芦苇抗镉污染机理研究

研究了芦苇幼苗体内 Cd的积累、亚细胞微区分布、存在形态和其诱导蛋白以及植物络合素合成抑制剂 (BSO)对芦苇光合作用和生长的影响。在 Cd污染条件下 ,芦苇幼苗植株和根皮层细胞中可积累大量的Cd,但 Cd在芦苇各器官和根皮层细胞亚细胞结构中的分布显著不均 ;Cd在芦苇幼苗体内的分配为 :根 >叶片 >茎 >地下茎 ,在根皮层细胞中的分布为 :细胞间隙 >细胞壁 >液泡 >细胞质。受 Cd污染的芦苇幼苗体内的 Cd以不同化学形态存在 ,其中 Na Cl提取态的 Cd在根和叶片中占的比例均为最大 ,其次为根内的醋酸提取态 ;在叶片中以水提取态为主 ,其它形态的含量相对较低。层析结果表明 ,根和叶片中各存在一种Cd结合蛋白 ,其中根内的 Cd结合蛋白可能是一种植物络合素聚合体。受 Cd诱导 ,芦苇幼苗根中还新合成了一种小分子蛋白或多肽 ,但另有一种蛋白因 Cd影响而消失。此外 ,BSO实验证明了植物络合素对 Cd的解毒作用。可见 ,芦苇的抗 Cd机理与以下几个方面有关 :根部截留 ,细胞间隙积累 ,细胞壁沉淀 ,液泡区域化 ,形成活性较低的难溶化合物 ,形成 Cd结合蛋白  

铅污染下芦苇体内铅的分布和铅胁迫相关蛋白

用Pb(NO3 ) 2 10mmol/L处理芦苇幼苗 7d后 ,检测铅在其不同器官、细胞不同区隔和不同化学状态之间的分布以及铅胁迫相关蛋白。结果显示 ,受铅污染后芦苇幼苗根、地下茎、茎和叶片的铅含量增加 ,它们的大小顺序为根 >地下茎 >茎 >叶片。细胞不同部分铅含量的大小顺序为细胞间隙 >细胞壁 >液泡 >细胞质。在根部和叶片中 ,均以活性较低的醋酸可提取态铅和盐酸可提取态铅占优势。在铅胁迫下 ,从芦苇根和叶片中检测出一些铅结合蛋白。另外 ,铅除诱导芦苇合成一种新的不结合铅的蛋白质外 ,还导致一种分子量大约为 72 0 0 0的蛋白质消失。芦苇抗铅胁迫有以下几种机制 :根部比地上部分积累较多的铅 ;铅在体内形成难溶性化合物 ;铅沉淀在质外体内 ;形成铅结合蛋白质和诱导蛋白  

镉和锌在皖景天细胞内的分布及化学形态

运用差速离心法和化学试剂逐步提取法,分析了Cd和Zn在皖景天根、茎和叶的亚细胞分布及其化学形态.结果表明:10 μmol·L^-1 Cd处理下，Cd在皖景天细胞内的主要分布位点是其可溶部分；在100 μmol·L^-1 Cd处理下，Cd在根中主要分布在细胞壁、茎中主要分布在细胞壁和可溶部分、叶中超过90%的Cd分布在可溶部分.高Cd浓度处理时，皖景天根、茎和叶的细胞壁中Cd分布比例增加，而可溶部分Cd分布比例相对减少.在1和800 μmol·L^-1 Zn处理条件下，Zn在皖景天根、茎和叶的主要分布位点是可溶部分；高Zn浓度处理时，皖景天叶、茎和根的可溶部分和细胞壁中Zn的分布比例无明显变化.细胞器中Zn和Cd分布都很少.Cd在皖景天根、茎和叶内主要以氯化钠提取态和水提取态存在，Zn在皖景天根、茎和叶内以多种化学形态存在.  

铅在茶树体内的分布及化学形态特征

采用水培试验,结合亚细胞组分分离和化学形态提取技术,研究了茶树品种龙井43和迎霜不同器官的Pb含量,及其在根系亚细胞中的分布和化学结合形态.结果表明:在Pb胁迫下,两个品种茶树根系的形态特征不同;龙井43新叶中Pb含量随营养液Pb浓度的提高显著增加,而迎霜的变化不显著.两个品种茶树根系亚细胞中Pb的含量分布及结合形态均存在差异,低浓度Pb处理下,龙井43根亚细胞组分(除可溶物质外)中Pb含量均低于迎霜;而高浓度Pb处理下,龙井43根亚细胞组分(除细胞壁外)中Pb含量均高于迎霜;龙井43根中醋酸(Hac)提取态的Pb含量比例最高,其他化学形态的高低顺序为NaCl提态>HCl提取态/H2O提取态>乙醇提取态;而迎霜根中NaC1提取态Pb成分比例最高,其他化学形态的高低顺序为Hac提取态>HCl提取态/H2O提取态>乙醇提取态.迎霜对Pb毒害的耐受能力强于龙井43.  

镉在旱柳中亚细胞分布及存在的化学形态

以2个旱柳无性系幼苗为材料,通过营养液培养并结合差速离心与化学试剂提取法,分析了不同浓度Cd2+胁迫下旱柳叶和根中Cd的亚细胞分布及其存在的化学形态.结果显示,(1)随着培养介质Cd2+浓度升高,旱柳无性系幼苗叶和根中各亚细胞组分Cd含量随之增加.叶片的Cd主要富集于细胞壁、叶绿体和可溶性部分,它们的含量分别占65%～69%、14%～22%、6.8%～7.7%,仅少量Cd发现于膜部分;而根中Cd主要积累于细胞壁和可溶性部分,其中含量分别占59%～66%和14%～25%,Cd在根亚细胞组分中积累量依次为细胞壁>可溶性部分>质体>膜部分.(2)旱柳体内Cd以不同的化学形态存在,大部分为HCl(FHCl)、NaCl(FNaCl)、醋酸(HAC,FHAC)提取态,极少部分为乙醇(EtOH,FEtOH)和水提取态(Fwater),叶和根中5种Cd提取态含量依次为FHCl>FNaCl>FHAC>Fwater>FEtOH,而叶和根中HCl和NaCl提取态Cd占有比例大于30%以上.研究表明,旱柳无性系中Cd主要与蛋白质和有机酸螯合或以金属磷酸盐沉淀的形态存在,其根、叶的细胞壁和液泡在Cd忍耐与解毒中起到重要作用.  

镉在互花米草中积累、转运及亚细胞的分布

研究了在不同Cd浓度(0、5、100、200μg·g-1)处理下,互花米草花序、叶、茎、根茎、须根中Cd含量、积累量、转运特征,及Cd在互花米草体内的亚细胞分布。结果表明,Cd在互花米草不同器官中的积累能力存在较大差异。茎、根茎、须根中Cd含量及积累量随处理浓度的增加而升高,其中须根中Cd含量及积累量均高于其他器官。Cd处理浓度为100gμ·g-1时,花序和叶中Cd含量达到最大值,分别为8.65和7.82μg·g-1。在Cd处理浓度为200μg·g-1时,须根中Cd含量可高达390.00μg·g-1,积累量达3200μg·株-1。Cd在互花米草体内转运能力极低,绝大部分Cd积累在地下部位。Cd在互花米草亚细胞中的分布规律为细胞壁>胞液>细胞器。随着Cd处理浓度的增加,Cd在细胞壁中的分配比例增大,胞液中Cd分布比例则相应减小,细胞壁和胞液相互协调,增强互花米草对重金属Cd的耐性。  

霞多丽苗木中镉的积累、亚细胞分布及化学存在形态

以一年生盆栽葡萄品种霞多丽(Vitis vinifera L.cv.Chardonnay)自根苗及SO4砧嫁接苗为试材,采用CdCl2和CaCl2根部灌入的方法,研究了镉在霞多丽植株内的亚细胞分布和存在形态,以及外源添加氯化钙对植株镉吸收的影响.结果表明:大部分镉积累在霞多丽自根苗及嫁接苗的地下部器官；4 mmol·L-1浓度的CdCl2处理下,镉在自根苗根及根颈部分的积累量占77.1％,在叶片中的积累量占1.4％,而嫁接苗中镉在嫁接口以下部分的积累量高达93.9％,叶片中的积累量仅占0.1％；5 mmol·L-1外源钙缓解了植株对镉的吸收积累,而10mmol ·L-1外源钙则显著增加了植株对镉的吸收积累.镉在根系和叶片中的亚细胞分布规律为细胞壁＞可溶性部分＞细胞器,且在细胞壁中积累50％以上；镉在根系中主要以氯化钠提取态存在,其次为乙酸提取态,去离子水提取态含量最少.随着镉处理浓度的增加,各提取态含量有所变化.  

镉在水生植物中的富集与亚细胞分布及其化学形态特征

以7种水生植物(长苞香蒲、水生美人蕉、黑藻、粉绿狐尾藻、花叶芦竹、香根鸢尾、水葫芦)为研究材料,构建生物塘系统,通过差速离心法和五步提取法,提取植物各亚细胞组分和不同化学形态的镉,并用原子吸收分光光度法测定镉含量,分析镉在水生植物体中富集特征,揭示植物对镉的耐性机制。结果表明:(1)水生植物根中镉富集量大于茎和叶;3种类型水生植物富集镉能力表现为沉水植物(粉绿狐尾藻、黑藻)浮水植物(水葫芦)挺水植物(长苞香蒲、水生美人蕉、花叶芦竹、香根鸢尾)。(2)镉在黑藻、水葫芦和花叶芦竹中的亚细胞分布量均呈现为细胞壁可溶组分原生质体线粒体,所占比例分别为37.16%~50.86%、20.69%~31.21%、10.81%~23.83%、8.15%~19.83%。(3)赋存化学形态表现为以氯化钠提取态、醋酸提取态为主,所占比例分别为29.37%~56.27%和15.06%~36.19%。研究发现,粉绿狐尾藻、水葫芦、水生美人蕉和花叶芦竹4种植物为富集镉较好的植物,而黑藻、香根鸢尾和长苞香蒲3种植物的镉富集能力相对较弱;镉主要以果胶酸盐、蛋白质结合态或吸附态存在于植物根的细胞壁和液泡中,以减弱镉对根细胞器和植物地上部分的毒害。  

铯对印度芥菜幼苗生长的影响及其亚细胞分布和化学形态

以印度芥菜为材料,用含铯(Cs⁺)[8.24(CK),25,50,100,200 mg·L^-1]的Hoagland营养液培养印度芥菜种子和幼苗,采用IMAGE-J软件测定根、茎长度,通过差速离心法、化学试剂提取法分别提取幼苗根、茎、叶各亚细胞组分及不同化学形态的Cs⁺,并用火焰原子分光光度计测定Cs⁺含量,分析Cs⁺对幼苗生长的影响及其亚细胞分布和化学形态,进而探讨Cs⁺对植物的伤害机理。结果显示:(1)Cs⁺对印度芥菜幼苗生长具有明显的抑制作用,根、茎的EC₅₀(相对抑制率达到50%的Cs⁺浓度)分别为112.09 和118.42 mg·L^-1;(2)各器官中Cs⁺的积累量总体表现为叶>根>茎;Cs⁺在印度芥菜中的亚细胞分布呈现为可溶性组分>细胞壁组分>细胞器组分,三者所占比例分别为52.86%~79.19%、20.81%~45.05%和1.43%~9.00%;(3)Cs⁺在印度芥菜各器官中主要以无机盐和水溶态赋存,两种形态根、茎、叶占比分别达到88.02%~92.20%、97.33%~100%和95.06%~100%。研究表明:印度芥菜积累过量的Cs⁺可抑制其根、茎生长,导致叶片枯萎,主要是因为Cs⁺在印度芥菜体内大部分以无机盐态和水溶态形式存在,使Cs⁺在植物体内具有较强迁移能力和毒理生物有效性,更易分布到重金属的毒性敏感区(如细胞器),导致细胞器受到功能性损伤,从而使植物表现出明显中毒症状。  

外源NO对Cu胁迫下番茄Cu的亚细胞分布和化学形态的影响

采用营养液培养方法,研究外源NO供体硝普钠(SNP)处理对50μmol·L-1Cu2+胁迫下番茄幼苗Cu的亚细胞分布和化学形态的影响.结果表明:Cu胁迫下,番茄幼苗的生物量和株高显著降低33.7％和23.1％,外源NO能够显著缓解这种抑制作用,但各器官中Cu的含量和累积量仍显著升高.Cu胁迫下,番茄幼苗各器官的Cu含量和累积量大小依次为根系＞叶片＞茎＞叶柄,幼苗根系吸收的Cu向地上部的转运大幅降低,外源NO只能缓解而不能消除这种作用.外源NO可以使Cu胁迫下幼苗各器官的液泡和细胞壁中Cu含量显著上升,细胞器中Cu含量降低,从而减轻过多Cu对胞质生理生化代谢的伤害,增强组织细胞对Cu的耐性.外源NO可以提高番茄幼苗根系中醋酸提取态铜(FHAc)、茎中氯化钠提取态铜(FNaCl)、叶柄中FHAc、叶片中乙醇提取态铜(FE)和FNaCl的含量,降低水溶态铜(Fw)的含量与比例,以降低过多铜的生物毒性.