Cd2+、Al3+作用下蚕豆UDS与微核相关性分析及高等植物UDS技术初探

为探讨金属离子对高等植物非按期DNA合成(UnscheduledDNASythesis,简称UDS)和微核(MCN)的诱导作用、二者之间的关联性以及利用高等植物UDS技术检测环境诱变物的可行性,利用3HTdR前体掺入法研究了Cd²⁺、Al³⁺作用下蚕豆的UDS效应。结果表明,Cd²⁺、Al³⁺均能不同程度地诱导蚕豆UDS和MCN的发生;UDS量与微核率(MCNF)之间呈负相关(r<0),但相关不显着(|r|0.05),且二者间的相关程度在Cd²⁺和Al³⁺两种金属离子作用下没有显着差别(P>0.05);利用高等植物UDS技术检测环境诱变物质,在一定受检物剂量范围内是可靠的,但超过这个剂量范围,UDS技术无法检出.     

表面活性剂、酸雨和Cd2+复合污染对蚕豆胚根细胞核的毒性

用蚕豆根尖微核技术研究了Cd²⁺单因子以及与表面活性剂、模拟酸雨复合污染时对植物细胞的毒性作用.结果表明,Cd²⁺浓度在0～10.0mg·L^-1范围内,对蚕豆胚根细胞微核的形成有强烈的诱导作用,Cd²⁺浓度6.0mg·L^-1时的细胞微核率为13.85‰,对照组的微核率为4.53‰,此时污染影响指数(PI)为3.06;当环境中存在表面活性剂LAS1.0mg·L^-1或pH值降到4.5和3.5时,同一Cd²⁺浓度下,蚕豆根尖细胞微核率、PI降低,同时伴有核变形,细胞中颗粒物增多,胚根组织不容易分散等症状,根的生长受到抑制,说明表面活性剂、酸雨对Cd²⁺的毒性有协同作用.pH3.5的酸雨环境中Cd²⁺对蚕豆细胞的损伤程度比pH4.5酸雨环境高.在检测高浓度、强毒性污染物的致突变效应时,应作至少3个稀释倍数,找出蚕豆根尖细胞最高微核率及PI.     

Pb2+、Cd2+和Ce3+对猪胰α-淀粉酶活性的影响

分别研究了Pb²⁺、Cd²⁺和Ce³⁺对Ca(Ⅱ) α-淀粉酶活性影响及对其Ca²⁺的竞争作用.结果表明三种金属离子低浓度情况下（0.5～5 mmol/L）对α-淀粉酶具有激活现象,而较高浓度则抑制酶活力.Pb²⁺、Cd²⁺和Ce³⁺竞争置换α-淀粉酶中Ca²⁺能力的大小是：Pb²⁺＞Cd²⁺＞Ce³⁺,其抑制酶活作用大小：Pb²⁺＞Cd²⁺＞Ce³⁺.     

Cd2+胁迫对石龙尾超微结构的影响

以在不同浓度梯度Cd2+溶液中培养48h的石龙尾为实验材料,用透射电镜观察叶细胞超微结构的损伤,结果表明:Cd2+浓度越高,超微结构的损伤越严重。表现为核糖体数目减少;高尔基体膨胀或消失;线粒体出芽或破裂;质膜收缩产生质壁分离,胞间连丝断裂;叶绿体膨胀,类囊体解体,进而影响了细胞的整体功能,造成细胞损伤乃至死亡。     

Pb~(+2)、Cd~(+2)、Hg~(+2)对蚕豆(Vicia faba L.)乳酸脱氢酶的影响

Ｐｂ＾＋２,Ｃｄ＾＋２,Ｈｇ＾＋２浓度分别小于５．００ｍｇ／ｋｇ,２．００ｍｇ／ｋｇ,０．５０ｍｇ／ｋｇ时,蚕豆（ＶｉｃｉａｆａｂａＬ．）乳酸脱氢酶（ＬＤＨ）的活性主于对照组,当处理剂量分别长高超过上述剂量时,ＬＤＨ活性显著地降低,分析不同污染处理条件下ＬＤＨ同工酶,发现其５种同工酶在不同金属以及同一金属的不同剂量处理条件下,有差异表达的特性,其中ＬＤＨ２在小剂量重金属作用下被诱导表达;ＬＤＨ４对     

不同浓度Al3+胁迫对水稻根生长的影响

铝毒害是酸性土壤限制农作物产量的主要因素之一。本文以水稻为材料,探讨了不同浓度的AlCl3(0、50、100、150 mmol.L-1)胁迫处理对水稻幼苗根生长的影响。结果表明,随着Al3+浓度和胁迫时间的增加,水稻幼苗根的生长受到抑制,长度和鲜重都减小,根尖细胞死亡的程度增大,根中H2O2含量上升;与对照(未经DMTU预处理)相比,经dimethylthiourea(内源过氧化氢抑制剂)预处理的水稻幼苗在Al3+胁迫下根细胞死亡程度减小,H2O2含量降低,根的生长抑制得到缓解,表明内源H2O2的积累是造成Al3+对水稻幼苗根生长抑制的原因之一。     

重金属Hg2+、Cd2+对西藏拟溞的急性毒性研究

在静置不换水条件下,研究了重金属Hg2+、Cd2+对西藏拟溞的急性毒性作用。结果表明,Hg2+和Cd2+对西藏拟溞的24hLC50分别是468.3441μg/L、12.3140 mg/L,48hLC50分别是124.3158μg/L、6.8183 mg/L,Hg2+、Cd2+对西藏拟溞急性毒性的安全浓度分别是2.6277μg/L、0.6271 mg/L。Hg2+对西藏拟溞的毒性大于Cd2+的毒性。     

Cd2+、Al3+作用下蚕豆UDS与微核相关性分析及高等植物UDS技术初探

为探讨金属离子对高等植物非按期DNA合成(UnscheduledDNASythesis,简称UDS)和微核(MCN)的诱导作用、二者之间的关联性以及利用高等植物UDS技术检测环境诱变物的可行性,利用3HTdR前体掺入法研究了Cd²⁺、Al³⁺作用下蚕豆的UDS效应。结果表明,Cd²⁺、Al³⁺均能不同程度地诱导蚕豆UDS和MCN的发生;UDS量与微核率(MCNF)之间呈负相关(r<0),但相关不显着(|r|0.05),且二者间的相关程度在Cd²⁺和Al³⁺两种金属离子作用下没有显着差别(P>0.05);利用高等植物UDS技术检测环境诱变物质,在一定受检物剂量范围内是可靠的,但超过这个剂量范围,UDS技术无法检出.     

增强UV-B辐射对大豆胚轴DNA损伤、修复和蛋白质含量的影响

大气平流层臭氧层减薄引起到达地表的 UV- B辐射增强。为探讨在增强 UV- B辐射下植物细胞 DNA的损伤修复和蛋白质含量的关系 ,利用 3H- Td R掺入法 ,研究了在 8.2 2 k J/(m2 d)和 12 .4 2 k J/(m2 d) U V- B辐射 (相当于兰州地区大气平流层臭氧减薄约 12 %和 2 0 % )胁迫下 ,大豆胚轴细胞 DNA合成和非按期合成 (UDS)变化 ,并测定了胚轴蛋白质含量变化 ,结果显示 ,UV- B辐射导致 DNA损伤 ,并诱导了 DNA损伤的修复 ,胚轴细胞 UDS效应增强 ,U DS指数增大。低 UV- B辐射强度下 ,胚轴蛋白质含量增加 ,可能是 U V- B诱导了一些与抗性有关的基因表达 ,导致一些新的与抗性有关的蛋白质合成 ;在高强度 UV- B辐射下 ,U DS指数与低强度辐射下无显著差异 (P=0 .0 5 ) ,但蛋白含量较低强度辐射下显著下降 (P=0 .0 5 ) ,说明高强度 UV- B辐射加重了 DNA损伤 ,而修复并未加强 ,并且高强度辐射抑制基因的正常表达和蛋白质合成。这些蛋白质的合成可能与大豆对 UV- B辐射的抗性有关。     

粘盖牛肝菌不同菌株对Zn2+、Cd2+的吸附及其对油松Zn2+、Cd2+的耐受性

为了探讨同一菌根真菌不同菌株对重金属的耐受性,选用采集于内蒙古阴山山脉不同地区的粘盖牛肝菌(Suillus bovinus)的不同菌株进行研究。首先,在不同浓度Zn^2 、Cd^2 液体培养基中培养菌丝体,以了解各菌株菌丝体对重金属的耐受性及吸附能力,采用烘干法和原予吸收法分别测定菌丝体的生物量和菌丝体、培养液中Zn^2 、Cd^2 含量,结果表明：劈柴沟粘盖牛肝菌在Zn^2 、Cd^2 胁迫条件下,生物量、吸附能力约为其余各菌株的1．5～2倍。其次,为了探明油松(Pinus tabulaeformis)形成菌根后对Zn^2 、Cd^2 胁迫的耐受性及其耐受机理,采用一次性定量浇灌不同浓度Zn^2 、Cd^2 溶液的方法,测定了菌根化油松苗地上、地下生物量及Zn^2 、Cd^2 含量的分配,结果表明：菌根形成后能显著促进油松的生长及对Zn^2 、Cd^2 胁迫的耐受性,并且菌根能够帮助油松吸收基质中大量的Zn^2 、Cd^2 ,根中重金属的含量是茎叶中的2～3倍以上,非菌根苗在重金属浓度稍高(Zn^2 400mg／kg;Cd^2 40mg／kg)时就会死亡。经方差分析及多重比较证实,劈柴沟粘盖牛肝菌对Zn^2 、Cd^2 的耐受性及对油松的促生效果与其它各菌株存在显著的差异,这可能是它通过把吸收的Zn^2 、Cd^2 最大限度地输送到根中的同时,也输送到了茎叶中,使重金属在体内得到一定程度的稀释,使自身免受毒害。     

Cr3+和Cd2+对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

[目的] 为探究重金属对淡水绿藻生长的影响。[方法] 选取对水质检测具有明显指示作用的普通小球藻（Chlorella vulgaris）为实验材料,CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,探究不同浓度Cr³⁺和Cd²⁺在单一和复合胁迫下对藻细胞浓度、叶绿素a及相关抗氧化酶活性的影响。[结果] 随着Cr³⁺和Cd²⁺浓度不断增加,藻细胞浓度呈先增长后下降趋势;叶绿素a含量呈现先下降后升高再下降的现象,浓度为1 mg/L的单一和复合胁迫下有最大值,且毒性作用表现为Cr³⁺ < Cd²⁺ < Cr³⁺+Cd²⁺;与藻细胞膜相关的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量随着重金属离子浓度的增大而增长;重金属离子浓度低于10 mg/L时对藻细胞内抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）表现为促进作用,而大于10 mg/L时具有抑制作用。[结论] 结果表明在单一或复合重金属胁迫下,普通小球藻会充分调动与抗逆性相关的酶来维持自身的正常生长。     

Cd2+处理对5个柳树无性系气体交换参数及叶绿素荧光参数的影响

该实验以筛选的速生、抗逆性强的5个柳树无性系(‘竹柳’、‘苏柳172’、‘苏柳795’、‘旱快柳’、‘旱柳’)一年生扦插幼苗为试验材料,设置对照、轻度(30mg·L-1)、中度(60mg·L-1)和重度(90mg·L-1)4个重金属Cd2+处理水平,通过水培方式探究Cd2+对各柳树无性系气体交换参数、荧光参数及叶绿素含量的影响。结果显示:(1)在Cd2+浓度为30mg·L-1时,导致‘苏柳172’、‘苏柳795’和‘旱快柳’净光合速率降低的原因主要是气孔因素;当Cd2+浓度≥60mg·L-1时,‘苏柳172’、‘苏柳795’、‘旱快柳’及‘竹柳’净光合速率下降的主要原因是非气孔因素,而‘旱柳’在整个Cd2+胁迫过程中净光合速率下降的因素均属于非气孔限制型。(2)整个Cd2+胁迫过程中,‘苏柳172’、‘苏柳795’、‘旱快柳’和‘旱柳’叶片叶绿素含量和Chl a/Chl b值与对照相比均呈下降趋势,而竹柳先上升后下降至低于对照水平。(3)随着Cd2+胁迫程度的增加,叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和光化学淬灭(qP)整体呈下降趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)呈逐渐上升的趋势,而表观光合电子传递速率(ETR)先增加后下降,但5个柳树无性系叶绿素荧光参数的变化幅度以‘竹柳’最小,‘旱柳’最大。研究表明,5个柳树无性系均能在Cd2+浓度为30mg·L-1的培养液中正常生长,且竹柳的光合作用较对照有略微增加,且在90mg·L-1 Cd2+浓度下各无性系生长虽受到抑制但仍能存活,说明它们对重金属Cd2+胁迫都有一定的耐受性,并以‘竹柳’的耐受性最强。     

Cd2+、Cu2+胁迫对黑藻(Hydrilla verticillata)的生长及光合荧光特性的影响

以黑藻(Hydrilla verticillata)为供试材料,采用Cd2+和Cu2+等两种重金属分别在5个浓度梯度水平下的河砂水培方法,研究Cd2+或Cu2+不同浓度胁迫对黑藻株高、生物量、成活率和叶绿素含量的影响,以及对黑藻叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm),PSⅡ最大量子产率(QYmax,)、稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Qp_Lss)、稳态下的非光化学淬灭(NPQ_Lss)等光合荧光参数及其荧光成像的影响,探讨各个参数分别随镉、铜浓度递增的变化规律。研究结果表明,Cd2+胁迫下黑藻的株高显著下降,说明Cd2+可能对黑藻叶片的维管束结构产生伤害作用;Cd2+和Cu2+胁迫对黑藻鲜重均无显著影响,说明与水生植物自由水含量存在一定关系;Cd2+和Cu2+胁迫均使黑藻干重显著下降,其中Cu2+胁迫对黑藻干重的影响更显著,说明Cu2+胁迫对黑藻累积生物量的影响远大于Cd2+;Cd2+和Cu2+胁迫下叶绿素各值均呈下降趋势,而Cu2+胁迫对叶绿素的影响更大,说明Cu2+对黑藻叶绿体的毒害比Cd2+更大。随着Cd2+或Cu2+胁迫浓度梯度的增加,黑藻的叶绿素荧光参数(Fo、Fm、QYmax)呈显著下降趋势,(1-Qp_Lss)呈上升趋势,而NPQ_Lss先上升后下降。黑藻在不同重金属胁迫下的生理指标、荧光参数及成像特征等方面所表现出的变化差异性,反映出同等浓度下黑藻受重金属胁迫的影响程度为:Cd2+胁迫Cu2+胁迫;黑藻可以在Cu2+浓度低于1 mg/L的环境下具有正常的光合活性,可推测将黑藻用于低浓度Cu污染水域的修复;在Cu2+浓度达3 mg/L以上环境下黑藻即无法长时间生存,可推测黑藻可以作为Cd污染水环境的指示种。     

河豚毒素和Cd2+对Zn2+诱发爆发波放电的影响

本文用微电极细胞内电位记录、通道阻断剂和放射性同位素等技术发现,锌离子可诱发爆发波放电(BD),钠通道阻断剂——河豚毒素对BD无效应,而钙通道阻断剂——Ca²⁺则可使BD消失,Cd²⁺可使[⁶⁵Zn²⁺]_i量减少。以上结果说明,Zn²⁺诱发BD的产生机理很可能是Zn²⁺代替Ca²⁺通过钙通道进入胞内引起的。     

可口革囊星虫对Cd2+和Hg2+的富集及其影响

采用原子吸收、原子荧光等分析检测技术,探讨了Cd²⁺、Hg²⁺在可口革囊星虫中的富集规律及其对生长与主要营养成分的影响.结果表明: 在试验设定的胁迫浓度内,可口革囊星虫体壁肌肉对Cd²⁺、Hg²⁺的富集均随胁迫时间的延长而增加,最终达到饱和浓度;环境中Cd²⁺、Hg²⁺浓度越高,富集速度越快,达到饱和的时间越短,饱和浓度也越高.可口革囊星虫体质量增长随着重金属胁迫浓度的升高而减慢,且联合胁迫的影响程度大于单一胁迫.体壁肌肉蛋白质含量随重金属胁迫浓度的增加而升高,Cd²⁺、Hg²⁺分别在0.05和0.02 mg·L^-1胁迫浓度下达到最高,然后开始降低.联合胁迫也呈同样的规律,且影响程度更大.体壁肌肉脂肪含量随重金属胁迫浓度的增加而降低,联合胁迫下降低程度更大.     

过氧化氢对蚕豆气孔运动和质膜K+通道的影响

不同浓度H2O2可使蚕豆(ViciafabaL.)叶片气孔关闭,抑制气孔张开,10mmol/L的H2O2最有效,10μmol/L的H2O2仍明显使气孔关闭。且10μmol/L的H2O2抑制气孔张开作用能被EGTA所消除,表明Ca2+参与低浓度H2O2使气孔关闭的过程。2mmol/L的H2O2可使质膜内向K+通道电流明显减小,而外向K+通道电流显著增加。因此,H2O2促进蚕豆气孔关闭主要是通过抑制K+通过保卫细胞质膜内向流入,或加强K+外向流出实现的。