菱镁矿区镁粉尘污染土壤的植物修复效果评价

菱镁矿在开采和煅烧过程中产生的镁粉尘严重损害矿区土壤性质和植被生长,然而至今对菱镁矿污染土壤修复仍无成熟的方法。本研究通过不同添加量镁粉尘处理(0、2%、5%和10%)以及配合施用磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2·H2O]的盆栽实验,探讨羊草(Aneurolepidium chinense)、披碱草(Elymus dahuricus)、剪股颖(Agrostis stolonifera)和碱茅(Puccinellia distans)对菱镁矿区镁粉尘污染土壤的修复效果。结果表明:羊草和披碱草对土壤镁粉尘污染具有极强的耐性,而剪股颖和碱茅耐性中等;4种植物对土壤镁的富集能力均不强,地上部分镁浓度为1.6~8.6 g·kg-1,生物富集系数均小于1,转运系数为0.5~3.1。在轻度镁粉尘污染处理中,4种植物对土壤镁有较好的去除效果;配施Ca(H2PO4)2·H2O显著促进了镁粉尘处理植物的生长,提高了植物对土壤镁的去除能力,在中度和重度镁污染处理的效果更强。因此,在轻度镁粉尘污染土壤上,配施Ca(H2PO4)2·H2O、种植碱茅和羊草,不但能恢复菱镁矿区废弃地植被,还能有效去除土壤镁;对于中度和重度镁粉尘污染土壤,可通过配施Ca(H2PO4)2·H2O、种植羊草和披碱草来加快菱镁矿区废弃地的植被恢复。     

紫色土外源砷的形态分配与化学、生物有效性

采用盆栽试验与化学分析相结合的方法研究了外源As在酸性、中性、钙质紫色土中的形态分配及其化学、生物有效性特征.结果表明,土壤本底As68%～86%为残留态,外源As加入10d后50.2%～61.1%转化为残留态,至收获期(60d)仅增1%～2%.酸性紫色土中活性态As分配为:A(交换态)As>Al As>Fe As>Ca As;中性紫色土:A As>Al As>Ca As>Fe As;石灰性紫色土:A As>Ca As>Al As>Fe As.浸提剂HCl、NaHCO₃、NH₄Cl对土壤As的提取能力不同,与植物吸收As的相关性也有差异.NH₄Cl主要提取交换态As,对土壤As的原有形态影响最小,与植株吸收量呈极显著相关,可作为不同土壤有效As的通用浸提剂.多元回归表明,酸性紫色土决定植株吸As量的是Al As和Fe As,中性、石灰性紫色土为A As和Ca As.试验发现,Al As分级时存在F^-的干扰,1mol·L^-1H₃BO₃可有效掩蔽.     

钴对蔬菜毒害的临界值

采用水培+土培的方法研究了钴对蔬菜的毒害临界值。首先从18种福建常见蔬菜中筛选出钴高敏感蔬菜,再通过土培试验研究土壤钴对高敏感蔬菜的毒害临界浓度。结果表明,在水培条件下钴对蔬菜生长存在较低浓度的刺激效应和高浓度的抑制效应。综合表观症状和蔬菜地上部生物量减少20%的效应浓度值(EC20)确定,早熟5号大白菜(Brassica pekinensis)和黄瓜(Cucumis sativus)为钴高敏感作物。以黄瓜为指示作物的土培试验表明,钴对黄瓜未表现出增产效应,随着钴添加量的增加,黄瓜地上部生物量显著下降。以黄瓜地上部减产10%和野外土壤有效钴和全钴的回归关系为依据,确定土壤钴毒害临界值为:土壤有效钴(DTPA)为2.7mg·kg-1,土壤全钴含量为98mg·kg-1。     

H_2S与Ca~(2+)协同增强谷子对Cr~(6+)胁迫的耐受

继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后,第三种气体信号分子硫化氢(H2S)对植物体生长发育和环境胁迫应答的调控正在受到越来越多的关注。钙离子(Ca2+)是重要的第二信使,参与植物对多种胁迫的响应。该实验以谷子这种抗逆性较强的作物为材料,对其响应六价铬(Cr6+)胁迫过程中H2S和Ca2+信号的互作进行了研究。结果表明,Cr6+胁迫显著激活谷子幼苗的H2S产生系统,外源H2S预处理能明显降低Cr6+胁迫对谷子根尖细胞的损伤,而H2S的合成抑制剂羟胺(HA)预处理,使得Cr6+对谷子的毒害增强;进一步实验发现,H2S能激活Ca2+信号下游相关基因的表达,同时Ca2+能增强H2S的产生,表明在植物体内H2S和Ca2+信号存在复杂的联系。该研究也证明,H2S和Ca2+可以通过调节重金属离子转运蛋白增强谷子对Cr6+的耐受。     

紫色非硫细菌的砷代谢机制

[目的]系统阐述紫色非硫细菌(PNSB)砷代谢机制和砷代谢基因簇的进化关系.[方法]通过生物信息学方法分析了PNSB砷代谢基因簇的分布、组成、排布方式.采用UV-Vis和HPLC-ICP-MS方法,研究了3个PNSB种类对砷的抗性、砷形态及价态的转化、砷在细胞中的积累和分布以及磷酸盐对As细胞毒性的影响.[结果]砷基因簇分析表明:已公布全基因组序列的17个PNSB菌株基因组中均含有以ars operon为核心的砷代谢基因簇,由1-4个操纵子组成,主要含有与细胞质砷还原和砷甲基化代谢相关的基因,但基因的组成和排列方式因种和菌株而异,尤其是arsM和两类进化来源不同的arsC.实验结果表明:光照厌氧条件下,3个PNSB种类对As(V)和As(Ⅲ)均具有抗性,As(V)和As(Ⅲ)均能进入细胞 ;在胞内As(V)能够还原为As(Ⅲ)并被排出胞外,但不能将As(Ⅲ)氧化为As(V),也未检测到甲基砷化物 ;磷酸盐浓度升高,能够抑制As(V)进入细胞,降低As(V)对细胞的毒性,而不能抑制As(Ⅲ)进入细胞.[结论]PNSB砷代谢机制主体为细胞质As(V)还原,也还有砷甲基化途径.通过对砷代谢基因簇结构多样性特点和进化方式分析,提出了与Rosen不同的ars operon进化途径.这对深入开展PNSB砷代谢和基因之间的相互作用研究奠定基础.     

“吃”砒霜的细菌--解析微生物的砷代谢

研究发现一些微生物可以利用剧毒的类金属砷(As)为自身生长获取能量甚至用砷代替磷维持生长。本文综合分析了近期的研究进展,从以下6方面解析微生物多重的砷代谢产能机制:(1)化能无机自养As(Ⅲ)氧化供能;(2)有机异养型As(Ⅲ)氧化供能;(3)呼吸性As(Ⅴ)还原供能;(4)As(Ⅲ)氧化偶联的光合作用;(5)As(Ⅲ)氧化、As(Ⅴ)、还原As(Ⅲ)氧化偶联的光合作用之间的关联;(6)As(Ⅴ)代替磷维持细菌生长。阐明微生物利用砷的机理在生命起源、生命多样性、进化、地球化学循环及污染治理等方面都具有重要价值。     

外源Ca~(2 )预处理对高温胁迫下辣椒叶片细胞膜透性和GSH、AsA含量及Ca~(2 )分布的影响

以辣椒 (Capsicum annuum)幼苗的叶片为材料 ,研究了外源 Ca2 预处理对热胁迫下细胞质膜透性和谷胱甘肽 (GSH)、抗坏血酸 (As A)含量变化及 Ca2 分布的影响。结果表明 :外源 Ca2 预处理能减轻热胁迫引起的细胞膜破坏 ,能够减少叶片中 GSH和 As A的破坏。热胁迫后 ,Ca2 具有从胞外转运到胞质内和叶绿体中的趋势 ;外施Ca2 预处理能够明显增加细胞间隙、液泡和叶绿体中的 Ca2 颗粒密度 ,能够稳定热胁迫下叶肉细胞膜和叶绿体的超微结构。结果表明 ,外施 Ca2 预处理可能通过改变细胞内外的 Ca2 分布 ,减轻热胁迫对叶肉细胞的伤害     

无机砷在植物体内的吸收和代谢机制

砷污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题,严重威胁人类健康和环境安全.在自然环境和土壤系统中,砷的存在形态相当复杂,但植物砷毒害主要源于As（V）和As（Ⅲ）暴露.As（V）通过Pi的吸收通道被植物根系吸收,并在还原酶（AR）作用下被快速还原为As（Ⅲ）.As（Ⅲ）通过NIP蛋白通道进入植物体内,在砷甲基转移酶(ArsM)的作用下转化为甲基化砷或与谷胱甘肽（GSH）、植物螯合肽（PC）等多肽的巯基螯合封存在根部液泡或转运到地上部分,从而起到砷解毒的作用.同时,植物吸收的一部分砷也可外排到外部介质.本文以农作物尤其是水稻为主线,详述了As（V）和As（Ⅲ）吸收、外排及As（V）还原、As（Ⅲ）甲基化、螯合作用的最新研究进展,并提出了今后的研究重点.     

高产纤维素酶热纤梭菌选育及酶活力最适表达条件研究

1材料与方法1.1材料热纤梭菌:法国Institut Pasteur赠送;稻草粉的制备:取无霉变的新稻草粉碎,过标准筛;酶活力基础培养基(质量分数,%):稻草粉、麦麸、MgSO40.05,K2HPO40.4,KH2PO40.4,MgCl2·6H2O0.05,(NH4)2SO40.5,CaCl2·2H2O0.01,FeSO4·7H2O0.01;纤维素平板培养基:CMC培养基;斜面诱导培养基:稻草粉加适量无机盐组成;培养条件:50℃厌氧缸(N2∶CO2∶H2为90∶5∶5)培养3~4d。1.2方法菌株复壮和UV诱变:将菌株接种在平板培养基上培养,挑选生长好的菌落,在斜面诱导培养基上连续传代数次,接种液体酶活力基础培养基,测定酶活力。…     

抗砷性微生物及其抗砷分子机制研究进展

砷(Arsenic, As)是一种剧毒类金属(Metalloid), 在自然环境中主要以三价亚砷酸盐[Arsenite, AsO2-, As(III)]和五价砷酸盐[Arsenate, AsO43-, As(V)]的无机形式广泛存在。许多微生物在含砷环境的长期适应过程中, 进化了多种不同的砷解毒抗性机制。目前研究发现主要存在4种类型的砷抗性机理, 包括: As(III)氧化, 细胞质As(V)还原, 呼吸性As(V)还原, As(III)甲基化, 这些机制赋予微生物砷抗性并在砷的转化和地球化学循环中起着极     

蔗糖和多效唑对试管生姜形成的影响

用不同浓度的蔗糖、NAA、Ca3(PO4)2、多效唑(Pac)和光照条件对江西兴国九山生姜(ZingiberofficinaleRosc.cv.Jiushan)进行试管姜的诱导,成功诱导出试管姜。结果表明,诱导试管姜的最佳培养基为:MS 6-BA0.2mgL-1 NAA0.5mgL-1 Ca3(PO4)22.5mgL-1 Pac2.5mgL-1 蔗糖8%;适宜浓度的Pac、Ca3(PO4)2、蔗糖有利于试管姜诱导;NAA和6-BA对试管姜的诱导不起促进作用;延长光照时间有利于试管姜膨大。     

生长调节剂DPC和营养物质KH_2PO_4协同作用对棉苗茎解剖结构的调控效应

在自然光照和遮荫的弱光条件下研究了DPC（助壮素）、KH2PO4（磷酸二氧钾）单独和混合浸种对棉苗茎组织解剖结构的影响,结果表明在两种光照条件下,DPC、KH2PO4对棉苗茎的组织结构都有不同程度的影响。其中以DPC＋KH2PO4处理效果优于单独使用,特别是弱光条件下,此效应更明显。DPC＋KH2PO4处理使棉苗茎秆粗壮,茎秆密度（单位茎高度内予物质重）增加．茎中维管组织发育好,维管束数目多,每一维管束中分化的导管数目增多;木质部、韧皮部面积大并且发育较好,因而加强了茎的生理功能;有利于培青壮苗。     

Cu、As及其复合污染对小麦生理生态指标的影响

通过盆栽实验研究了Cu,As及其复合处理对小麦生理生态指标的影响,结果表明,少量低浓度的Cu,(500mg.kg^-1),As(5mg.kg^-1)对植物的生长无明显毒害作用,但随着其浓度的增加（Cu:1000-4000mg.kg^-1,As:15-60mg.kg^-1)则显示出一定的负效应,表现为小麦POD活性增加,叶片电导率增大,色素含量降低,根尖细胞有丝分裂指数下降,小麦生物量降低,而两者的复合处理则存在一定拮抗作用,此外,研究还表明,小麦生物量与As浓度的相关性大于Cu.     

酸度和铝对马尾松生长的影响

用溶液培养法研究了铝对马尾松 ( Pinus massoniana)幼苗生长的影响。马尾松耐酸性较强 ,在 p H为 3.5— 5 .5范围内均能正常生长。马尾松对铝中度敏感 ,在 p H4 .0条件下 ,铝毒害的阈值浓度为 4 .0 ppm。铝在溶液中存在的状态依 p H值而变化 ,不同形态的铝离子对马尾松的毒性不同 :Al3 的毒性大于 Al( OH) 2 和 Al( OH) 2 。极低浓度 ( <0 .1 5 mmol/L)的 Al3 对马尾松生长有刺激作用。 Ca2 对 Al3 的毒性有拮抗作用 ,对马尾松产生抑制作用的 Al/Ca摩尔比小于 1     

内皮素-1通过L-型钙通道的Ca~(2+)内流和钙致钙释放诱导心肌细胞内[Ca~(2+)]的增加

本研究利用fura-2-AM荧光成像和膜片钳技术,发现内皮素-1(Endothelin-1,ET-1)可显著提高大鼠分离心肌细胞内钙离子水平([Ca2+]i),激活心肌细胞钙通道.ETA受体阻滞剂BQ123能够消除ET-1提高[Ca2+]i的效应,而ETB受体阻滞剂BQ788对该效应无影响.用ryanodine受体阻断剂ryanodine(10 μmol/L)预处理,可以使ET-1诱导的[Ca2+]i的增加抑制46.7%.蛋白激酶A(PKA)的抑制剂、蛋白激酶C(PKC)的抑制剂和血管紧张素Ⅱ一型受体(AT1 receptor)的抑制剂都能够抑制ET-1诱导的[Ca2+]i的增加.本研究发现ET-1能够提高全细胞L-型钙通道电流的幅度,增加L-型钙通道单通道的开放概率.并且BQ123完全阻止了ET-1诱导的L-型钙通道开放概率增加的效应.本研究证明了ET-1通过一系列机制调节钙超载,包括L-型钙通道的激活,钙致钙释放(CICR),ETA受体,PKC,PKA和血管紧张素Ⅱ一型受体也参与到了这个途径中.     

砷超富集植物中砷化学形态及其转化的EXAFS研究

通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)研究砷超富集植物大叶井口边草(Pteris nervosa)中砷的化学形态及其在植物体中的转化。结果表明,在大叶井口边草中砷主要与O配位,根部存在与谷胱苷肽(GSH)结合的砷,但是在羽叶中没有发现与GSH结合的砷,在NaAsO_2和Na_2HAsO_4处理中,植物根系的砷分别以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)为主,但是在叶柄和羽叶中砷都以As(Ⅲ)的形态为主,植物根系吸收的As(Ⅴ)在向上转运的过程中具有向As(Ⅲ)转化的趋势,其转化过程主要发生在根部。实验证明,与GSH结合并不是大叶井口边草中砷解毒的主要机理,超富集植物可能具有与一般耐性植物不同的重金属解毒机制。     

砷超富集植物中砷化学形态其转化的EXAFS研究

通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)研究砷超富集植物大叶井口边草(Pteris nervosa)中砷的化学形态及其在植物体中的转化. 结果表明, 在大叶井口边草中砷主要与O配位, 根部存在与谷胱苷肽(GSH)结合的砷, 但是在羽叶中没有发现与GSH结合的砷. 在NaAsO2和Na2HAsO4处理中, 植物根系的砷分别以As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)为主, 但是在叶柄和羽叶中砷都以As(Ⅲ)的形态为主. 植物根系吸收的As(Ⅴ)在向上转运的过程中具有向As(Ⅲ)转化的趋势, 其转化过程主要发生在根部. 实验证明, 与GSH结合并不是大叶井口边草中砷解毒的主要机理, 超富集植物可能具有与一般耐性植物不同的重金属解毒机制.     

钙离子对菊芋海水胁迫的缓解效应研究

以南芋2号为材料,设计1/2Hoagland(H)、1/2H 10mmol·L-1CaCl2、1/2H 30%海水、1/2H 30%海水 10mmol·L-1CaCl2、1/2H 30%海水 5mmol·L-1EGTA5个处理水平,研究了Ca2 对海水胁迫下菊芋鲜重以及菊芋叶片中MDA含量、相对电导率、叶绿素含量和净光合速率(Pn)的影响,以探索Ca2 对缓解植物海水胁迫作用机制。结果表明:正常生长条件下外施10mmol·L-1Ca2 对菊芋的生长没有显著影响;在1/2H 30%海水处理下,菊芋的正常生理代谢明显受到抑制;在1/2H 30%海水 10mmol·L-1CaCl2处理下,与1/2H处理相比菊芋生物产量、叶绿素含量和Pn显著增加,与1/2H 30%海水相比菊芋生物产量、叶绿素含量和Pn显著增加,MDA含量和相对电导率显著降低。由此证明外源Ca2 可有效缓解海水胁迫所致的氧化损伤,抑制脂质过氧化作用,增加叶绿素含量,维持较高的光合速率,促进干物质积累,从而使生物产量增加。     

6-BA对水花生抗氧化酶系 Hg2+毒害的缓解作用

通过外施不同浓度的细胞分裂素类物质 6- BA( 6-苄氨基嘌呤 ) ,对 Hg2 污染下的水花生 ( Alternan-thera philoxeroides( Mart.) Griseb.)抗氧化酶系的变化进行了研究 ,结果发现 :不同浓度的 6- BA对重金属毒害均有缓解作用。过氧化物酶 ( POD)、超氧化物歧化酶 ( SOD)、过氧化氢酶 ( CAT)的活性均不同程度的提高 ,丙二醛 ( MDA)及活性氧 ( O· - 2 )含量的增加变慢。表现在外部形态上 ,6- BA延缓了叶片失绿、腐烂过程 ,新根生长受抑制的现象在低 Hg2 浓度下也明显缓解 ;不同浓度的 6- BA作用效果不同 :在 Hg2 毒害下 ,2× 1 0 - 5mol/L6- BA对 SOD、MDA和 O· - 2 伤害的缓解效果最好 ,而 POD、CAT的破坏在 3× 1 0 - 5mol/L浓度下缓解效果最显著 ;6- BA缓解重金属毒害的作用可能与调节活性氧代谢及蛋白质的表达有关。     

外源二甲基砷对油菜生长及土壤中砷生物有效性的影响

通过盆栽试验研究了土壤中添加外源二甲基砷(DMA)对油菜(Brassica campestris)生长及土壤中砷生物有效性的影响.结果表明:随着外源DMA添加量的增加,油菜的出苗率和生物量均在一定程度上表现出了低浓度促进而高浓度抑制的现象.当外源DMA添加量达到90 mg·kg-1时,第2季盆栽油菜的出苗率和生物量与对照相比分别下降了9.5%和57.0%,表明DMA对油菜生长的影响具有长期性;随着外源DMA浓度的增加,土壤中有效态砷及油菜体内的砷含量均表现出增加的趋势,相关性分析表明,该三者间具有极显著相关关系;添加入土壤中的DMA主要发生去甲基化作用,产物主要为As(V)及少量的As(Ⅲ),且随着外源DMA添加量的增加,As(V)和As(Ⅲ)的浓度均表现出增加的趋势.