植物螯合肽及其在抗重金属胁迫中的作用

植物螯合肽(PCs)广泛存在于植物体中,与植物抗重金属胁迫关系密切。植物螯合肽及其复合物是一类富含半胱氨酸的低分子量化合物。现有研究证明,PCS由谷胱甘肽(GSH)为底物的酶促反应合成,其合成受相关基因的调控,从模式植物拟南芥的突变体中已分离到与PCS合成有关的几个基因。植物螯合肽首先与重金属离子结合形成低分子量(LMW)复合物,以此形态经由细胞质进入液泡后,再与一个分子的植物螯合肽结合,形成对植物组织毒性较小的高分子量(HMW)复合物,从而达到缓解重金属对植物的危害作用。就植物螯合肽及其复合物的结构、生物合成、基因调控及重金属解毒机理等进行了综述,并对今后的研究方向提出了一些看法。     

砂培条件下施加钙、砷对蜈蚣草吸收砷、磷和钙的影响

在砂培条件下 ,研究施加钙、砷对蜈蚣草生长和砷、磷和钙的吸收及转运的影响。添加砷对蜈蚣草的生物量 (根、叶柄和羽叶的干物重 )虽未达到显著影响 (p<0 .0 5) ,但添加 0 .1 mmol/L砷时 ,表现出刺激生长效应。提高介质中钙浓度明显抑制蜈蚣草根系生长 ,钙浓度过高还会显著限制地上部生长。供应 0 .0 3mmol/L钙时 ,蜈蚣草羽片砷浓度为 42 1 8mg/kg,明显高于 2 .5和 5 mmol/L钙处理下相应的砷浓度。砷的转运系数 (羽片 /根 )随着介质中砷浓度的升高而增大 ,随着介质中钙浓度的升高而减少。这说明一定范围内提高介质中砷浓度促进砷向地上部运输 ,而钙却明显抑制砷向地上部转运。钙和砷浓度过高时 ,植株均会出现中毒症状。钙中毒表现为叶脉变褐和叶肉坏死 ;而砷中毒现象表现在叶尖和叶缘变褐。介质中砷限制蜈蚣草根部对磷的吸收 ,但对地上部磷浓度无显著影响。介质中添加砷 ,植物体内钙浓度升高 ,可能起缓解砷毒的作用。钙、砷对蜈蚣草羽片砷累积量和总累积量均有极显著的交互作用 ,钙是负交互效应 ,砷是正交互效应。添加 2 .5和 5.0 mmol/L钙时 ,相对于 0 .0 3 mmol/L钙处理分别减少地上部砷累积量 2 0 .8%和73.1 %。这表明在应用蜈蚣草进行植物修复时 ,介质中出现过高浓度的钙是不利于提高土壤修复效率     

鼓风对城市污泥好氧堆肥温度变化的影响

采用强制通风静态垛和温度反馈自动测控堆肥工艺,研究了鼓风过程对城市污泥好氧堆肥温度的影响。当城市污泥和调理剂比例为1：1时（体积比）,处于鼓风口远端（风向远点）各个层次的堆体温度基本上不会随鼓风过程而变化,处于鼓风方向中部（风向中点）、鼓风口近端（风向近点）的堆体,其中层、上层的温度将会下降,平均下降速度分别为0.05℃/min、0.04℃/min,但是温度下降的速率在整个鼓风过程中并不均匀,温度下降速度在0－10min较快,在10－40min较慢;当混合堆料中调理剂含量较低时（3：2）,堆体上层温度在鼓风过程中将会上升,上升速率约为0.022-0.05℃/min,中层温度下降,在鼓风开始阶段（0－10min）,下降速率较快,约为0.12℃/min,随后变化速率较小,约为0.01℃/min。对于不同调理剂比例的堆体,处于风向远点、中点的下层温度基本不受鼓风作用的影响;处于风向近点的堆体,其下层温度会随着鼓风过程而下降,平均下降速率约为0.025-0.03℃/min。     

高砷区植物的生态与化学特征

 土壤砷污染是一种十分严重的环境问题,但目前尚无经济有效的治理方法。利用各种重金属的耐性与富集植物修复重金属污染土壤是当前的研究热点。通过对两个中国典型的砷矿区（炼砷区）土壤与植物的系统调查与采样分析,发现若干种植物对砷具有极强的耐性和不同程度的富集能力。砷在不同植物中的含量分别为：蜈蚣草（Pteris vittata）羽片1 600 mg·kg-1 DW,剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)地上部1 230 mg·kg-1 DW,酸模(Rumex acetosa)地上部 440 mg·kg-1     

水溶性有机质对土壤中镉吸附行为的影响

水溶性有机质 (DOM)是陆地生态系统和水生生态系统中的一种很活跃的组分 .本文以赤红壤、水稻土和褐土作为供试土壤 ,研究了来源于稻秆和底泥的DOM对土壤中Cd吸附行为的影响 .DOM对土壤中Cd的吸附行为具有明显的抑制作用 .这种抑制作用与土壤类型和DOM种类有关 .在 3种供试土壤中 ,无论添加稻秆DOM还是底泥DOM ,都会使Cd的最大吸附容量和吸附率明显降低 ,其下降幅度为17 3%～ 93 9%.在添加同一种DOM的前提下 ,DOM对Cd吸附的抑制作用均为 :赤红壤 >水稻土 >褐土 .如果不添加DOM ,则土壤对Cd的最大吸附容量主要取决于土壤固相的吸附特性 ,添加DOM后土壤对Cd的最大吸附容量则主要取决于液相中的DOM .由此推断 ,传统的看法 ,通过施用有机肥来固定土壤中的Cd并达到治理重金属污染土壤的观点值得商榷 .     

砷超富集植物中砷化学形态及其转化的EXAFS研究

通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)研究砷超富集植物大叶井口边草(Pteris nervosa)中砷的化学形态及其在植物体中的转化. 结果表明, 在大叶井口边草中砷主要与O配位, 根部存在与谷胱苷肽(GSH)结合的砷, 但是在羽叶中没有发现与GSH结合的砷. 在NaAsO₂和Na₂HAsO₄处理中, 植物根系的砷分别以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)为主, 但是在叶柄和羽叶中砷都以As(Ⅲ)的形态为主. 植物根系吸收的As(Ⅴ)在向上转运的过程中具有向As(Ⅲ)转化的趋势, 其转化过程主要发生在根部. 实验证明, 与GSH结合并不是大叶井口边草中砷解毒的主要机理, 超富集植物可能具有与一般耐性植物不同的重金属解毒机制.     

城市污泥堆肥对栽培基质保水能力和有效养分的影响

盆栽试验表明 ,城市污泥堆肥不仅可以明显提高栽培基质的有效氮、磷含量 ,而且可以增强栽培基质的保水性能和植物的抗旱能力 ,但是栽培基质的萎焉点也随着其用量的增加而增高。因此 ,从保证植物水分供应的角度考虑 ,虽然可以大量地使用城市污泥堆肥 ,但是其用量并不是越多越好 ;当用量超过 75 %时 ,继续增加城市污泥堆肥的比例 ,则植物的吸水能力反而会略有下降。从养分供应和保水性能等角度综合考虑 ,采用经过堆肥化处理的城市污泥作为植物栽培基质 ,是城市污泥资源化和无害化的可行途径     

城市污泥堆肥用作草皮基质对草坪草生长的影响

研究了城市污泥堆肥生产草坪基质的应用效果。试验结果表明,城市污泥堆肥基质能明显提高黑麦草的地上和地下生物量和叶绿素含量,与不施化肥和施用化学的对照相比,城市污泥堆肥可以增加土壤有效态氮、磷含量,促进植物叶片对氮的吸收,提高草坪的质量。用经过无害化处理的城市污泥生产草坪基质,既可以解决城市污泥的出路,又可以降低草坪的生产成本,是一条经济可行的途径。     

砷、钙对蜈蚣草中金属元素吸收和转运的影响

蜈蚣草是砷的超富集植物和钙质土壤的指示植物。本试验在砂培条件下,研究砷、钙对蜈蚣草吸收和转运必需金属元素K、Mg、Mn、Fe、Zn和Cu的影响。结果表明。提高营养液中的砷浓度显著降低根部Mg和Zn的吸收。但对根部其它元素的浓度没有明显影响;叶柄中的Mn和地上部的Fe浓度因介质中添加砷而显著减少。其它元素在地上部的分布不受抑制。添加砷限制Fe从地下部向地上部转运,但促进其从叶柄向羽叶中运输;另外,还显著促进Mn由叶柄向羽叶和Zn由根向羽叶的转运。提高钙处理浓度对蜈蚣草吸收Fe、Zn、Cu无显著影响,但显著限制K、Mg和Mn的吸收。Mn是研究的6种金属元素中惟一一种明显向地上部转运富集的元素。从根部到羽叶中。金属元素间的相关性增强,在根部Ca与各种金属元素都无相关性;叶柄中Ca和Fe浓度呈极显著正相关;在羽叶中,Ca与K、Mg、Mn和Zn浓度呈显著负相关。     

超富集植物蜈蚣草中砷化学形态的EXAFS研究

采用同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SREXAFS)技术研究了超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)中As的化学形态及其在转运过程中的变化。结果表明,蜈蚣草中的As主要以As(Ⅲ)与O配位的形态存在。As(V)被植物吸收后,很快转化为As(Ⅲ),其转化过程主要发生在根部。As(Ⅲ)向地上部转运的过程中价态基本不变。在植物的根部和部分叶柄中存在少量与As-GSH相似的As-S结合方式,但是在As含量最高的羽叶中基本上未发现这种结合方式。与需要提取和分离过程的化学方法相比,采用EXAFS方法研究植物中的砷形态不需经过预分离或化学预处理就可以直接测定植物样品中元素的化学形态,因此可以避免样品预处理过程对As形态的干扰,并获得可靠的砷化学形态方面的信息。