单种及混合种植对花叶芦竹铅积累量的影响

该研究采用盆栽试验法,选取石菖蒲、水生鸢尾、美人蕉、花叶芦竹为试验材料,将石菖蒲、水生鸢尾、美人蕉与花叶芦竹混种,用花叶芦竹单种作为对照,研究了混种对花叶芦竹生物量、根冠比以及铅积累量的影响。结果表明:(1)在不同浓度铅污染处理下,与花叶芦竹单种相比,混种模式增加了花叶芦竹的根冠比,且随着铅污染浓度的增加,表现出先上升后下降的趋势。(2)在单种和混种模式下花叶芦竹体内和土壤内的铅含量均表现出明显的浓度积聚效应;在混种模式下植物体内和土壤内的铅含量明显低于单种模式,且与单种模式之间的差异性显著(P<0.05)。(3)在高浓度铅污染处理下,单种和混种模式的花叶芦竹铅转运系数均大于1,而富集系数则表现为在低浓度和高浓度铅污染处理下均大于1;在美人蕉+花叶芦竹的混种模式中,花叶芦竹的地上部分和地下部分的铅富集系数达到最大。因此,我们认为美人蕉+花叶芦竹混种模式,显著提高了花叶芦竹的生物量和根冠比,并对铅污染土壤的净化效果最佳。     

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。     

镉胁迫下金银花的生长反应及积累特性

采用水培试验方法,研究了藤本植物金银花在不同浓度镉（Cd）胁迫下的生长反应和积累特 性,结果表明,Cd对金银花生长未造成显著影响,甚至低浓度(5和10 mg·L^-1) Cd具有一定的生长促进作用,表现为植物的株高和叶绿素含量有所增加。当Cd处理浓度达到50 mg·L^-1时,植物的株高和根长虽有所降低,但与对照相比并无显著差异,且耐性系数均＞0.8,表明金银花对Cd具有较强的耐性。当Cd处理浓度为25 mg·L^-1时,金银花地上部中Cd含量达到286.12 μg·g^-1,而富集系数均＞1,说明金银花具备Cd超富集植物的特征,对Cd污染土壤的修复具有很大的应用潜力。     

镉胁迫对丹参生长及有效成分积累的影响研究

采用盆栽试验方法,研究了镉（Cd2＋）对丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）的生长及其有效成分积累的影响。结果表明,镉胁迫下丹参的生长受到了显著抑制,体内Cd2＋残留量、可溶性蛋白含量和膜脂过氧化程度显著增加,叶绿素含量降低。与对照相比,镉胁迫下丹参叶片水溶性酚酸类化合物咖啡酸和迷迭香酸的含量显著降低（P〈0．05）,原儿茶酸含量增加,丹参素、原儿茶醛和丹酚酸B的含量也降低,但变化均不显著（P〉0．05）。而根系中这6种酚酸类化合物含量均降低,其中迷迭香酸的含量变化极显著（P〈0．01）。镉胁迫下丹参根系脂溶性丹参酮类化合物二氢丹参酮、丹参酮I和隐丹参酮含量均显著降低,而丹参酮lIA含量变化不显著。丹参叶片中水溶性酚酸类化合物合成关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）和酪氨酸氨基转移酶（TAT）的活性显著降低,而肉桂酸4一羟化酶（C4H）和4一香豆酸CoA连接酶（4CL）的活性显著升高。这些结果均说明镉胁迫可以降低丹参的产量和质量。     

美人蕉对镉的胁迫反应及积累特性

美人蕉(Canna indica)是我国城区普遍栽植兼具绿化、观赏和净化环境等重要价值的地被植物。为研究美人蕉对Cd的胁迫反应及积累特性, 使用盆栽方法对美人蕉进行不同含量水平Cd处理, 测定其生长过程中部分形态、生态、生理指标的变化和收获后体内Cd含量。结果表明, Cd含量小于1 mg·kg^-1时对美人蕉生长影响不大, 大于5 mg·kg^-1时抑制美人蕉生长。Cd含量小于5 mg·kg^-1时延长了美人蕉的花期。随着Cd含量的增大, 美人蕉根系活力、叶绿素含量和含水量逐渐降低, 可溶性糖含量先升高后降低, 游离脯氨酸含量和细胞膜透性逐渐升高。Cd在美人蕉体内的分布为根系>地上部分, 随着Cd含量的增大, 美人蕉根系和地上部分Cd含量逐渐升高、富集系数和转运系数逐渐降低; Cd含量为20 mg·kg^-1时美人蕉对Cd的积累量最大, 为5.89 mg·株^-1。综合分析美人蕉的生长、生理生态变化及富集Cd的能力, 美人蕉适于土壤Cd含量小于1 mg·kg^-1条件下的园林应用。     

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。     

水淹对互花米草生长及生理的影响

研究了互花米草在不同没顶水淹时间处理下,株高、叶面积等生长指标以及叶片光合速率与色素、脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量等生理指标变化情况。结果表明,随着水淹时间延长,米草株高和叶面积呈下降趋势,叶片光合速率下降;叶片中自由水/束缚水、叶绿素和类胡萝卜素含量、可溶性糖在不同水淹时长处理之间也存在显著差异;但可溶性蛋白质和游离脯氨酸含量在各处理间差异无显著性。     

植物超积累重金属的生理机制研究进展

土壤重金属污染已经成为一个全球性问题。重金属超积累植物在修复土壤重金属污染中具有重要的应用前景。重金属超积累植物通常具备三个基本特征,即：根系具有从土壤中吸收重金属的强大能力、能从根到地上部分高效转运重金属、在叶片中能解毒和隔离大量重金属。本文总结了重金属超积累植物吸收、转运、隔离和解毒重金属的生理机制研究进展,以期为进一步阐明植物超积累重金属的机制及其在植物修复中的应用提供参考。     

芦苇、互花米草的生长和繁殖对盐分胁迫的响应

对2种海滨植物——土著种芦苇(Phragmites australis)和外来种互花米草(Sparti-na alterniflora)在淡水、中盐度(15‰)和高盐度(30‰)环境下生长和有性繁殖特征及其年际动态进行了研究,以期探索海滨植物对盐分胁迫的适应机制。结果表明:2年中各盐度处理下互花米草地上部分生物量均高于芦苇,芦苇和互花米草地上部分生物量、株高和分蘖数均随着盐度的升高而显著下降。芦苇第1年没有开花;第2年,只有淡水和中盐度处理下的芦苇开花。各盐分梯度下,第1年互花米草的开花株数没有显著差异,但花序重量在高盐度条件下显著下降;第2年高盐胁迫仍然抑制了互花米草的繁殖。第1年各处理下的芦苇株高均低于互花米草,但第2年淡水和中盐环境中的芦苇株高高于互花米草。除了高盐处理下的芦苇,第2年这2种植物地上部分生物量、株高、开花株数、花序重量显著高于第1年。与芦苇相比,互花米草表现出较高的生长能力和耐盐能力;2种植物的生长和繁殖的能力随着定居时间的增加而提高,但高盐胁迫抑制了芦苇第2年的增长;芦苇第2年在淡水和中盐度条件下表现出株高上的优势。     

镉超积累植物及植物镉积累特性转基因改良研究进展

植物提取修复技术是一项既经济又环保的土壤镉(Cd)污染修复技术,该技术的关键是筛选Cd超积累植物或利用基因工程手段改良植物以提高其Cd积累能力。人们已发现遏兰菜等7种Cd超积累植物及美人蕉等潜在的Cd超积累植物。还发现了许多与Cd耐受和积累能力有关的基因:(1)编码与Cd积累、耐受有关酶的基因,如细菌中的ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid),植物中的PCS(Phytochelatin Synthase)基因;(2)编码金属结合蛋白的基因:MT(Metallothionein)、转运蛋白(P-type ATPase、ABC型转运器)基因;(3)其它相关基因:Hvhsp17、PvSR2(Phaseolus vulgaris stress-related gene number 2)等。并将其中的一些基因转入到其它生物中,提高了其对Cd的耐受性和积累量,为实现Cd污染土壤修复的目标奠定基础。     

Effect of NaCl on growth and Cd accumulation of halophyte Spartina alterniflora under CdCl2 stress

A study quantifying the effect of NaCl on growth and Cd accumulation of Spartina alterniflora subjected to Cd stress was conducted. Seedlings were cultivated in the presence of 1 or 3 mM Cd alone, or combined with NaCl (50 or 100 mM). The results showed that NaCl magnified the phytotoxicity of moderate Cd stress (1 mM Cd) on plants due to reduced levels of plant biomass, plant height, and chlorophyll a + b, while no synergistic effects were recorded under severe Cd stress (3 mM Cd). Proline and Ca^2 + accumulated along with additional NaCl under moderate Cd stress, instead of reduced or unchanged levels under severe Cd stress owing to different adoption strategies caused by NaCl under different Cd stresses. NaCl reduced the oxidative stress in Cd-treated plants through increasing levels of antioxidative enzymes (catalase (CAT) and peroxidase (POD)) under moderate Cd stress. With NaCl addition, Cd^2 + contents in S. alterniflora increased and reduced under moderate and severe Cd stress, respectively. However, total Cd^2 + amounts increased with increasing NaCl concentration due to biological dilution. NaCl improved the increase of Cd^2 + translocation factor (TF) under moderate Cd stress, indicating that NaCl might improve Cd^2 + uptake and translocation from roots to shoots, and enhance the phytoextraction of S. alterniflora on Cd; while phytostabilization of Cd under severe Cd stress may be possible due to the reduced TF. Thus, NaCl alleviated phytotoxicity caused by Cd stress through improved management of osmotic solutes and oxidative status, and affected Cd accumulations in S. alterniflora differently under moderate and severe Cd stresses.     

Effects of salinity and temperature stress on Ecophysiological characteristics of exotic cordgrass, Spartina alterniflora

Salintiy and temperature are two important ecological factors which affect the distribution and abundance of Spartina alerniflora Loisel. To find out how cordgrass adapts to the environmental conditions in the introduced range, we studied the dynamics of a series of important physiological components including superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase (POD), catalase (CAT), malondialdehyde (MDA), soluble sugar and free proline under different salinity and temperature stresses. The results showed that low NaCl concentration (lower than 100 mmol·L^?1) enhanced the growth of S. alterniflora. On the contrary, high NaCl concentration (higher than 100 mmol·L^?1) inhibited the growth of S. alterniflora. To a certain extent, S. alterniflora was able to be acclimated to the osmotic pressure created by external solution concentration by adjusting the activities of POD, SOD and CAT, and the contents of free proline and soluble sugar. S. alterniflora varied in its responses to environment in different parts of the plant under 5°C and 38°C temperature stress. Compared with roots, leaves accumulated more soluble sugar, and CAT activities in leaves were higher, whereas SOD and POD activities in leaves were much lower than those in roots.     

Effects of ABA and CaCl2 on GABA accumulation in fava bean germinating under hypoxia-NaCl stress

Effects of exogenous abscisic acid (ABA) and CaCl₂ on γ-aminobutyric acid (GABA) accumulation of germinated fava bean under hypoxia-NaCl stress were investigated. Exogenous ABA resulted in the enhancement of glutamate decarboxylase (GAD) and diamine oxidase (DAO) activity as well as GABA content in cotyledon and shoot. CaCl₂ increased both enzyme activities in shoot and GABA content in cotyledon and shoot. ABA downregulated GAD expression in cotyledon and radicle, while upregulated that in shoot; it also upregulated DAO expression in each organ. CaCl₂ upregulated GAD expression in cotyledon, while downregulated that in radicle. However, it upregulated DAO expression in shoot, downregulated that in radicle. ABA inhibitor fluridon and ethylenediaminetetraacetic acid inhibited GAD and DAO activities significantly so that inhibited GABA accumulation through reducing ABA biosynthesis and chelating Ca²⁺, respectively. However, they upregulated GAD and DAO expression in varying degrees. These results indicate that ABA and Ca²⁺ participate in GABA biosynthesis in fava bean during germination under hypoxia-NaCl stress.     

三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响

互花米草(Spartina alterniflora)的入侵给海岸带盐沼生态系统的结构和功能带来了显著影响。互花米草盐沼中的硫含量高于附近的土著芦苇(Phragmites australis)盐沼。为探讨硫元素对互花米草和芦苇竞争过程的可能影响及其作用机制, 以50 mmol·L^-1的Na₂SO₄和Na₂S对互花米草和芦苇进行处理, 分析处理前后5天内两种植物光合气体交换和叶绿素荧光指标变化的差异, 实验另设等Na⁺浓度的NaCl处理作为比较。研究发现: Na₂S对互花米草和芦苇光合作用影响的差异最大, NaCl次之, Na₂SO₄最小。Na₂S处理后, 互花米草净光合速率(P_n)出现显著上升, 芦苇P_n值大幅度下降。互花米草的光饱和点(I_sat)上升而芦苇的I_sat值无变化。表明Na₂S处理对互花米草的光合能力有促进作用, 但对芦苇的光合能力有抑制作用。NaCl处理后互花米草P_n值也出现小幅上升, 而芦苇P_n值略有下降。Na₂SO₄处理对互花米草和芦苇的P_n值均无显著影响。除Na₂SO₄处理的互花米草外, 不同盐处理后的互花米草和芦苇非光化学淬灭(NPQ)均出现上升趋势。研究结果表明互花米草对环境硫胁迫的适应能力显著高于芦苇, 暗示盐沼高硫环境尤其是硫化物有助于互花米草相对于芦苇的竞争, 也很可能是其形成单一植被的重要原因之一。     

三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响北大核心CSCD

互花米草(Spartina alterniflora)的入侵给海岸带盐沼生态系统的结构和功能带来了显著影响。互花米草盐沼中的硫含量高于附近的土著芦苇(Phragmites australis)盐沼。为探讨硫元素对互花米草和芦苇竞争过程的可能影响及其作用机制,以50mmol·L–1的Na2SO4和Na2S对互花米草和芦苇进行处理,分析处理前后5天内两种植物光合气体交换和叶绿素荧光指标变化的差异,实验另设等Na+浓度的Na Cl处理作为比较。研究发现:Na2S对互花米草和芦苇光合作用影响的差异最大,Na Cl次之,Na2SO4最小。Na2S处理后,互花米草净光合速率(Pn)出现显著上升,芦苇Pn值大幅度下降。互花米草的光饱和点(Isat)上升而芦苇的Isat值无变化。表明Na2S处理对互花米草的光合能力有促进作用,但对芦苇的光合能力有抑制作用。Na Cl处理后互花米草Pn值也出现小幅上升,而芦苇Pn值略有下降。Na2SO4处理对互花米草和芦苇的Pn值均无显著影响。除Na2SO4处理的互花米草外,不同盐处理后的互花米草和芦苇非光化学淬灭(NPQ)均出现上升趋势。研究结果表明互花米草对环境硫胁迫的适应能力显著高于芦苇,暗示盐沼高硫环境尤其是硫化物有助于互花米草相对于芦苇的竞争,也很可能是其形成单一植被的重要原因之一。     

盐度对互花米草生长及脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量的影响

研究了互花米草在不同培养盐度下,株高、茎粗、叶长、叶宽、叶面积、鲜重等生长指标以及脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量的变化情况。结果表明,随着盐度增加,米草株高呈下降趋势,在高盐度(50‰)下,米草叶面积、叶长等指标与对照组相比明显下降,鲜重与低盐度组比较显著下降。米草叶片中可溶性糖、脯氨酸含量随盐度增加总体上呈上升趋势;可溶性蛋白质含量随盐度增加亦呈上升趋势,表明蛋白质合成增强。在盐胁迫下。渗透调节物质的积累作用是互花米草对盐胁迫的主要响应过程,可以作为其抗盐性的生理参数。     

养分条件对互花米草表型可塑性的影响

通过栽培实验研究了高、中、低不同养分水平对外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)表型可塑性的影响。结果表明:随着养分含量的增加,互花米草分枝强度不断增加,低养分处理与中、高养分处理间差异显著;间隔子长度随着养分含量的增加而增加,但分枝角度不受养分含量的影响;互花米草生物量分配格局显著受养分水平的影响,随着养分的降低,互花米草对地上部分(茎和叶)的生物量投资减小,而对地下部分(根和根茎)的生物量投资增加。这些结果说明,养分水平对互花米草的克隆生长有显著影响,互花米草对不同的养分条件表现出较强的可塑性。