水稻镉安全材料的镉吸收动力学特征

采用水培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全材料D62B为试验材料,普通材料泸恢17为对照材料,在不同Cd浓度和时间处理下,研究水稻Cd安全材料的Cd吸收动力学特性.结果表明: 在不同Cd处理时间下,D62B根系对Cd的吸收总量均低于泸恢17,且随吸收时间的延长,差异逐渐增大.当吸收时间达到72 h,泸恢17体内积累的Cd总量为D62B的1.3倍.两种水稻材料Cd吸收动力学符合米氏方程,米氏方程常数(K_m)值差异不大,但泸恢17的最大吸收速率(V_max)是D62B的2倍.当Cd处理时间大于48 h,D62B根系对Cd的转移系数低于泸恢17,且其根部Cd分配比例明显大于泸恢17,即D62B根系对Cd的固持能力大于泸恢17.D62B的Cd吸收能力较弱,且其向地上部转移Cd的能力显著低于泸恢17.     

镉的致癌性与食品中镉的生物有效性

镉(Cd)因其广泛的环境污染而成为20世纪人类关注的一种重金属。虽然现在仍不知道镉具有的生理功能,但有证据表明镉是一个具有生物活性的金属。一般人镉暴露的主要途径食品摄入,其次饮水等途径。尽管一些地方病的证据有力支持了镉潜在的致癌特性,但由于环境中化学物质和吸烟等生活习惯与镉暴露之间存在难以区分的致病影响,使镉致病的研究得出了并不一致的结论,引起了镉致癌性的争论。该文通过对人类镉暴露的文献综述,试图理解土壤、食品中镉的生物有效性与疾病,特别是致癌性的关系。值得强调的是文献报道人体内营养元素铁(Fe)、锌(Zn)和钙(Ca)浓度的提高,对减少镉的吸收、减轻镉中毒都具有重要的作用,这也许是我们彻底解决人类镉暴露风险的突破口。     

绿藻的镉结合蛋白及其耐镉性初探

蛋白核小球藻及斜生栅藻经镉处理后,从细胞可溶性成分中,分离出镉结合蛋白,分子量各为12 600及12 000。未经镉处理的藻体中不存在这类蛋白。用聚丙烯酰胺凝胶电泳证明此为纯蛋白,在250 nm处有特征吸收峰,但氨基酸成分分析证明,并非是典型的镉硫蛋白。镉结合蛋白能够结合进入细胞内的40～50％的镉,随镉浓度加大,镉结合量增加,至一定高浓度时,镉结合蛋白增加不明显。镉结合蛋白的形成,使镉以无毒形式存在,限制镉与苹果酸脱氢酶等物质的结合,限制镉以自由态存在。可以认为镉结合蛋白是两种绿藻耐镉的生物化学机制之一,而蛋白与镉结合量的饱和则是藻体出现镉害症状的重要原因。     

镉吸附细菌的分离及其对土壤镉的固定

[目的] 探究镉吸附细菌是否能够高效固定土壤有效镉（Cd）,为土壤有效Cd的微生物固定提供理论依据。[方法] 利用含Cd²⁺牛肉膏蛋白胨液体培养基对细菌进行Cd的耐受性测试筛选出镉抗性强的菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定耐镉细菌,将菌细胞加入含CdCl₂溶液中进行Cd²⁺吸附效率测定;通过土培模拟实验,测定土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、CEC、有效Cd及微生物数量来分析镉吸附细菌对镉污染土壤的影响。[结果] 从德阳鱼腥草根际土壤中分离获得的57株细菌对Cd²⁺表现出不同程度的抗性,并从中筛选出3株耐Cd优势细菌普罗威登斯菌属（Providencia）DY8、芽孢杆菌属（Bacillus）DY3和芽孢杆菌属（Bacillus）DY1-4。其对溶液中的Cd²⁺表现出较好的吸附作用,吸附效率随着Cd²⁺浓度升高而降低。DY8、DY3、DY1-4能使镉污染土壤中有效Cd含量分别降低72.11%、68.55%、62.32%,同时显著提高镉污染土壤中碱解氮、有效磷的含量。[结论] Cd污染农田土壤中含有丰富的耐Cd微生物资源,Cd吸附细菌能降低土壤中有效Cd的含量,且能有效改善土壤养分条件。     

硫化氢通过抑制镉离子内流降低拟南芥体内的镉毒性

硫化氢（H₂S）作为一种新兴的气体信号分子,在植物体内主要由半胱氨酸脱巯基酶（CDes）降解半胱氨酸产生。已有报道表明,H₂S信号与植物激素共同作用增强植物的镉（Cd）耐受。然而,H₂S信号响应重金属Cd胁迫的作用机制尚缺乏系统研究。本文以拟南芥为实验材料,从不同水平探究H₂S分子对Cd胁迫诱导氧化应激的保护作用。结果表明,CDes基因表达量和H₂S的产率随CdCl₂浓度升高而逐渐增加。重金属Cd胁迫导致幼苗干重降低约33%、体内过氧化氢显著增加、丙二醛含量升高约110%、超氧化物歧化酶活性增加约100%、谷胱甘肽还原酶活性和过氧化氢酶活性分别下降27%和21%,还原性谷胱甘肽含量随之显著降低。生理浓度NaHS（H₂S供体）预处理显著缓解以上Cd胁迫产生的影响,使恢复到对照水平。同时,H₂S处理可显著下调质膜中Cd转运蛋白（HMA4和IRT1）的表达,同时上调液泡膜中MRP3和CAX2的表达。利用非损伤微测技术测定植物根系Cd²⁺的流动速度和流动方向。结果显示,生理浓度的H2S显著抑制Cd^{2 +}内流,最终表现为植物叶片和根中的Cd含量显著降低,分别下降了15%和38.4%。总之,在Cd胁迫条件下,H₂S信号可激活植物体内的抗氧化酶促和非酶促系统,以清除细胞内H₂O₂。H₂S对Cd²⁺转运和液泡区式化的调节,降低了体内Cd²⁺的浓度,减小Cd毒性对植物生长的影响。为理解农作物应对重金属胁迫的机制提供了新的思路。     

硫化氢通过抑制镉离子内流降低拟南芥体内的镉毒性

硫化氢（H₂S）作为一种新兴的气体信号分子,在植物体内主要由半胱氨酸脱巯基酶（CDes）降解半胱氨酸产生。已有报道表明,H₂S信号与植物激素共同作用增强植物的镉（Cd）耐受。然而,H₂S信号响应重金属Cd胁迫的作用机制尚缺乏系统研究。本文以拟南芥为实验材料,从不同水平探究H₂S分子对Cd胁迫诱导氧化应激的保护作用。结果表明,CDes基因表达量和H₂S的产率随CdCl₂浓度升高而逐渐增加。重金属Cd胁迫导致幼苗干重降低约33%、体内过氧化氢显著增加、丙二醛含量升高约110%、超氧化物歧化酶活性增加约100%、谷胱甘肽还原酶活性和过氧化氢酶活性分别下降27%和21%,还原性谷胱甘肽含量随之显著降低。生理浓度NaHS（H₂S供体）预处理显著缓解以上Cd胁迫产生的影响,使恢复到对照水平。同时,H₂S处理可显著下调质膜中Cd转运蛋白（HMA4和IRT1）的表达,同时上调液泡膜中MRP3和CAX2的表达。利用非损伤微测技术测定植物根系Cd²⁺的流动速度和流动方向。结果显示,生理浓度的H2S显著抑制Cd^{2 +}内流,最终表现为植物叶片和根中的Cd含量显著降低,分别下降了15%和38.4%。总之,在Cd胁迫条件下,H₂S信号可激活植物体内的抗氧化酶促和非酶促系统,以清除细胞内H₂O₂。H₂S对Cd²⁺转运和液泡区式化的调节,降低了体内Cd²⁺的浓度,减小Cd毒性对植物生长的影响。为理解农作物应对重金属胁迫的机制提供了新的思路。     

镉钝化剂与尿素配施对土壤镉钝化效果的影响

以生物炭(B)、海泡石(S)和磷矿粉(P)为重金属镉钝化材料,研究它们与尿素配施对土壤重金属镉(Cd)钝化效果的影响,为重金属钝化专用肥的研制提供理论依据。结果表明:3种钝化剂经盐酸改性后,表面积和比表面积显著提高,吸附能力增强;与未添加钝化剂的处理相比,3种钝化剂的单一和复合处理均显著降低土壤活性Cd的含量(P0.05),其中海泡石与磷矿粉复合处理(S+P)降低幅度最大,活性Cd含量降低了23%;与单施尿素比,尿素与钝化剂配施能有效降低活性Cd含量,其中S+P处理钝化效果最好,钝化剂的添加能缓解由于尿素态氮转化带来的土壤酸化的趋势,提高土壤pH,在一定程度上降低Cd的有效性。本研究表明,在未来重金属钝化专用肥的研制中,酸改性磷矿粉和海泡石可作为重点关注的钝化材料。     

耐镉马克思克鲁维酵母重金属镉吸附特性的研究

菌株YS-K1是从镉污染土壤中筛选获得的一株耐镉马克思克鲁维酵母Kluyveromyces marxianus YS-K1,对其镉吸附特性研究结果表明,该菌对镉具有良好的耐受性和吸附性,即使在镉浓度高达140mg/L的培养基中也能生长,当镉浓度在30mg/L以下时,24h后能吸附溶液中90%以上的镉,且最佳吸附条件为pH6.0,温度30℃。该菌所吸附的镉大部分集中在细胞壁上,占总吸附镉的76%,细胞膜上的占9%,细胞质中的占15%;能量抑制剂2,4-二硝基苯酚(DNP)和二环己基碳二亚胺(DCC),分别能降低菌株15%和22%的镉吸附量。在Kluyveromyces marxianus YS-K1细胞中,锌离子与镉离子有共用的结合位点,锌离子不仅会与镉离子竞争细胞表面的结合位点,减少其对镉的吸附量,而且也会与镉离子竞争进入细胞的通道位点,减少其对镉的积累量,同时能部分恢复镉离子对菌株生长的抑制作用。     

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。     

硒镉处理对萝卜硒镉吸收的影响及其交互作用

采用盆栽试验的方法,研究不同含量的硒、镉单一和复合作用对萝卜生长及其对硒、镉吸收的影响。结果表明:适量的硒(2.5~5.0 mg·kg-1)可以促进萝卜的生长,表现为萝卜发芽率提高43%、叶片SPAD值提高22%、生物量增加50%;镉单一污染时,镉显著抑制萝卜的生长(P0.05);土壤中硒的浓度低于1.5 mg·kg-1时对镉含量5.0 mg·kg-1具有拮抗作用,同时可以促进萝卜的生长;萝卜中硒的浓度随着土壤中硒的添加量的增加而增加,对硒的富集效果明显,且地下部分对硒的吸收能力大于地上部分;土壤中硒浓度5.0 mg·kg-1时,5.0 mg·kg-1镉的存在不影响萝卜对硒的吸收;当土壤中硒的浓度为5.0~10.0 mg·kg-1时,镉的存在虽然影响萝卜对硒的吸收,但萝卜中硒的含量仍处于稳定积累状态;而当土壤中硒浓度≥10.0 mg·kg-1时,镉的存在会抑制萝卜对硒的吸收,且这种作用表现为地上部分强于地下部分;硒能显著降低萝卜对镉的吸收,且这种作用表现为地下部分强于地上部分。因此,在轻度镉污染的土壤中种植富硒萝卜,既能生产营养安全的富硒食品,又可实现污染农田的再利用。     

土壤中有效态镉与籽实中镉含量的关系

污水灌溉农田,在我国已有几十年的历史。未经处理的污水,长期灌溉农田,已造成各种污染物在土壤、作物中的累积。较为明显的是重金属镉对土壤、作物的污染。镉在生态系统中的迁移转化规律,土壤中全量镉与籽实中镉含量的关系,在国内外多有报道。本文主要通过盆栽试验水稻、大豆及污灌区的水稻来阐述土壤有效态镉与作物籽实中镉含量的关系。一、材料与方法1.土壤盆栽试验所需要的土壤,取材于沈阳市新民县胡台村,属非污染区草甸土,土体中游离碳酸钙全部淋     

外源有机酸对镉胁迫下秋华柳镉积累特征的影响

为探究外源有机酸在加强秋华柳(Salix variegata Franch.)镉积累效率中的应用潜力,采用营养液培养方法,研究了5种100μmol/L外源有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸)对50μmol/L Cd胁迫下秋华柳生长适应性及Cd积累特征的影响,并通过化学平衡程序VISUAL MINTEQ v3.0计算溶液中不同化学形态Cd(游离态和螯合态Cd)的含量。结果表明:柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸的添加有效缓解了Cd对秋华柳的毒害,明显促进了秋华柳的生长。除草酸处理组外,其余4个有机酸处理组培养液中游离Cd~(2+)含量均得到较大提升,显著促进了秋华柳对Cd的吸收。柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸的添加显著提高了秋华柳植株的Cd积累量,分别是未加入有机酸Cd处理组的210%、190%、190%和178%。外源有机酸的施加提高了介质中游离Cd~(2+)的含量,并通过与重金属的络合等作用提升了植株对Cd的吸收和积累能力。但不同有机酸对秋华柳Cd积累特征的影响差异明显,柠檬酸加入后通过提高秋华柳根生物量和根中Cd含量,显著增加了根系Cd积累量;酒石酸、苹果酸和琥珀酸的应用则明显提高了秋华柳地上部分Cd积累量。因此,外源酒石酸、琥珀酸和苹果酸的应用可提高秋华柳地上部分的Cd积累效率,更有利于对Cd污染土壤的修复。     

镉胁迫对姬松茸生长和镉吸收累积的影响

利用外源镉添加的袋栽试验,系统研究了镉对姬松茸J37和J1两菌株农艺性状、子实体产量、氨基酸和镉含量的影响,以求为低富集镉的姬松茸品种选育和安全栽培提供科学依据。结果表明外源镉添加对姬松茸J37和J1品种子实体的农艺性状的影响各异,两菌株单个子实体重量、子实体高度、菌盖直径、菌盖厚度和菌柄直径等均与外源镉浓度具有显著的负相关性,其中子实体重量与外源镉浓度间的相关性最大;15 mg/kg镉水平是两菌株农艺性状发生显著变化的敏感点。不同镉水平下J37菌株单个子实体重量比J1菌株高10.9%—36.6%,表现为较强镉耐受性。姬松茸J37与J1菌株子实体产量、氨基酸和镉含量均随着潮次的增加而降低,子实体产量和氨基酸含量随着外源镉水平增加而降低,而镉含量随外源镉水平增加而增加。与外源镉0mg/kg处理相比,当外源镉水平达15 mg/kg时,J1和J37子实体总产量分别下降23.4%和13.4%以上,J1和J37子实体镉含量分别提高51.5%、13.7%以上,且J1子实体镉含量已达到食品卫生标准的临界值。当外源镉水平达到35 mg/kg时,J1和J37子实体产量分别下降45%、32%以上,J1和J...     

重金属镉抗性菌株的筛选及其对镉活化作用的研究

通过在培养基中加入一定浓度的Cd2+,从土壤中分离筛选出2株具有较强镉抗性及产酸能力的细菌JL-4和JC-9。经初步鉴定,JL-4和JC-9分别属于芽孢杆菌属(Bacillussp.)和黄单胞菌属(Xan-thomonassp.)。将菌株JL-4和JC-9接种到添加不溶性镉(100 mg.L-1)的培养液中28℃培养48 h,接菌处理比不接菌对照培养液中有效镉含量分别增加1 392.3%和1 410.8%,培养液pH分别降低了2.87和3.18。将JL-4和JC-9分别接入含不同浓度重金属镉(100、200 mg.kg-1)的土壤中28℃培养20 d,接菌处理比不接菌对照土壤中有效镉含量分别增加17.02%~100%(JL 4)和36.17%~61.80%(JC-9)。菌株JL-4和JC-9的最适生长温度均为28℃,最适pH值分别为7和8。除对镉具有抗性外,两菌株对重金属铅、铜、镍、锌也具有一定抗性。     

镉的环境激素效应研究进展

镉属于环境内分泌干扰物,具有激素效应,可以模拟体内正常的激素水平。根据近年来关于镉的激素效应的研究报道,从镉的激素作用机理及其诱导肿瘤等方面综述了镉的激素效应。     

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。     

镧对镉胁迫下大蒜幼苗生长及镉积累的影响

采用土培实验研究了镧(La²⁺)对镉(Cd)胁迫下大蒜幼苗生长及Cd积累的影响。结果表明：低浓度Cd（＜5 mg·kg^-1）对大蒜生长有微弱的促进作用而高浓度Cd对其有明显抑制作用。外施系列浓度La²⁺对高浓度Cd胁迫下大蒜幼苗生长具有明显的缓解效应,单株鲜重、干重、根长及地上部分高度均具有明显或不同程度的增加。测定结果表明,Cd主要积累在大蒜根部而向地上部分转运的较少,外施系列浓度La²⁺对高浓度Cd胁迫下大蒜幼苗根系对Cd积累具有显著的抑制效应,同时也抑制Cd向地上部分转运。从外施La²⁺对高浓度Cd胁迫下大蒜幼苗生长及大蒜对Cd积累情况来看,La²⁺的适宜缓解效应浓度是在Cd浓度为20 mg·kg^-1时,La²⁺浓度为10～15 mg·kg^-1;在Cd浓度为40 mg·kg^-1,La²⁺浓度为5 mg·kg^-1。     

水稻根表铁膜吸附镉及植株吸收镉的动态

采用营养液培养法研究了Cd处理时间对有铁膜和无铁膜水稻根表吸附Cd及植株吸收Cd动态变化的影响.水稻根表铁膜由50 mg·L^-1 Fe^2＋（Fe₅₀）诱导形成.供试植株在含10 μmol·L^-1Cd的营养液中生长不同时间后收获.结果表明, 随Cd处理时间的延长,无铁膜和有铁膜处理水稻根表DCB-Cd含量均为先增加后减少,Cd处理2 h达到最高,之后逐渐下降并趋于稳定. 根系和地上部Cd含量均持续上升,Cd处理8 h前增加缓慢,8 h后增加幅度加大.有铁膜水稻根系和地上部Cd含量增加幅度均低于无铁膜水稻.有铁膜处理DCB-Cd含量、根系和地上部Cd含量均低于无铁膜处理.表明铁膜不影响水稻各部分Cd含量随时间的变化趋势;不同Fe处理之间根系和地上部Cd含量的差异可能与根系含Fe量有关.     

木槿品种对镉胁迫的生理响应及耐镉能力评价

研究镉胁迫对木槿的生理影响,比较木槿品种的镉耐受能力,为镉污染地区的植物材料选择提供依据.以3个木槿品种为材料,采取盆栽控制试验,测定其生长、生理指标,通过隶属函数分析综合比较品种耐镉能力.木槿的株高与地径增长量、叶绿素A+B与可溶性蛋白含量随胁迫浓度增加呈先上升后降低或逐渐降低趋势,而且随时间延长,降低程度不断加强;...     

接种耐镉细菌对青葙吸收积累土壤中镉的影响

于广东省大宝山尾矿区发现1种镉含量较高的植物——青葙(Celosia argentea),将其幼苗种植于不同浓度的镉污染土壤中培养,研究其镉吸收特性。结果表明,青葙可耐受浓度为40 mg·kg-1以上的镉污染,且植株内镉含量随土壤镉浓度的增加而升高。通过在培养基中加入不同浓度的镉(Cd Cl2·2.5H2O),从镉超富集植物龙葵(Solanum nigrum)叶片中筛选到1株耐受镉浓度达200 mg·L-1的内生细菌DE5,经生理生化试验和16S r DNA序列分析,将其鉴定为争论贪噬菌(Variovorax paradoxu),Genbank登录号为KF051781。温室内设置盆栽试验,以灌根的方式接种DE5发酵液,通过对青葙株高、生物量及镉含量的测定,研究接种内生菌对青葙吸收镉的影响,结果表明,接菌处理的青葙根部干重相比于对照增加125.0%,地上部和全株的镉吸收总量分别增加81.7%和81.1%。研究表明,青葙是一种良好的镉污染土壤修复的植物资源,接种DE5能够强化青葙的镉吸收效果,其作用效果好于浇施螯合剂EDTA,具有一定的应用潜力。