸附铅离子的影响。在此基础上,采用4因素3水平正交试验设计,进一步探讨鞘细菌对铅离子吸附影响的主要因素及最佳吸附组合。试验结果表明,最佳吸附组合为鞘细菌制备液添加量0.3 g/L、吸附溶液中铅离子初始浓度10 mg/L、摇床振荡吸附温度30℃以及吸附液p H 8。在此条件下,鞘细菌吸附铅离子的吸附量为3.09 mg/g,吸附率达92.74%。     

茶树根细胞壁对铅的吸附作用

以提取的水培茶树龙井43根细胞壁为供试材料,研究了茶树根细胞壁对Pb的吸附作用.结果表明:酸性条件下茶树根细胞壁对Pb的吸附量随着吸附液初始pH值的升高而增大,当初始pH值在2.0~4.5时Pb吸附量快速上升.在吸附液初始pH值为4.5的条件下,当吸附达到平衡时,随着吸附液Pb浓度的提高,茶树根细胞壁对Pb的吸附量增大,其吸附行为更适合用Freundlich吸附模型拟合.当达到吸附平衡时,根细胞壁的Pb吸附总量为9.7mg·g-1,当吸附时间达到320 min时根细胞壁对Pb的吸附量可以达到平衡吸附量的90%,从解吸动力学曲线来看,在60 min时Pb的解吸量可以达到平衡解吸量的50%,吸附、解吸动力学方程更适合用二级速率方程描述.根细胞壁分别经酯化、果胶酶改性、氨基甲基化改性处理后,其对Pb的累积吸附量与未改性处理相比分别降低了51.1%、41.3%和10.8%,表明根细胞壁上的-COOH、半乳糖醛酸多聚物果胶质及-NH2在一定程度上参与了Pb在茶树根细胞壁上的吸附.     

CO_2浓度升高对铜镉污染土壤粳稻稻米安全品质的影响

采用盆栽试验,在开顶式气室(OTC)内种植水稻,研究了5个粳稻品种在铜镉复合污染土壤上,CO2浓度升高对水稻吸收Cu、Cd和矿质元素Fe、Zn的影响,并对稻米中Cd的安全性进行了评价。结果表明:在2种复合污染水平土壤上,CO2浓度升高条件下,除千重浪2号稻米中Cu含量在高污染土壤处理下增加20.3%外,其他品种稻米Cu含量均有所降低,降低幅度为20.6%~30.2%、2.4%~12.3%;CO2浓度升高除降低了高污染土壤上元丰6号稻米中Cd含量外,均增加了其他品种在低、高污染土壤上的稻米Cd含量,增加幅度分别为3.7%~297.4%、31.7%~209.1%;2种污染水平土壤上,CO2浓度升高对不同品种稻米中Fe、Zn含量变化影响差异显著;CO2浓度升高下,元丰6号、勇丰金穗品种稻米中Cd含量超过食品卫生标准(Cd≤0.2 mg·kg-1);CO2浓度升高会增加5种稻米中Cd的标靶危害系数,其中,勇丰金穗和元丰6号稻米中Cd的THQ值1,表明CO2浓度升高下,其对人体健康已构成了潜在风险。     

铅胁迫对欧美杂交杨幼苗碳、氮和磷积累与分配的影响

为深入了解欧美杂交杨(Populus deltoids × Populus nigra)在不同铅(Pb)胁迫条件下的生长适应特性, 采用盆栽控制试验, 研究了长江上游典型酸性紫色土和钙质紫色土上欧美杂交杨碳(C)、氮(N)和磷(P)积累与分配特征对不同浓度Pb胁迫(CK: 0 mg·kg^-1; T1: 200 mg·kg^-1; T2: 450 mg·kg^-1; T3: 2000 mg·kg^-1)的响应。欧美杂交杨总C、N和P积累量在两种土壤中均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势, 且钙质紫色土中欧美杂交杨总C、N和P积累量在各处理浓度下均高于酸性紫色土。Pb胁迫处理明显改变了欧美杂交杨各器官C、N和P的分配格局。与对照相比, Pb胁迫处理使酸性紫色土中欧美杂交杨细根C、N和P积累量的比例明显增加, 叶C、N和P积累量的比例则呈现出降低的趋势。相对于酸性紫色土, 钙质紫色土中欧美杂交杨细根C、N和P积累量的比例明显降低, 其叶C、N和P积累量的比例则表现出增加的趋势。两种土壤中欧美杂交杨P的利用效率均表现出随Pb胁迫程度的增加而增加的趋势, 而T2、T3处理下两种土壤中N的利用效率均显著降低。这些结果表明, 在N素缺乏的情况下, 酸性紫色土中欧美杂交杨P的利用效率显著低于钙质紫色土, 因此酸性紫色土中植物C、N和P积累、分配与利用更易受到Pb胁迫的影响。同时也表明, 钙质紫色土中欧美杂交杨通过改变养分分配格局将资源更多地分配于养分利用器官维持自身的生长, 能更好地适应Pb胁迫环境。     

铅色水蛇Enhydris plumbea（Boie，1827）的生物学初探（蛇亚目：游蛇科：仰鼻蛇亚科）（图版封2，上）

根据野外观察和解剖标本,本文报道蛇亚目、游蛇科、水游蛇亚科中国南方常见优势种铅色水蛇的生物学研究初步结果。1,长度：112号雄蛇全长范围286～466mm,151号雌蛇全长范围306～504mm。海南陵水103号雄蛇最大全长358＋54=412mm,137号雌蛇最大全长443＋61=504mm。2．鳞片的变异：根据299号标本观察,数量恒定无变异的鳞片有：吻鳞（1）,鼻间鳞（1）,前额鳞（2）,额鳞（1）,顶鳞（2）,鼻鳞（每侧1）,颊鳞（每侧1）,眶上鳞（每侧1）,前颞鳞（每侧1）,颏鳞（1）,颔片（2对）,背鳞（19-19-17行）,肛前鳞（完整）;根据鳞片有变异的67号标本观察,可出现变异鳞片的变异范围及其频率：眶前鳞1（1→2,4．5％）,眶后鳞2（2→1,3．0％）,后颞鳞2（2→1．1．5％）,上唇鳞3-2-3（3-1-4,0．75％）,下唇鳞10（9,0．75％;11,2,25％）;腹鳞与尾下鳞则绝对有变异：腹鳞雄性112号变异幅度124～136（平均128．2）,雌性151号变异幅度123～132（平均126．1）,尾下鳞雄性107号变异幅度36～41（平均39．7）对,雌性149号变异幅度31～36（平均33．7）对。3．两代之间变异的消失和出现：两例母蛇的右侧眶前鳞均变异为2,她们的全部仔蛇21号均正常为1;一例母蛇的下唇鳞为正常的10枚,而她的仔蛇6号中有两号分别有一侧或两侧变异为9。4．垂直分布范围：沿海低地到海拔985m。5．栖息环境：各种水域,以静水水域为主,在海南陵水县吊罗山大里乡以灌水后的稻田为主,极少数发现在静水水域或流动缓慢的灌溉渠内。6．摄食和食性：每年4月开始摄食,6月为摄食高峰,9月停止;食物以小形蚌类和蝌蚪为主,其次为小鱼。7．繁殖习性：二级性征主要反映在雄性尾的比例较长,尾下鳞的数目相应较多;二级性比（出生时的性比）接近1：1,三级性比在居群较大的情况下也约为1：1,而在居群较小的情况下统计约为0．5：1;雌性性成熟期（以开始产仔为依据）全长都在350mm以上;解剖28号孕雌得知输卵管卵数3～12（平均6．3）枚;卵在母体内发育进程：解剖41号成熟雄性得知4月卵尚未发育,5月及6月处于发育中或晚期、产仔或已产出,7月基本都已产毕;统计两窝21仔得知初产出仔蛇全长127～139mm,母蛇体长大者其仔蛇亦较长;统计同窝9仔得知初生仔蛇重量2．4～2．5g,平均2．47g。本文是作者早期未发表的工作,现整理供对蛇类有兴趣的青年同行参考。本研究所用全部标本（包括3号雌蛇及其刚产出的仔蛇）均保存在中国科学院成都生物研究所两栖爬行动物标本馆。     

Lead induced changes in the growth and antioxidant metabolism of the lead accumulating and non-accumulating ecotypes of Sedum alfredii

The phytotoxicity and antioxidative adaptations of lead （Pb） accumulating ecotype （AE） and non-accumulating ecotype （NAE） of Sedum alfredii Hance were investigated under different Pb treatments involving 0, 0.02 mmol/L Pb, 0.1 mmol/L Pb and 0.1 mmol/L Pb/0.1 mmol/L ethylenediaminetetraacetic acid （EDTA） for 6days. With the increasing Pb level, the Pb concentration in the shoots of AE plants enhanced accordingly, and EDTA supply helped 51% of Pb translocation to shoots of AE compared with those treated with 0.1 mmol/L Pb alone. Moreover, the presence of EDTA alleviated Pb phytotoxicity through changes in plant biomass, root morphology and chlorophyll contents. Lead toxicity induced hydrogen peroxide （H2O2） accumulation and lipid peroxidation in both ecotypes of S. alfredii. The activities of superoxide dismutase （SOD）, guaiacol peroxidase （G-POD）, ascorbate peroxidase, and dehydroascorbate reductase elevated in both leaves and roots of AE as well as in leaves of NAE with the increasing Pb levels, but SOD and G-POD declined in roots of NAE. Enhancement in glutathione reductase activity was only detected in roots of NAE while a depression in catalase activity was recorded in the leaves of NAE. A significant enhancement in glutathione and ascorbic acid （AsA） levels occurred in both ecotypes exposed to Pb and Pb/EDTA treatment compared with the control, however, the differences between these two treatments were insignificant. The dehydroascorbate （DHA） contents in roots of both ecotypes were 1.41 to 11.22-fold higher than those in leaves, whereas the ratios of AsA to DHA （1.38 to 6.84） in leaves altering more to the reduced AsA form were much higher than those in roots. These results suggested that antioxidative enzymes and antioxidants play an important role in counteracting Pb stress in S. alfredii.