金属型植物的研究进展

金属型植物是治理和修复土壤重金属污染的理想材料.综述了金属型植物的耐性机理、生殖生物学及进化生态学方面的研究进展,并对目前研究中存在的问题进行了分析和展望.     

白木香种子脱水耐性的发育变化及贮藏特性

研究白木香种子发育进程中种子性状、萌发能力和脱水耐性的变化,以及不同光温条件对种子萌发的影响和种子的贮藏特性。结果表明：白木香种子在花后78d获得最大干重,进入生理成熟期,此时萌发率接近最大值;胚在花后57～85d,脱水耐性逐渐增强,并在花后85d获得最大脱水耐性。种子萌发的适宜温度范围为25℃-35℃,光照对种子萌发有一定的抑制作用。新鲜自木香种子（含水量27．45％）在4℃低温条件下贮藏1个月后萌发率仅为30％左右,而含水量7．38％的干燥种子在4℃低温条件下贮藏120d,萌发率仍有53．33％,因此,4℃低温和适度脱水有利于种子短期贮藏。白木香种子能忍耐一定程度的脱水,但干燥至含水量7．50％以下时种子会发生损伤,因此推测白木香种子是一种中间性种子。     

紫茉莉对铅胁迫生理响应的FTIR研究

铅是一种毒性强的重金属元素,一旦进入环境将很难修复,进而通过食物链危及人类健康。傅里叶变换红外光谱法(FTIR)具有准确度好、简便快捷、分辨率高的特点,是一种探讨植物重金属耐性机理的可行方法。紫茉莉是一种生长快的多年生草本植物,有应用于铅污染土壤植物稳定的前景。通过温室培养,研究不同铅处理条件下(0,50,100,200,500,1000μmol/L),紫茉莉不同组织器官(根、茎、叶)的傅立叶红外光谱(FTIR)图谱变化,结果发现,生长介质铅处理浓度低于500μmol/L时对紫茉莉的生长基本没有影响,当Pb处理浓度达到1000μmol/L时,生物量略显降低,但是各处理浓度间生物量差异性不显著。紫茉莉根组织在3420,2920,1610,1060 cm^-1 等处峰高先上升后下降,反映蛋白质、氨基酸、糖类、羧酸等物质在低铅处理条件下往往作为渗透性调节物质出现, 有机物含量升高,但随着铅含量的升高, 其合成和运输受限, 有机物含量逐渐下降;茎组织在2920,1630,1380,1060 cm^-1 等处峰高无明显变化;叶组织在1650 cm^-1 处峰高随铅处理浓度升高而升高,这可能与紫茉莉叶中蛋白质和氨基酸等物质含量升高有关。这表明,紫茉莉通过根系有机物含量的变化,将植物吸收的Pb大部分积累在根部,阻止Pb向地上部分运输,有效的保护了植物地上部分。     

镉胁迫对吊兰及银边吊兰生长及镉富集特性的影响

选择吊兰和银边吊兰为试验材料,采用水培法研究其在不同Cd²⁺处理浓度(0、20、80、200 μmol·L^-1)下生长及生理特性的变化。结果表明: 20 μmol·L^-1镉对两种吊兰的影响较小,单叶面积、总叶面积、叶绿素(Chl)a含量、总叶绿素[Chl (a+b)]含量、类胡萝卜素含量、Chl a/Chl b值、胞间二氧化碳浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)与对照(CK)基本无显著差异;80 μmol·L^-1镉胁迫下两种吊兰叶片初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)升至最高水平;200 μmol·L^-1镉胁迫下,两种吊兰生物量、叶绿素含量、最大净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学量子产量Y_(II)、转移系数(TF)以及各部分生物量均降至最低水平,而两种吊兰的过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及过氧化氢酶(CAT)活性和银边吊兰的丙二醛(MDA)含量均有不同程度的增加。随着镉处理浓度的增加,两种吊兰各器官Cd含量持续升高,且主要富集在根部;吊兰各器官Cd含量及富集系数(BCF)在胁迫处理下均高于银边吊兰。研究表明,两种吊兰对镉具有一定的耐性,其中吊兰对Cd的耐受能力强于银边吊兰,可考虑作为绿化植物用于修复镉污染水体或土壤。     

酶促和非酶促抗氧化系统在玉米胚脱水耐性获得中的作用

以发育中的玉米胚为材料,研究了玉米胚脱水耐性的发育变化及其与抗氧化系统之间的关系。结果表明,授粉后18d的胚获得萌发能力,但不耐脱水;授粉后36d的胚开始获得耐脱水能力,并随着发育逐渐增加。随着发育,胚的超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的活性逐渐降低,过氧化氢酶（CAT）活性逐渐增加。授粉后16～22d的玉米胚中检测不到抗坏血酸,24d后胚中抗坏血酸的含量显著增加;还原性谷胱甘肽含量在整个发育过程中逐渐增加。脱水胚的SOD、APX和DHAR的活性比对照（未脱水）胚低,而GR和CAT活性在发育早期比对照胚低,在发育中、后期高于对照胚。脱水胚的抗坏血酸和还原性谷胱甘肽含量明显低于对照胚。胚中丙二醛的含量随着发育逐渐下降,脱水胚的丙二醛含量显著高于对照。这些结果说明CAT活性和谷胱甘肽含量的增加以及脂质过氧化产物丙二醛含量的下降与玉米胚脱水耐性的获得密切相关。     

四种常见杂草根系及根边缘细胞对铝胁迫的响应

以2种禾本科杂草(升马唐、稗草)和2种菊科杂草(旱莲草、野茼蒿)为实验材料,通过砂培法研究不同科属杂草根部对铝胁迫的响应.结果表明:4种杂草根边缘细胞活性均随着铝胁迫浓度和时间呈显著下降的趋势,但禾本科杂草根系边缘细胞的活性高于菊科杂草,且活性的降低幅度较小;4种杂草根相对伸长率均随铝浓度和处理时间的增加呈递减趋势,但铝对旱莲草和野茼蒿根生长的抑制程度要明显高于升马唐和稗草;根系的铝含量、游离脯氨酸含量、MDA 含量和质膜透性均随铝处理浓度和处理时间的增加而增大,且在高铝浓度(1000 mg · L~(-1))时达到最大值,但升马唐和稗草根系的铝含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和质膜透性均显著低于旱莲草和野茼蒿,且随着铝浓度的增加,禾本科杂草根系的游离脯氨酸含量及MDA含量的变化没有达到显著水平(P＞0.05).由此说明,铝毒对杂草造成的伤害随着浓度增加和时间延长而加重;升马唐和稗草的根系通过较高的根边缘细胞活性和根相对伸长率及较低的铝含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和质膜透性来增加其对铝的耐性;2种禾本科杂草(升马唐、稗草)的耐铝性高于2种菊科杂草(旱莲草、野茼蒿).     

煤矿区耐镉青霉菌的分离鉴定

[目的]分离鉴定煤矸石中耐Cd2+菌株.[方法]用菌落形态和18S rRNA序列分析鉴定菌株,研究菌株的重金属耐性和在酸性煤矸石浸出液的生长能力,分析其抗氧化酶活性对重金属复合污染的响应.[结果]BJKD4菌株为青霉属(Penicillium sp.)菌,能耐29 mmol/L的Cd2+,不同重金属对BJKD4的毒性大小依次为:Cu2+＞Ni2+＞Cd2+＞pb2+或Zn2+＞Mn2+.正交试验表明BJKD4菌株能在不同浓度重金属Cd、Zn、Ni和Mn等复合污染条件下生长,SOD活性在重金属复合污染时升高,CAT活性变化依重金属的种类和浓度不同而不同;此外,BJKD4能在含有煤矸石酸性浸出液的培养基中生长,并提高其pH.[结论]BJKD4菌株能耐多种重金属,具有阻止煤矸石山淋溶液酸化的应用潜力.抗氧化酶在减缓重金属诱导的氧化胁迫中起重要作用.     

第5届国际种子和植物组织脱水耐性和脱水敏感性工作会议简讯

由国际种子科学学会和南非克瓦祖鲁一纳塔尔（KwaZulu—Natal）大学生物和保护科学学院联合主办的第五届国际种子和植物组织脱水耐性和脱水敏感性工作会议于2007年1月14-21日在南非德拉肯斯堡召开。来自美国、英国、加拿大、荷兰和南非等12个国家和地区的58名代表参加了会议。国际著名种子生物学家DerekBewley（现任国际种子科学学会主席）、PatriciaBerjak（国际种子科学学会主席候选人）、Norman Pammenter、Christina Waiters和Marc Cohn等教授参加了会议并作了精彩的报告。     

南方4种草本植物对铝胁迫生理响应的研究

 不同的植物对铝胁迫的生理响应不同, 因而对铝毒的耐性也不相同。设置5种铝浓度,进行砂培法处理,研究了4种我国南方红壤广泛分布的草本植物——牵牛(Pharbitis nil)、望江南(Cassia occidentlis)、光头稗(Echinochloa colonum)和合萌(Aeschynomene indica)的种子萌发、光合色素、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖(SS)含量、质膜透性(MP)、过氧化氢酶 (CAT) 活性以及过氧化物酶 (POD)活性的变化。结果表明铝对4种植物的生理特性都有明显的影响。4种植物的种子在10 000 mg·L－1 Al3+处理条件下都不能萌发。2 000 mg·L－1 Al3+处理都不利于4种植物的生长,与对照相比,2 000 mg·L－1 Al3+处理时4种草本植物叶绿素和叶绿素总含量显著降低(p<0.05);MDA含量和MP显著增加(p<0.05);脯氨酸含量极显著增加(p<0.01);POD和CAT活性极显著降低(p<0.01)。中低铝(80和400 mg·L－1)处理时,牵牛和合萌与对照相比,MP和MDA含量降低,POD和CAT活性升高;望江南的反应与牵牛和合萌的反应相反;光头稗在80 mg·L－1 Al3+处理时,与牵牛和合萌的变化一致,在400 mg·L－1 Al3+处理时,则相反。植物在中低铝处理条件下,通过维持较高的POD和CAT活性和脯氨酸、叶绿素含量,较低的MP和MDA含量来增加其对铝的耐性。     

谷氨酰胺合成酶基因GS1和GS2的高效表达增强转基因水稻对氮素缺乏的耐性

构建了同时含有胞质谷氨酰胺合成酶(GS1)cDNA和叶绿体谷氨酰胺合成酶(GS2)cDNA的植物表达载体p2GS,通过农杆菌介导法用它们转化了水稻品种"中花10号"的成熟胚愈伤组织,经潮霉素(Hyg)筛选培养及分化再生,获得了抗Hyg的转基因水稻植株.PCR和基因组Southern杂交分析结果证明,GS1和GS2基因均已经整合到转基因水稻的基因组内.Northern杂交实验结果证实,GS1和GS2基因在转基因水稻的转录水平上得到了有效表达.在以0.7 mmol/L的(NH4)2SO4取代了其中氮成分的MS培养基上测试植株生长量,结果表明转基因植株鲜重增长量显著高于对照,证明高效表达GS增强了转基因水稻对土壤氮素缺乏的耐性.