镉胁迫下春小麦中镉的分布、富集及转移规律

采用盆栽试验,研究了镉胁迫下重金属镉(Cd)在春小麦中的分布、富集及转移规律。结果表明:Cd胁迫下,小麦根、茎、叶和籽粒中Cd积累量随外源Cd的增加而增加,小麦不同部位Cd积累量为根叶茎籽粒;籽粒中Cd含量与土壤中Cd显著相关;小麦不同部位对Cd的富集能力差异显著,且随外源Cd处理浓度的增加,各部位富集系数逐渐降低,低Cd浓度时各部位更易富集Cd;小麦植株地上部的转移系数亦呈递减趋势为茎、叶籽粒;在春小麦全生育期,土壤中Cd含量无明显变化,根对外源Cd的富集吸收于生育期70d左右达峰值,小麦植株中的Cd也在80d左右达到峰值后逐步减少,表明植株中的Cd,随籽粒的成熟逐步转移至籽粒。     

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.     

何首乌块根中砷、镉、汞和铅含量的检测及其富集特性

何首乌是著名传统常用中药,为蓼科(Polygonaceae)植物何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.)的块根.生首乌具有解毒、消痈和润肠通便的作用,制首乌则有补肝肾、益精血、乌须发和强筋骨之功效[1].何首乌最早出现于唐代李翱所著的<何首乌传>,<本草图经>及<本草纲目>描述何首乌"叶叶相对",展学峰等认为二者所指为现今的萝摩科(Asclepiadaceae)植物白首乌(Cynanchum bungei Decne.)[2].何首乌野生资源分布于陕西南部、甘肃南部及华东、华中、华南和西南,日本也有分布[3]     

镉胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性和镉富集的影响

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,探究了在10 d内不同浓度(0～2.0 mmol·L^-1)镉(Cd)胁迫对其根长、茎长、生物量、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Cd富集及其亚细胞分布的影响。结果表明:低浓度(0.125 mmol·L^-1) Cd能促进幼苗根和茎的生长,增加叶片叶绿素含量,较高浓度(0.5～2.0 mmol·L^-1) Cd显著抑制幼苗根和茎的生长,叶绿素及生物量显著降低; Cd胁迫使MDA含量显著增加,而SOD和POD活性显著增强,其中Cd胁迫浓度为0.5mmol·L^-1时,SOD和POD活性达到最大值,这可能是植物对环境胁迫的一种应激保护反应; Cd在各亚细胞组分中的含量依次为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随Cd胁迫浓度的升高而增加。当Cd胁迫浓度为0.125 mmol·L^-1时,水培10 d的紫花苜蓿幼苗单株地上部对Cd的净化率最高可达0.214%,而整盆植株在单位体积内对Cd的净化率最高可达15.5%;当Cd胁迫浓度为2.0 mmol·L^-1时,紫花苜蓿幼苗地上部Cd含量达89.36μg·g-1。这些结果表明紫花苜蓿对Cd具有很强的富集能力,虽未达到Cd超富集植物的临界标准,但从植株生物量、耐Cd能力、富集Cd量及对Cd的净化率等方面综合考虑,紫花苜蓿在Cd污染土壤的植物修复中具备良好的应用价值。     

曼陀罗和苍耳对污染土壤中镉的吸收与富集

目的:研究曼陀罗和苍耳对重金属镉的吸收与富集特征.方法:室外盆栽试验和室内原子吸收测定曼陀罗和苍耳体内的镉含量.结果:土壤中的镉刺激了植物的生长,曼陀罗和苍耳的生物量都比对照有所增加;曼陀罗和苍耳体内的镉含量随土壤中镉浓度的增加而增加;当土壤中镉浓度为100mg·kg-1时,曼陀罗地上部分富集系数为1.15,大于1,而在其它测试浓度下均小于1;苍耳地上部分的富集系数在所有测试浓度下都小于1.结论:曼陀罗和苍耳都不属于镉的超富集植物.     

三种观赏植物对土壤中镉的富集特征研究

以3种观赏植物海芋、肾蕨和蟛蜞菊为试材进行盆栽试验,研究其对土壤重金属镉的富集特征。结果表明：3种观赏植物对镉有不同的富集能力,其地上部和地下部富集的镉与土壤的镉含量呈显著正相关（r＞0.9）。蟛蜞菊地上部吸收富集能力最大,其次是海芋,肾蕨最弱;而海芋地下部镉含量最高,其次是肾蕨,蟛蜞菊最少。当土壤镉含量在0～120 mg/kg范围内,三种观赏植物根的富集系数都大于1,说明3种观赏植物根系对镉具有富集能力。3种植物中只有蟛蜞菊地上部和地下部的富集系数都大于1,说明其具有超积累植物的富集系数特征。因此,蟛蜞菊对重金属镉污染的土壤修复有一定的应用潜力。     

羽衣甘蓝对镉的耐性和富集特征研究

以观赏绿化植物羽衣甘蓝(Brassica oleracea L.var.acephala DC.)为试验材料,采用盆栽试验,研究其对镉的耐性和富集特征,探讨羽衣甘蓝对镉污染土壤生物修复的可行性。结果显示:(1)随着镉处理浓度的增加,羽衣甘蓝干重呈先升高后降低的趋势,20~80mg·kg-1镉处理能促进植株的生长,100~120mg·kg-1镉处理虽然显著抑制了根系的生长,但是促进了地上部的生长,整体而言对全株生长无明显影响,表明羽衣甘蓝对镉有较强的耐性,且地上部的耐性高于根系。(2)所有镉处理下,羽衣甘蓝叶片的SOD、POD和APX活性较高,MDA含量和电解质渗漏率与对照无差异;而镉处理浓度高于80mg·kg-1时,根系的SOD、CAT和APX活性显著降低,MDA含量和电解质渗漏率显著升高,引起严重的膜脂过氧化伤害,这可能是羽衣甘蓝地上部的镉耐性高于根系的原因之一。(3)羽衣甘蓝地上部的镉含量高于根系,且随着镉处理浓度的增加均逐渐增加,在镉处理浓度为120mg·kg-1时达到最大值,分别为50.15mg·kg-1(根系)和52.01mg·kg-1(地上部);植株对镉的转运系数大于1,地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为每株343.19μg。研究表明,羽衣甘蓝对镉有很强的耐性和富集、转运能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物资源。     

滨海盐渍土壤中不同类型盐生植物富集镉的效应

为了利用被镉污染的滨海盐渍土壤,通过实验对比分析3种不同类型盐生植物对盐渍土中镉的富集效应,以期初步探明不同类型盐生植物在镉污染盐渍土壤修复中的效果。选择的3种盐生植物类型是:聚盐盐生植物,泌盐盐生植物和避盐盐生植物。通过温室盆栽实验,将植物在不同镉含量的盐渍土壤中种植培养60 d,测定和分析不同类型盐生植物对镉的生物浓缩因子、转移系数以及植株内地上部分和根部生物量和镉含量的变化。结果表明,不同镉含量的土壤对碱蓬和芦苇的生长影响较小,对二色补血草的生长影响较大。不同镉含量的土壤中,芦苇地上部分镉的生物浓缩因子变化差异不显著,并且其地上部分吸收镉的百分率较高。碱蓬和芦苇的转移系数大于二色补血草的转移系数,并且碱蓬的转移系数在不同镉含量的土壤中变化不显著;二色补血草的转移系数随着土壤中镉含量的增加而显著增大。3种盐生植物中,碱蓬最具修复镉污染盐渍土壤的潜力,这可能和它是聚盐盐生植物的生理类型有关。芦苇整个植株的地上部分富集镉的总量在3种植物中是最高的,因此,芦苇在镉含量较低时也可以做为镉污染盐渍土壤的修复材料。     

烟草镉的富集及防控措施研究进展

烟草是富镉耐镉作物,降低烟叶镉含量对人体健康十分重要。从烟草镉含量、烟草镉富集及其影响因素、烟草镉防控措施三方面进行了综述,系统分析了该研究领域的成果、现状和存在问题,并对未来烟叶控镉的工作方向进行了展望,以期为低镉烟叶生产提供参考。     

镉对金银花的毒物刺激效应

采用水培方法,研究不同浓度镉(Cd)(0、0.5、2.5、5、10和25 mg· L-1)胁迫下金银花的生长特征,分析低浓度Cd对金银花产生的毒物刺激效应.结果表明:低浓度Cd处理(≤5mg·L-1)对金银花最大根长、植株干质量以及叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均产生显著刺激效应,分别比对照增加13.6％、11.7％、14.0％、10.8％和54.5％;低浓度Cd(≤5mg·L-1)对叶片含水量表现出一定程度的促进作用,但影响不显著;当Cd浓度≥10mg·L-1,对金银花的生长表现出显著的抑制作用.当Cd浓度为25 mg·L-1时,金银花地上部Cd含量达到622.93 mg· kg-1,表明金银花对Cd具有较强的超富集能力.Cd对金银花产生毒物刺激效应的剂量范围为0.5 ～5 mg·L-1.     

三种观赏植物对重金属镉的耐性与积累特性

通过盆栽实验,对镉(Cd)胁迫下3种观赏植物含羞草、白雪姬和树马齿苋的生长、生理和重金属累积与分布情况进行了研究。结果表明:含羞草、白雪姬和树马齿苋的平均耐性指数分别为105.57、81.35和79.88;在100mg.kg-1Cd浓度下三者叶绿素a、b的含量分别为对照的83.74%、69.83%;60.64%、51.26%和60.64%、51.26%;类胡萝卜素的含量和叶绿素a/b值无明显变化;三者在Cd胁迫下均表现出O2.-离子生成速度上升,MDA含量增加,电导率升高的趋势,其中含羞草的变化幅度最低,白雪姬次之,树马齿苋最高。三者对Cd的耐性表现为含羞草白雪姬树马齿苋。3种观赏植物对Cd均具有较强累积能力,在土壤Cd含量为100mg.kg-1时,三者根和地上部分的Cd累积浓度均高于100mg.kg-1。且对Cd积累能力为树马齿苋含羞草白雪姬。含羞草、白雪姬和树马齿苋在土壤Cd污染的治理中有一定的应用价值。     

香菇菌丝后熟转色的转录组分析

香菇是世界第二大栽培食用菌,其菌丝后熟转色是其特有的栽培过程,并对其产量和品质至关重要。为了进一步了解香菇后熟转色形成的机制,本研究利用Illumina二代高通量测序平台,对初始未转色菌丝(LE118)、光照下转色菌丝(LE313C)、黑暗下未转色菌丝(LE313W)进行转录组测序,以香菇单核体W1-26基因组为参考基因组进行转录组有参分析,共鉴定出2 215个差异表达基因,LE313C比LE118、LE313C比LE313W、LE313W比LE118中分别有1 216、1 507、1 054个基因差异表达。GO富集分析表明,差异表达基因显著富集碳水化合物代谢过程、氧化还原酶活性、水解酶活性、过氧化物酶活性等。KEGG分析发现芳香族化合物的降解在LE313C比LE313W中被显著富集。在LE313C比LE118即香菇菌丝后熟转色发育过程中,筛选出关键差异表达基因包括糖苷酶、疏水蛋白、P450、漆酶、谷氨酸脱氢酶等,表明这些差异基因在香菇菌丝的后熟转色中可能行使重要的生物功能。本研究为进一步研究香菇菌丝后熟及转色形成的机理提供了重要依据。     

Genetic analysis of nuclear ribosomal DNA of Lentinula edodes

Genetic analysis of nuclear ribosomal DNA (rDNA) of Lentinula edodes was carried out using rDNA restriction fragment length polymorphisms (RFLPs) as genetic markers. Two compatible monokaryotic strains that differed in the endonuclease digestion patterns of their rDNA were used. The dikaryotic strain established by crossing them produced mixed RFLP patterns. Single-spore isolates derived from the dikaryotic strain showed three types of rDNA RFLP patterns: either one of the two parental types or a mixed type. From the frequency of the mixed type, the recombination value of rDNA tandem repeats was calculated to be 31.4%. Linkage analysis between rDNA and two incompatibility factors (A and B) revealed that rDNA was not linked to either factor. The rDNA genotypes did not affect mycelial growth among the single-spore isolates.     

香菇单孢杂交子代群体灰色关联度和ISSR分析

以香菇Lentinula edodes栽培菌株秋6和K95-1为亲本,通过单孢菌株配对杂交获得21个杂交子,观察杂交子及亲本菌丝体生长情况,进行栽培出菇试验。采用灰色关联度分析法,对9个正常出菇的杂交子从8个性状方面进行综合评价,结果表明,杂交子QK-8和QK-15关联度仅次于亲本秋6,农艺性状和子实体性状表现最好。采用ISSR技术对21个杂交子及亲本进行DNA多态性聚类分析,单孢杂交后代遗传分化十分明显,归于同一类群的杂交子在菌丝生长、子实体形态和农艺性状等方面常表现相似,ISSR分析能为优良杂交子初步筛选提供重要参考。     

Multiplex real-time PCR assay for simultaneous detection of Omphalotus guepiniformis and Lentinula edodes

A rapid multiplex real-time PCR assay was developed to achieve highly specific, simultaneous detection of two kinds of mushrooms, Omphalotus guepiniformis and Lentinula edodes. Primers and TaqMan minor groove binder probes were designed according to the internal transcribed spacers 1-5.8S region of rDNA and evaluated by the specificity for fruiting bodies of 17 O. guepiniformis, 16 L. edodes and samples from 57 other species. DNA extracts of all the target species had positive signals with no cross-reaction, the limit of detection being 0.00025 ng of DNA. Threshold cycle (Ct) values for raw and processed fruiting bodies and for fruiting bodies (1% (w/w)) mixed with foodstuffs or artificial gastric juice contents ranged from 17.16 to 26.60 for both examined species. This new assay proved specific to the target species, highly sensitive, and applicable to processed food samples and gastric juice contents, making it useful for rapidly identifying O. guepiniformis and L. edodes.     

香菇数量性状的相关性分析和主成分分析

对110个香菇杂交菌株16个数量性状进行表型、遗传和环境相关性分析及主成分分析。由分析结果可知,单菇鲜重与有关单菇的其他5个性状在表型、遗传和环境等3个方面都存在极显著的正相关,与菇数存在3种极显著的负相关,与CMC酶活性、木聚糖酶活性分别呈显著和极显著遗传负相关。鲜菇总重与出菇期和原基期呈极显著的表型和遗传负相关,与菇数、两种菌丝生长速度及菌盖厚度呈极显著的遗传正相关。结果表明,在香菇育种工作中,菌丝生长速度和酶活性,可以作为对单菇性状和鲜菇总重进行选择的间接指标之一。主成分分析结果表明,16个性状可以缩减为6个主成分,按方差贡献率大小分别命名为单菇、发育、产量、酶活、原基和转色因子,6个主成分的方差累积贡献率为80.75%。在香菇育种中,可以按照育种目标对上述主成分因子或其分量进行单独选择。     

香菇主要栽培菌株遗传多样性的AFLP分析

采用AFLP技术分析了收集到的31个主要香菇栽培菌株的DNA多态性。采用6对引物共扩增得到了443条DNA带,其中共有条带为189条,多态性比率为57.34%,说明收集到的香菇菌种具有一定的遗传多样性,它们之间存在一定的遗传差异。用平均连锁聚类法构建了所有样本的遗传相关聚类图,以0.80的相似性为切割点,31个菌株可分成4个类群,类群Ⅰ主要由上海农科院食用菌研究所和福建三明真菌研究所提供的香菇菌种组成,类群Ⅱ全部由收集到的日本栽培品种组成,类群Ⅲ由浙江庆元与福建三明真菌所的菌种组成,类群Ⅳ为上海农科院食用菌所的7402。本研究为香菇遗传信息数据库的建立奠定基础,为优良品种选育和亲缘关系的研究提供分子生物学依据。AFLP技术通过不同菌株的指纹图谱的不同能够有效分辨其基因型,可为香菇的栽培菌株质量监测和菌种鉴定提供快速有效的技术手段,从而为规范食用菌菌种生产管理提供科学依据。     

Cloning and characterization of two cellulase genes from Lentinula edodes

The effect of overproduction of the Hsp70 system proteins (DnaK, DnaJ, GrpE) and/or ClpB (Hsp100) from plasmids on the process of formation and removal of heat-aggregated proteins from Escherichia coli cells (the S fraction) was investigated by sucrose density gradient centrifugation. Two plasmids were employed: pKJE7 carrying the dnaK/dnaJ/grpE genes under the control of the araB promoter and pClpB carrying the clpB gene under the control of its own promoter (sigma(32)-dependent). In the wild-type cells the S fraction after 15 min of heat shock amounted to 21% of cellular insoluble proteins (IP), and disappeared 10 min after transfer of the culture to 37 degrees C. In contrast to this, in the clpB mutant the S fraction was larger (35% IP) and its elimination was retarded, nearly 60% of the aggregated proteins remained stable 30 min after heat shock. This result points to the importance of ClpB in removal of the heat-aggregated proteins from cells. Overproduction of the Hsp70 system proteins (exceeding by about 1.5-fold that of wild-type) in wild-type and DeltaclpB cells completely prevented the formation of the S fraction during heat shock. Overproduction of ClpB (exceeding by about eight-fold that of wild-type) in the same background did not prevent protein aggregation after heat shock and only partly compensated for the effect of the mutation in the clpB gene. Monitoring the S fraction during co-production of DnaK/DnaJ/GrpE and ClpB in the DeltaclpB mutant revealed that both the levels of expression and the ratios of ClpB to Hsp70 system proteins had a significant effect on the formation and removal of protein aggregates in heat-shocked E. coli cells. In the presence of excess ClpB, an increase in the levels of DnaK, DnaJ and GrpE was required to prevent aggregate formation upon heat shock or to efficiently remove protein aggregates after heat shock. Therefore, it is supposed that a high level of ClpB under some conditions, especially at insufficient levels of Hsp70 system proteins, may support protein aggregation resulting from heat shock and may lead to stabilization of hydrophobic aggregates.     

四种园林植物对土壤镉污染的耐受性

采用模拟Cd污染土壤培养法,测定了Cd胁迫下山矾、桑树、绣线菊、山茶4种园林植物幼苗的生长、生物量变化,根茎叶的Cd含量,光合色素含量与MDA含量,对耐性指数(Ti)、转移系数(TF)、生物富集系数(BCF)进行了评价。结果表明:(1)山矾、桑树、绣线菊和山茶的平均耐性指数分别为93.99、82.33、82.10和87.25;(2)4个树种幼苗根茎叶的Cd含量都随着Cd处理浓度的增加而增加,转移系数值(TF)都小于1,转移能力为山矾山茶绣线菊桑树。对Cd累积能力为山矾山茶桑树绣线菊;山矾和山茶生物量吸收的Cd总量显著高于绣线菊和桑树。(3)Cd处理浓度的不断增加,叶绿素a/叶绿素b比值与对照相比变化不显著,类胡萝卜素的含量持续增加;桑树、山茶、山矾和绣线菊MDA含量分别平均上升为15%、10.17%、9.69%、12.86%。不同Cd浓度下,MDA上升幅度顺序为桑树绣线菊山茶山矾。研究表明山矾具有很高的Cd耐性、转移能力、以及地上部分积累镉的能力,是一种抗Cd污染较好的园林绿化树种。