泰来藻、海菖蒲体内铜的化学形态与累积规律

采用化学逐步提取法,研究了中国2种典型热带海草泰来藻(Thalassia hemprichii)和海菖蒲(Enhalusa coroides)在不同浓度铜胁迫下,其不同部位(根、茎、叶)对铜的累积及其化学形态。结果表明:2种海草中铜的累积模式均表现为叶根茎,说明叶是铜最主要的累积部位;2种海草叶中的铜主要以盐酸提取态为主,表明稳定且毒性低的草酸铜是海草叶中铜的主要存在形式;2种海草茎中铜都是以氯化钠提取态为最主要的存在形态,表明海草茎中的铜主要是以活性较高的蛋白质结合形态存在;在泰来藻根部,醋酸提取态为铜主要的存在形态,说明铜主要以毒性较低且较稳定的磷酸盐形式存在,而在海菖蒲根部,铜以多种结合形态存在。此结果可为研究重金属对海草的毒害机理提供依据。     

不同铅水平下紫茎泽兰细胞内铅的分布和化学形态的分析

该研究运用差速离心法和化学试剂逐步提取法,分析了重金属铅在紫茎泽兰亚细胞内的分布和主要化学形态。结果表明:随着Pb浓度的升高,紫茎泽兰的叶、根、茎中各亚细胞组分Pb含量逐渐增加;紫茎泽兰中的Pb在叶片分布于可溶性部分和细胞壁中,两者占总量的75.34%~84.63%;茎也主要分布于可溶性部分和细胞壁中,占总量的36.10%~57.14%和20.07%~36.52%;而在根中则富集于细胞壁和可溶性部分,分别占39.2%~49.78%和28.27%~37.62%,其他细胞器中的Pb含量均较少。紫茎泽兰叶中的Pb以盐酸提取态和水提取态为主,两者占总量的58.74%~73.04%;茎中的Pb以醋酸提取态和氯化钠提取态为主;而根中的Pb则以醋酸提取态和盐酸提取态占优势,两者占总量的39.15%~52.91%。     

镉在不同类型蕹菜(Ipomoea aquatica Forsk.)中的积累及其化学形态和分子分布

采用水培幼苗试验研究不同蕹菜品种("台湾308"和"强坤青骨")Cd的积累及其化学形态和分子分布。结果表明,1.0 mg·L-1Cd浓度处理下,"台湾308"和"强坤青骨"叶、茎、根Cd含量分别为3.17、3.55、39.1和2.06、2.35、33.5 mg·kg-1;5.0 mg·L-1Cd浓度处理下,"台湾308"和"强坤青骨"叶、茎、根Cd含量分别为3.75、4.15、55.8和2.68、3.43、83.7 mg·kg-1。2个蕹菜品种Cd化学结合形态研究表明,叶中以乙醇提取态为主,茎、根中以乙醇和氯化钠提取态为主。"台湾308"叶、茎、根中活性较强的水提取态Cd所占比例均明显高于"强坤青骨",而醋酸和盐酸提取态Cd所占比例均明显低于"强坤青骨"。Cd处理水平和蕹菜品种类型对体内Cd化学结合形态均有一定影响,在根中表现尤为明显。分子分布结果表明,蕹菜叶片可溶部分中的Cd大部分与高分子量化合物和小分子量物质相配合,而根中可溶部分的Cd主要与植物螯合肽(PCs)和分子量为10~20 kDa的蛋白质结合。"强坤青骨"根系中Cd与PCs配合的组分(Cd-PCs)含量小于"台湾308",降低了Cd向地上部转运的可能性,进而成为其地上部分Cd含量较低的原因之一。     

农作物体内铅,镉,铜的化学形态研究

本文报道了农作物体内重金属存在的化学形态。用逐步提取法分析了生长在污染土壤上的水稻、小麦的根与叶。结果表明,在两种作物中,根部的铅以活性较低的醋酸可提取态与盐酸可提取态占优势,而叶中的铅以盐酸可提取态占优势。不论根部或叶部,在各种形态镉中,以氯化钠可提取镉所占比例较高,作用较重要。作物体内的铜活性较强,根部以乙醇可提取态占优势,叶中以水提取态占优势。各种结合形态的重金属迁移能力、毒性效应有显著差异。作物体内重金属化学形态特征与其表观毒性效应有密切联系。     

镉在土壤-蔬菜-昆虫食物链的传递特征

通过温室盆栽试验,以两种蔬菜(小白菜和苋菜)和一种昆虫(斜纹夜蛾)幼虫为对象,研究了重金属镉(Cd)在土壤-蔬菜-昆虫食物链的传递特征以及两种蔬菜中Cd化学形态分布特征.结果表明： 随着土壤Cd处理浓度的升高,两种蔬菜生物量均显著下降(P<0.05),而其各器官中的Cd含量均显著上升(P<0.05),两种蔬菜各器官Cd含量大小顺序为苋菜茎>根>叶,小白菜茎>叶>根;食用小白菜和苋菜的斜纹夜蛾幼虫体内Cd含量随着土壤Cd处理含量的升高而升高,最高分别为36.7和46.3 mg·kg^-1,但粪便中Cd含量分别高达190.0和229.8 mg·kg^-1,表明斜纹夜蛾幼虫食入的Cd大部分通过粪便排泄出体外.小白菜和苋菜各器官Cd化学形态均以氯化钠提取态为主(>70%),其次为无机态和有机水溶态Cd(乙醇提取态和去离子水提取态),而不溶性Cd磷酸盐(醋酸提取态)、草酸盐结合态Cd(盐酸提取态)和残渣态均极低,这有利于重金属Cd在食物链中传递.斜纹夜蛾幼虫通过粪便排泄大量Cd以缓解Cd对自身的毒害,可有效限制Cd向下一营养级传递.小白菜和苋菜对Cd的富集性均较高,不宜在Cd高污染土壤种植.     

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     

丛枝菌根真菌对砂培玉米幼苗根系特征、光合生理与镉累积的影响

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类重要的土壤微生物,能显著影响植物对镉(cadmium,Cd)的耐性与累积,但其对不同形态Cd胁迫的响应尚不清楚。【目的】探讨不同形态Cd胁迫下接种AMF对玉米(Zea mays L.)生长和Cd累积的影响。【方法】采用30 cm高的培养容器填装石英砂(0.2 mm),开展室内砂培玉米试验,研究溶解态和胶体态Cd (1 mg/kg)胁迫下,接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)对玉米幼苗生长、根系特征、光合生理及Cd累积的影响。【结果】双因素分析表明,AMF和Cd形态均对玉米生长(株高和生物量)、根系特征、光合生理(叶绿素含量和光合速率)与Cd累积量存在显著的影响,但二者之间没有显著交互作用。与未接种处理相比,接种AMF显著降低玉米株高、生物量、叶片叶绿素含量和光合速率,抑制玉米根长、根表面积、根体积和根尖数;同时增加了玉米根系Cd含量,但减少玉米地上部Cd含量以及地上部与根系Cd累积量;与胶体态Cd处理相比,溶解态Cd显著降低玉米的根长、根表面积、平均根系直径、根尖数和地上部Cd累积量,但增加了植株叶片光合速率、根系Cd含量和累积量。相关分析发现,玉米根长、根表面积和根尖数与地上部Cd含量呈显著或极显著正相关,与根系Cd含量呈极显著负相关。【结论】溶解态Cd比胶体态Cd对砂培玉米幼苗的毒害效应严重,而且接种AMF加重溶解态和胶体态Cd对玉米幼苗的损伤,但降低了植株对Cd的累积。     

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.     

镉胁迫对白骨壤幼苗钾钠镁吸收与分配的影响

采用砂基栽培,研究重金属镉(Cd)不同胁迫浓度(0、0.5、5、25、50、100和150mg·L-1)和胁迫时间(45和90 d)对红树植物白骨壤幼苗钾钠镁吸收与分配的影响.结果表明:白骨壤各器官对Cd的吸收和累积均表现为随Cd胁迫浓度上升而增加,随胁迫时间增加而增加的趋势;进入植物体内的Cd主要富集在根部,其次是凋落子叶,在150 mg·L-1浓度下分别占累积总量的66.9％和16.3％,这对减少Cd对植物全株的危害具有积极意义.受Cd胁迫影响90 d后,根和茎中Na含量呈上升趋势,叶和子叶中呈下降趋势;根和子叶中K含量呈下降趋势,茎和叶中变化不明显;Cd胁迫90 d后各器官(根、茎、叶和子叶)中Mg含量均低于对照,且与Cd含量呈显著负相关.     

芜湖钢铁厂周边土壤及油菜籽中镉、铜、锌、铅含量和形态分布研究

研究了污染土壤、油菜籽中Cd、Cu、Zn、Pb含量、形态分布特征和重金属富集状况及可能存在的生物毒性.结果表明,土壤中Cd、Zn、Pb以铁锰氧化物结合态、Cu以残留态占5种形态最高比例,分别为31.1%、39.3%、53.79%、46.24%;Cd、Pb交换态比例较高,为23.47%、16.32%,Cu、Zn的交换态比例较小,为3.14%、0.54%;土壤中不同重金属与各重金属形态相关关系有差别,5种重金属形态转化为有效态重金属难易程度不同;油菜籽和油菜籽壳中不同重金属累积趋势有差异,Cu易在油菜籽壳中累积,Cd、Zn、Pb易在油菜籽中累积;油菜籽中不同重金属累积率不同,Cd累积率最高,为0.56.油菜籽中重金属累积率与土壤中重金属总量呈显著负相关关系(P＜0.05),土壤中重金属的形态、转化差异是此种负相关关系的主要原因;油菜籽中Cd、Cu、Pb以氯化钠态为主,分别为32.50%、22.94%、34.69%,Zn以EDTA态为主,为45.97%.油菜籽中重金属形态可能影响其毒性,但其毒性的人类膳食风险还需进一步研究证实.油菜籽中重金属形态与油菜中重金属总量相关性不好.