硒对镉胁迫下大球盖菇菌丝生长的影响

选用大球盖菇Stropharia rugosoannulata为试验材料,分析在镉胁迫处理下（2mg/L）添加不同浓度硒（0、6、15、20mg/L）对大球盖菇菌丝生长的影响,初步研究了施加硒对镉胁迫下大球盖菇菌丝生长抑制的缓解效应和作用机制。结果表明：镉对大球盖菇生长速度和生物量具有明显抑制作用,镉造成了大球盖菇渗透调节物质、过氧化氢和丙二醛含量显著增加;添加硒后,镉对大球盖菇菌丝的生长速度、生物量抑制作用均有所改善,且增加了渗透调节物质,促进镉胁迫下大球盖菇渗透调节能力;硒诱导抗氧化酶的活性上调,提高活性氧清除能力,降低了菌丝中丙二醛和过氧化氢的含量,缓解细胞膜过氧化程度,增强了大球盖菇对镉的耐受性。本研究重点探讨外源添加硒对镉胁迫下大球盖菇菌丝生长、生理特性及抗氧化胁迫能力的影响,为进一步研究硒在食用菌抗镉栽培中的应用奠定了一定的理论基础。     

硒和碲对缓解糜子镉毒害及减少籽粒镉积累的调控效应

提高糜子(Panicum miliaceum)镉耐受性与低积累能力对镉污染地区糜子的安全生产具有重要意义。该研究以镉耐受和镉敏感糜子品种为材料,通过苗期水培和全生育期盆栽试验,分析不同形态硒和四价碲对镉胁迫下糜子生长、根系形态、镉吸收转运和籽粒矿质营养含量的影响。结果表明,外源添加硒和碲能缓解镉毒害,其中有机硒缓解效果较好。与单独镉处理相比,硒和碲能够促进根系直径增加并抑制镉吸收,最高可使根系镉含量降低33%。此外,硒和碲能够增加细胞壁和液泡中镉的占比,提高镉耐受性。叶面喷施硒提高了糜子籽粒中锌、锰和钼等矿质营养元素含量。无机四价硒能更有效地抑制镉从营养器官向籽粒的转运,在5mg·kg^–1镉处理下,可使镉敏感和镉耐受品种籽粒镉含量分别降低11.3%和20.3%。综上,外源添加硒能够显著提高糜子镉耐受性并减少籽粒镉积累。研究结果可为镉污染地区糜子的安全生产提供参考。     

肉桂醛调控不结球白菜多胺氧化酶-过氧化氢系统缓解硒胁迫的机理研究北大核心CSCD

硒(Se)胁迫通常引发植物细胞生理损伤,进而抑制植物生长。肉桂醛(CA)是一种具有抗氧化特性的天然化合物。该研究以不结球白菜(Brassica rapa)幼苗根为研究材料,采用多种生理生化以及原位荧光检测手段,研究了多胺氧化酶-过氧化氢(PAO-H_(2)O_(2))系统参与肉桂醛缓解硒胁迫的作用方式。结果表明:(1)硒胁迫显著抑制不结球白菜幼苗根的生长,并呈现浓度效应,而肉桂醛能显著缓解硒胁迫导致的生长抑制。(2)肉桂醛能够显著缓解硒胁迫诱导的根细胞氧化损伤和细胞死亡。(3)硒胁迫导致根内PAO活性和H_(2)O_(2)水平显著升高,而加入肉桂醛后可显著抑制PAO活性并降低H_(2)O_(2)水平。(4)在不结球白菜体内6个BrPAOs家族基因(BrPAO1-6)中,硒胁迫能够诱导BrPAO3、BrPAO5和BrPAO6表达量显著上调,而肉桂醛可显著抑制硒胁迫的这种诱导效应。研究发现,肉桂醛可通过抑制PAO-H_(2)O_(2)系统有效缓解不结球白菜的硒胁迫伤害,为外源调控作物耐受硒胁迫提供了新证据。     

硅缓解植物镉毒害的生理生态机制

镉是对生物毒性最强的污染物之一。过量的镉能够抑制植物的生长和光合作用,干扰矿质代谢并诱发氧化胁迫。硅作为一种有益元素,主要以Si(OH)_4的形态通过主动或被动方式被植物体吸收并转运到地上部分。硅对植物镉毒害具有缓解作用,但其缓解机制在不同物种、品种或生态型之间存在显著差异,并表现出一定的硅/镉浓度依赖性。总体上可概括为避性机制和耐性机制。避性机制包括:(1)在器官水平,减少植物根系对镉的吸收及其向地上部的转运;(2)在细胞水平,增强细胞壁对镉的吸附能力,减少共质体中镉的含量。耐性机制包括:(1)诱导细胞产生小分子螯合剂,增强对镉的螯合作用,减少细胞中游离态镉的含量;(2)增强抗氧化机制,减轻氧化胁迫;(3)改善光合作用和无机营养,促进植物生长。从植物对硅的吸收和转运、镉对植物的毒害作用以及硅对缓解植物镉毒害的生理生态机制3个方面进行了综述,并基于目前的研究现状和薄弱之处,对今后的研究重点进行了展望。     

壳聚糖对镉胁迫条件下小麦生长及生理的影响

以小麦为材料,研究了镉对水培小麦幼苗的胁迫作用及壳聚糖对镉胁迫的缓解效应。结果表明:250μmol·L-1的镉胁迫处理后,小麦幼苗的生长受到严重抑制,叶片中叶绿素含量明显下降,金属硫蛋白和丙二醛的含量显著上升(P<0.05);培养液中添加0.01%的壳聚糖能降低小麦幼苗中镉的积累,对小麦幼苗的镉胁迫具有明显地缓解效应。     

小立碗藓对重金属镉胁迫的应答特征

镉是植物非必需的微量重金属元素, 镉胁迫引起植物细胞的代谢紊乱, 甚至导致细胞死亡。为了探索苔藓植物对镉胁迫的应答机制, 采用高通量测序及生物信息学技术分析了藓类模式植物——小立碗藓(Physcomitrella patens)在镉胁迫下的基因表达特征。结果表明, 在镉胁迫下, 小立碗藓细胞骨架组织、微管运动、DNA修复系统、端粒维护、配子体形成与有性生殖以及与氮代谢等相关基因的表达具有明显的镉胁迫应答特征, 暗示了这些基因可能共同参与小立碗藓对镉胁迫的调控反应。该研究结果为阐明植物对镉胁迫的应答机制提供了新的线索。     

一氧化氮(NO)对镉胁迫下小麦幼苗氧化损伤的影响

为探讨一氧化氮(NO)对重金属镉胁迫后小麦幼苗氧化损伤的影响。采用营养液水培法,以"晋麦8号"为材料,一氧化氮供体硝普钠(SNP),NO清除剂牛血红蛋白(Hb)及SNP类似物亚铁氰化钠(SF)分别处理小麦幼苗,研究NO在镉(Cd)胁迫下对小麦幼苗抗氧化系统的影响。结果显示,SNP处理可以缓解镉胁迫对幼苗生长抑制,显著增加可溶性蛋白、叶绿素和GSH含量,减少丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)的含量,并降低超氧阴离子(O2·-)产生速率、可溶性糖和脯氨酸的积累。而NO清除剂牛血红蛋白(Hb)处理使镉胁迫对小麦幼苗的毒害增强,SNP类似物亚铁氰化钠(SF)处理则没有缓解效应;进一步实验发现,SNP降低了镉胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化相关酶的活性,减轻了镉胁迫的氧化损伤。NO可以通过调节抗氧化酶系统来缓解Cd对植物的毒害。     

土壤-植物体系中硒与重金属镉的相互作用

硒是人体重要的功能元素之一,近年来通过食物补硒成为研究热潮,富硒食品的安全问题备受关注。阐述了土壤中的硒与镉的存在形态及其转化的影响因素,并结合近年来的研究成果,介绍了硒与镉在植物体内的互作效应及其机理研究现状,以期为今后更深入开展硒与镉交互作用机制的研究提供参考,并为农作物富硒阻隔技术体系的建立提供科学依据。     

李花粉教授团队介绍

正本团队主要研究硒在土壤-植物系统中的迁移转化以及硒对重金属的解毒作用,建立了硒形态测定与分析技术。近年来在"New Phytologist","Plant and Soil","Journal of Agricultural and Food Chemistry"等刊物上发表多篇论文。相关科研项目有国家自然科学基金"水稻根际硒形态转化及吸收转移机理研究"和"硒缓解水稻累积镉的根际调控机制研究"以及公益性行业(农业)科研专项"优质高效富硒农产品关键技术研究与示范"等。     

镉腔迫下小麦根系分泌物的变化

通过水培和砂培两种方法,研究了镉胁迫下小麦（Triticum aestivm L.)根系分泌物变化。通过研究镉对小麦根系分泌氨基酸和糖,根系分泌其它一次次生代谢物质等的影响,以及根系分泌物对蔬菜种子萌发的影响,探讨镉胁迫下植物根系的生理生态效应。研究结果表明：镉胁迫下,小麦根系分泌物无论在量上还是质上都有变化。镉胁迫下根系分泌的电解质,糖类,氨基酸以及其它一些次生代谢物质都有所变化,但变化情况有差异。电解质外渗率,糖类随Cd^2＋浓度升高而增加,在低浓度Cd^2 作用下（0.5mg/L),随处理浓度的升高,氨基酸分泌量增加,当处理浓度高于相应浓度时,氨基酸分泌量随浓度升高而减少。随Cd^2 浓度升高,次生代谢物分泌种类减少。这说明小麦通过改变根分泌作用而缓解镉危害。由于根系分泌次生代谢物的活动比较复杂,因而根系的分泌作用有待于进一步研究。根系分泌物中可能含有某些物质抑制萝卜,白菜种子萌发,这是涉及到植物他感作用的问题,值得并有待于进一步研究。初步分析小麦根系在不同的环境中对镉胁迫的响应方式,为以后根分泌物的深入研究提供了一定的思路,也为镉污染区农作物的合理栽培提供新的参考资料。     

植物的硫同化及其相关酶活性在镉胁迫下的调节

植物对土壤中硫的利用包括根系对硫酸盐的吸收、转运、同化、分配等过程,也是由一系列酶和蛋白质参与和调节的代谢过程。近年来的研究表明,在植物体内,硫同化与植物对镉等重金属元素的胁迫反应机制有着密切关系。镉胁迫能调节植物对硫酸盐的吸收、转运、同化,以及半胱氨酸、谷胱甘肽（glutathione,GSH）和植物螯合肽（Dhytochelatins,pc）的合成。植物在镉胁迫下通过多种调节机制,增强对硫酸盐的吸收和还原,迅速合成半胱氨酸和谷胱甘肽等代谢物,从而合成足够的PC,以满足植物生理的需要。     

过氧化氢对镉胁迫下水稻种子萌发的缓解效应

为了探讨外源H_2O_2对镉胁迫下水稻种子萌发受抑的缓解作用,以水稻品种‘中优169’为材料,通过培养皿滤纸发芽法,研究不同浓度H_2O_2对200μmol·L~(-1)镉胁迫下水稻种子萌发、幼苗生长及相关生理指标的影响。结果表明,在200μmol·L~(-1)镉胁迫下,水稻种子的萌发和幼苗生长表现出明显的抑制现象,发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗的根长、芽长和可溶性蛋白含量均显著降低,MDA含量显著增加,POD活性上升,SOD、APX及CAT的活性显著受到抑制。较低浓度(≤10μmol·L~(-1))H_2O_2处理能不同程度地增加幼苗的根长、芽长、根鲜重和芽鲜重,提高镉胁迫下水稻种子的发芽指数和活力指数,增强SOD、POD和APX活性并降低MDA含量,从而缓解镉的毒害效应。其中5μmol·L~(-1) H_2O_2浸种处理对镉胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的缓解作用最好。高H_2O_2浓度对镉胁迫的缓解作用逐渐减弱,当H_2O_2浓度达到50μmol·L~(-1)时,会加重镉胁迫的毒性。表明适宜浓度的H_2O_2可以提高水稻幼苗抗氧化能力,缓解镉胁迫伤害。     

镉胁迫下小麦根系分泌物的变化

通过水培和砂培两种方法 ,研究了镉胁迫下小麦 ( Triticum aestivm L.)根系分泌物变化。通过研究镉对小麦根系分泌氨基酸和糖 ,根系分泌其它一些次生代谢物质等的影响 ,以及根系分泌物对蔬菜种子萌发的影响 ,探讨镉胁迫下植物根系的生理生态效应。研究结果表明 :镉胁迫下 ,小麦根系分泌物无论在量上还是质上都有变化。镉胁迫下根系分泌的电解质、糖类、氨基酸以及其它一些次生代谢物质都有所变化 ,但变化情况有差异。电解质外渗率、糖类随 Cd2 + 浓度升高而增加 ,在低浓度 Cd2 + 作用下 ( 0 .5 mg/ L) ,随处理浓度的升高 ,氨基酸分泌量增加 ;当处理浓度高于相应浓度时 ,氨基酸分泌量随浓度升高而减少。随 Cd2 + 浓度升高 ,次生代谢物分泌种类减少。这说明小麦通过改变根分泌作用而缓解镉危害。由于根系分泌次生代谢物的活动比较复杂 ,因而根系的分泌作用有待于进一步研究。根系分泌物中可能含有某些物质抑制萝卜、白菜种子萌发 ,这是涉及到植物他感作用的问题 ,值得并有待于进一步研究。初步分析小麦根系在不同的环境中对镉胁迫的响应方式 ,为以后根分泌物的深入研究提供了一定的思路 ,也为镉污染区农作物的合理栽培提供新的参考资料。     

干旱胁迫下镉处理对互叶醉鱼草幼苗生长、镉积累及光合生理的影响

为探究干旱条件下,互叶醉鱼草(Buddleja alternifolia Maxim.)幼苗对重金属镉胁迫的生长及光合生理响应机制,以两年生互叶醉鱼草幼苗为试验材料,设置对照与干旱两个水分处理组(土壤相对含水率分别为:65%—60%,35%—30%),每个水分处理条件下再分别设置3个镉处理浓度(0.28、(0.6+0.28)、(1.2+0.28)mg/kg),共6个处理。测定不同水分及镉处理对互叶醉鱼草生长、生物量、光合参数及体内重金属含量的影响。结果表明:干旱与镉复合胁迫下植物的存活率为100%。镉胁迫、干旱与镉复合胁迫均不同程度抑制了互叶醉鱼草幼苗生长、生物量积累、植株的光合作用及叶绿素含量,且其光合和叶绿素含量的降幅明显大于单一镉胁迫。镉胁迫下,互叶醉鱼草幼苗单株最高镉富集量为69.33 mg/kg,而复合胁迫下单株最高镉富集量为50.68 mg/kg。以上结果表明:干旱胁迫能够加重镉胁迫对植物的影响,使复合胁迫下互叶醉鱼草生长、光合生理及镉富集能力下降。但单一镉胁迫下,互叶醉鱼草对镉具有更强的耐受性,并有较高的生物富集能力,且干旱与Cd复合胁迫下互叶醉鱼草幼苗仍有一定的镉积累量。因此在干旱半干旱区园林绿化以及Cd污染地区的生态建设中,互叶醉鱼草是一种具有巨大应用潜力和前景的灌木树种。     

镉胁迫下植物促生菌密歇根克雷伯氏菌TS8和Lelliottia jeotgali MR2对拟南芥生长及镉富集的影响北大核心CSCD

为了研究镉胁迫下植物促生菌密歇根克雷伯氏菌(Klebsiella michiganensis)TS8和Lelliottia jeotgaliMR2对拟南芥(Arabidopsis thaliana)生长及镉富集的影响,文中以野生型拟南芥为试验材料,将其种植在不同镉浓度的土壤基质中,并施入MR2和TS8菌悬液。低浓度镉处理组(LC)为购买的基质营养土,初始镉浓度为14.17 mg/kg,高浓度处理组(HC)为在购买的基质营养土上额外喷洒200 mg/kg Cd^(2+)。结果表明,相比对照组,不同浓度镉胁迫下喷施MR2菌悬液均可显著促进拟南芥的生长,而TS8和MR2_TS8混合菌液仅在高浓度镉胁迫下表现出一定的促生效果。但值得关注的是,不同浓度镉胁迫下TS8菌悬液可显著降低拟南芥的地下部对重金属镉的富集(60%和59%),并有效提高地上部对重金属镉的富集(234%和35%)。此外,单菌和混合菌均能显著提高土壤中可还原态镉向酸可提取态镉转化,促进植物吸收,降低土壤总镉含量。因此,针对不同环境下,合理配施植物促生细菌在提高作物产量或修复土壤镉污染中具有一定的应用价值。     

外源一氧化氮对镉胁迫下玉米幼苗根生长及氧化伤害的影响

以玉米幼苗为材料,通过在镉处理的同时补充外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)及其类似物[K3Fe(CN)6]、以及NO消除剂,分析NO对植物耐镉性的影响,探讨NO在植物逆境胁迫响应中的作用及其机理。结果显示:添加20μmol·L-1 SNP能显著降低镉引发的玉米幼苗根生长抑制及根尖内源镉的积累,减少电解质的渗漏以及超氧化物自由基(O2.-)和过氧化氢(H2O2)的上升幅度,抑制超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的增加,进一步提高镉胁迫下谷胱甘肽还原酶(GR)的活性。SNP的上述效应可被NO消除剂2-(4-羧基-2-苯基)-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(cPTIO)所逆转,而SNP类似物K3Fe(CN)6的应用对上述反应几乎无影响,说明该反应具有NO特异性。研究表明,外源NO能够显著缓解镉胁迫对玉米幼苗生长造成的伤害,该缓解作用主要是通过降低植株体内内源镉积累和减轻镉诱发的氧化伤害来实现的。     

硒胁迫下普氏原羚的采食对策

通过对青海湖湖东地区土壤和牧草矿物质元素含量的分析,发现该区严重缺硒.然而,生存于湖东地区的普氏原羚却不见缺硒表症,普氏原羚在长期的进化过程中适应了缺硒环境.提出假说:普氏原羚应对硒胁迫的主要对策是选择采食高硒植物, 在湖东地区,牧草硒含量是影响普氏原羚选择食物的主要因素.得出结论:在湖东地区,芨芨草是普氏原羚的基本食物,同时是主要的高硒植物.普氏原羚应对硒胁迫的主要对策是选择芨芨草草地作为采食地,增加高硒植物芨芨草在食物中的比例.也不是嗜食或喜食高硒植物.     

镉胁迫下麻疯树转录组测序分析

麻疯树是一种能适应多种恶劣环境条件的能源植物,目前关于其抵抗重金属胁迫的分子调控机理尚不清楚。从组学水平整体分析其基因表达模式对于筛选关键基因、解析镉胁迫响应调控网络和促进分子育种具有重要意义。利用Illumina测序技术对水培条件下培养的处理组(Cd 100)和对照组(CK)麻疯树幼苗叶的转录组进行高通量测序,两个数据库的测序数据经de novo组装得到50448条高质量的Unigene。两个样品中发现了2551条差异表达基因,其中539条上调基因,2012条下调基因。根据不同数据库的注释信息,发现麻疯树镉胁迫引起叶片中多种代谢途径的变化,包括碳代谢,光合作用,植物激素信号转导以及植物病原响应途径。DAVID分析显示镉胁迫引起了麻疯树叶中与离子转运相关基因的变化,导致叶片中Na离子和铁离子稳态的变化。转录因子分析发现WRKY和ZIP在镉胁迫中发挥重要作用。用qRT-PCR技术对随机挑选的5个基因进行荧光定量验证,结果与测序数据一致,证实了差异表达基因数据的有效性。深入探讨了麻疯树镉胁迫的分子机理,为进一步应用于基因工程和植物修复提供基础。     

硒影响植物抗氧化系统的作用与机制

硒是植物的有益元素,研究植物中硒的作用和机制具有重要意义。植物的抗氧化系统包括抗氧化物酶和小分子抗氧化物质。国内外研究发现添加适宜浓度的外源硒可以增强植物抗氧化能力、降低丙二醛(MDA)含量,而过量的硒则会加重植物氧化损伤。因而,硒对植物表现出两面性。综述了硒对植物抗氧化系统的作用机制包括调节活性氧自由基的含量、硒的形态转化、插入铁-硫簇影响电子传递链、修复细胞膜结构和细胞完整性、恢复光合作用、调节必需元素(如辅酶因子)含量等的研究进展,以期为深入开展硒抗非生物胁迫研究提供参考。     

镉胁迫下地钱转录组的性别特异性响应机制

地钱(Marchantiapolymorpha)作为雌雄异株的苔纲植物,具有对重金属胁迫敏感的特性,且种群中雌雄比例差异较大,是研究重金属环境下植物性二态的理想对象之一。为探究雌雄地钱转录组对重金属镉的响应机制差异,利用高通量测序和加权基因共表达网络分析(WGCNA),鉴定了在镉胁迫条件下与不同性别地钱有关的模块和基因。结果表明,镉胁迫响应转录因子雌雄差异主要集中于bHLH、 ERF和MYB家族。关键差异响应基因包括MARPO＿0147s0038、MARPO＿1326s0001和MARPO＿0015s0058。差异响应通路雌性主要集中在信号转导通路,雄性则集中于类黄酮生物合成。研究结果有助于揭示雌雄异株地钱对镉胁迫的反应过程和响应机制,可为理解雌雄异株植物对重金属胁迫的性别特异性响应机制提供参考。