镉、铅及其相互作用对小白菜根系生理生态效应的研究

采用溶液培养方法,以镉,铅作为胁迫因子,研究了不同镉,铅浓度对小白菜根系生理生态的影响。实验结果表明;培养液中镉超过０．１ｍｇ／Ｌ,侧根数目减少,根的分枝程度降低,根系生物量和体积下降,根系生长发育受阻,根系不发达,根系对锰,锌的吸收受到抑制,根系活动降低,对硝酸盐吸收能力下降,蛋白质分解加快,游离氨基酸积累,氮代谢紊乱,失调。     

根际环境中铅的形态转化

用根际箱试验研究了红壤植麦和植稻后根际中Pb的形态转化,讨论了与Cd复合处理对Pb形态的影响.结果表明,Pb在红壤根际、非根际的主要形态为酸解态+碳酸盐态、交换态和铁锰氧化物结合态.交换态Pb都是根际>非根际;不同Pb处理浓度和PbCd交互作用都对Pb的形态分布产生影响,小麦根际随加入Cd浓度增大,根际交换态Pb和铁锰氧化物结合态Pb下降;水稻根际交换态Pb与Cd复合处理浓度密切相关,5mgCd·kg^-1复合处理,根际交换态Pb的活化较单元素弱,10mgCd·kg^-1复合处理,根际交换态Pb的活化较单元素要强.     

土壤中铁的根际效应及其吸收机理

本文介绍了近10年来土壤中铁的根际效应及其吸收机理,以及近几年来该领域的热点——植物铁载体方面的研究进展,并简要评述了今后的研究方向。     

根-土界面镉的生态化学行为与毒理效应研究进展

根-土界面是物质交换最频繁的特殊微型生态区域,其pH、Eh和根系分泌物是决定这个微域环境性质变化的三大重要因素,其对镉(Cd)等重金属的吸收、转化和迁移等生态化学行为及毒理效应起着决定性的作用.本文就十几年来有关Cd在根-土界面pH、Eh和根系分泌物变化影响下的生态化学行为、根-土界面Cd的生态毒理效应(包括微生物生态毒理效应和酶的生态毒理作用)研究进展进行了综合论述,指出了目前研究中存在的不足,并就今后需要进一步解决的科学问题提出了建议.     

根际激发效应的发生机制及其生态重要性

土壤激发效应是指由各种有机物质添加等处理所引起的土壤有机质周转强烈的短期改变。根际是激发效应最主要也是最重要的发生部位。根际激发效应能够反映生态系统土壤碳氮周转的速度,并影响植物、土壤微生物等对养分的获取和竞争,维持生态系统各组分间的养分平衡。虽然对根际激发效应的产生机制已取得一定程度的认知,但是对根际激发效应在土壤碳氮转化过程中的作用机理及其生态重要性依然缺乏足够的理解。该文在论述激发效应的研究历史和主要发生部位的基础上对最新研究进展进行了综合分析,提出了一个具体的根际激发效应的发生机制,深入剖析了影响根际激发效应的生物与非生物因素,并阐释了根际激发效应的生态重要性,对未来根际激发效应的研究方向进行了展望。     

根际环境中铅的形态转化

用根际箱试验研究了红壤植麦和植稻后根际中Pb的形态转化 ,讨论了与Cd复合处理对Pb形态的影响 .结果表明 ,Pb在红壤根际、非根际的主要形态为酸解态 +碳酸盐态、交换态和铁锰氧化物结合态 .交换态Pb都是根际 >非根际 ;不同Pb处理浓度和Pb Cd交互作用都对Pb的形态分布产生影响 ,小麦根际随加入Cd浓度增大 ,根际交换态Pb和铁锰氧化物结合态Pb下降 ;水稻根际交换态Pb与Cd复合处理浓度密切相关 ,5mgCd·kg-1复合处理 ,根际交换态Pb的活化较单元素弱 ,10mgCd·kg-1复合处理 ,根际交换态Pb的活化较单元素要强 .     

根分泌物对根际难溶性镉的活化作用及对水稻吸收、运输镉的影响

采用人工控制光温条件的蛭石－营养液相结合的培养方法,对根分泌物活化难溶性硫化镉以及对水稻吸收、运输镉的影响进行了研究。结果表明,缺铁水稻根分泌物和缺铁小麦根分泌匀能活化水稻根际的难溶性镉（ＣｄＳ）,促进了水稻对这部分镉的吸收和运输;但二者的活化强度不同,缺铁小麦根分泌物对镉的活化作用较缺铁水稻根分泌物强。     

废弃铅锌矿区圆叶无心菜根际真菌的分离及其镉铅耐性研究

采用常规的和分别含Cd2+、Pb2+的马丁氏培养基,对云南省会泽县废弃铅锌矿区圆叶无心菜(Arenar-ia orbiculata)根际真菌进行分离和鉴定,将分离的菌株分别接种在含不同浓度Pb2+(0,0.1,1,10mmol/L)和Cd2+(0,0.05,0.5,5mmol/L)的马铃薯葡萄糖培养液(PSB)中,研究废弃铅锌矿区圆叶无心菜根际真菌的镉铅耐性,结果表明:从铅锌矿区圆叶无心菜根际共分离获得6个属的真菌,其中青霉属(Penicillinm)真菌为优势种群;Cd2+和Pb2+显著减少根际真菌在平板上生长的菌落数量,抑制菌株的生长;含Cd2+和含Pb2+的马丁氏培养基分离的根际真菌镉铅耐性强于常规马丁氏培养基分离的菌株。     

铅、镉、铬单一和复合污染对青菜种子萌发的生物学效应

重金属污染是当今世界上倍受重视的一类公害。重金属以汞毒性最大 ,镉次之 ,铅、铬、砷也有相当毒性 ,有人称之为“五毒”。冶炼和采矿是向环境中释放重金属的最重要的污染源。此外 ,不少工业部门也通过三废向环境中排放重金属。农作物受到重金属污染后 ,不仅严重影响其产量和质量 ,更为严重的是重金属经食物链进入人体 ,在人体内富集 ,危害人类健康。近几年 ,国外利用陆生植物进行毒性试验已有所增加 ,其中包括植物种子发芽毒性试验[1] 。植物种子发芽毒性试验较其它毒性试验方法有两大优点 :一是方法简单 ,持续时间短 ;二是这种方法对毒物…     

烟草根际厚孢轮枝菌生态效应研究

通过盆栽试验研究生防制剂中厚孢轮枝菌在烤烟K326和云85根际的定殖情况及对根际微生物的影响。结果表明施入生物菌剂2周后厚孢轮枝菌能在烤烟外根际、根表分离到,但在根内不能分离到或分离数极少,在4周、6周时外根际、根表的分离数达到最大,根内分离数仍很少,8周时分离数又减少。制剂处理后烤烟根际细菌、真菌和放线菌数量在2周时明显减少,4周时有所回升,6周和8周时与对照达到平衡。结果表明厚孢轮枝菌可以在烟草外根际、根表定植,初期对土壤微生物具有一定的抑制作用。     

Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb的影响

采用室内模拟实验和连续形态分级方法研究了Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb量的影响.结果表明:随Cd、Pb投加量的增加,土壤中Cd交换态含量增幅较大,Pb碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态含量增幅较大;外源Cd在土壤中的存在形态以交换态和残留态为主,Pb的交换态比例相对较低,其存在形态主要为残留态;土壤Cd、Pb投加浓度较低时,促进了油菜的生长,投加浓度较高时,对油菜生长的抑制作用较为明显;地下部分Cd、Pb含量远高于地上部分,与Cd相比,Pb向地上部的迁移率相对较小;土壤中Cd、Pb各形态含量与油菜地下、地上部分吸收的Cd、Pb量均呈显著正相关,与干质量呈负相关;交换态Cd、Pb对油菜干质量影响最大,碳酸盐结合态对油菜吸收Cd、Pb的贡献最大.     

在蚯蚓影响下土壤Pb、Cd有效态的变化及小白菜对Pb、Cd的富集转移作用

研究了在蚯蚓影响下Pb、Cd添加量不同(Pb:500～1 700 μg·g-1;Cd:1～30 μg·g-1)的土壤中Pb和Cd有效态及其含量的变化以及小白菜(Brassica chinensis L. )对土壤中Pb和Cd的富集和转移作用.结果显示,在蚯蚓的影响下,Pb添加量为500～1 400 μg·g-1的土壤中酸提取态和可还原态Pb含量显著提高,有效态Pb总含量也随土壤中Pb添加量的提高逐渐增加;Cd添加量为5～20 μg·g-1的土壤中酸提取态Cd含量显著提高,有效态Cd总含量也随土壤中Cd添加量的提高而逐渐增加;当土壤中Pb和Cd添加量分别达到1 700和30 μg·g-1时,蚯蚓对Pb和Cd基本无活化作用.在蚯蚓的影响下,小白菜地上部分Pb含量显著提高,对Pb的转移系数也均高于各自的对照,地上部分和地下部分对Pb的富集系数分别为0.037～0.061和0.401～0.628.在蚯蚓影响下,在Cd添加量较低(1～5 μg·g-1)的土壤中小白菜地上部分和地下部分的Cd含量以及对Cd的富集系数均高于各自的对照;而在Cd添加量较高(10～30 μg·g-1)的土壤中小白菜地上部分和地下部分的Cd含量以及对Cd的富集系数均低于各自的对照,并随土壤中Cd添加量的提高逐渐降低;小白菜地上部分和地下部分对Cd的富集系数分别为1.196～11.516和1.744～20.425;各处理组小白菜对Cd的转移系数与各自的对照差异不显著.研究结果显示,蚯蚓主要对土壤中酸提取态和可还原态Pb以及酸提取态Cd有活化作用,并且可促进Pb由小白菜地下部分向地上部分的转移,但对Cd的转移无明显促进作用;此外,小白菜对Pb的富集作用不明显,但对Cd有一定的富集能力,这种能力的大小与土壤Cd含量有关.     

Pb2+、Cd2+对3种水生动物致毒效应影响的比较研究

在特定时间（12、24、48、72h）内,研究了Pb^2＋和Cd^2＋对草履虫（Paramecium caudatum）、三角涡虫（Dugesia japonica）和中华圆田螺（Cipangopaludia viviparrus）3种水生动物的单一和联合毒性效应.结果表明：在同等条件下,Cd^2＋对三者的致毒效应都明显强于Pb^2＋;3种动物中,草履虫最敏感,而圆田螺耐受能力最强;随单一毒物浓度的增大以及暴露时间的延长,两者的致毒效应都显著增大,表现出明显的浓度—效应和时间—效应关系;二者复合作用时,对3种动物的致毒效应主要表现为与二组分的浓度比例有关.复合致毒效应也表现出了明显的浓度—效应关系,并且浓度和暴露时间的交互作用对3种水生动物毒性都有显著的影响.     

利用原子吸收光谱法和电镜能谱仪法分析重金属Pb、Cd在水稻颖果不同部位中的分配

比较研究了传统原子吸收光谱法与电镜能谱仪法分析重金属Pb、Cd在水稻籽粒不同部位中的分配情况,研究结果表明:两种方法均显示,Pb、Cd在水稻颖果中的分配为胚>糊粉层>果皮>近糊粉层处胚乳>颖果中心,其中,胚、糊粉层和果皮Pb、Cd含量差异较小,整个胚乳Pb、Cd含量变化也不大,但胚、糊粉层和果皮Pb、Cd含量显著高于胚乳.扫描能谱仪能够准确反映重金属在植物不同部位分布的差异,结果与原子吸收光谱法无显著差异.扫描能谱仪法的优点在于操作方便快捷,但是只能用于定性,不能定量测定出某一部位重金属的准确含量,因此,不能代替传统的原子吸收光谱法.     

三种重金属在克氏原螯虾体内的富集特征

2005年5月在合肥市、肥东县、肥西县的池塘河沟采集雌雄组克氏原螯虾共30只,分离出几丁质外骨骼、肝脏和腹部肌肉组织样品84份,用原子吸收法测定其中Cd、Pb、Cr的残留量。结果表明：克氏原螯虾体内Cr、Cd和Pb的平均检出率分别为100％,91．7％和94．1％;平均含量分别为4．03、0．38和7．14μg·g^-1。Cr的富集量在3种组织之间的差异不显著,cd和Pb在3种组织中差异极其显著。外骨骼中Cr、Cd、Pb的平均含量分别为4．03、0．12和12．31μg·g^-1,合肥市、肥西、肥东三地之间除Cr的富集量差异极显著外,其他2种重金属的富集量差异都不显著;肝脏中Cr、Cd、Pb的平均含量分别为3．88、1．04和9．12μg·g^-1,3个地区重金属的富集量的差异都极其显著;肌肉中Cr、Cd、Pb的平均含量分别为4．16、0．09和0．72μg·g^-1,3个地区除重金属Cr的富集量差异极显著外,Cd和Pb的差异都不显著。3种重金属污染物的富集量与体质量没有明显的相关性。3种重金属在雌雄个体之间的富集差异不显著。     

Cd、低Pb/Cd下冬小麦幼苗根系分泌物酚酸、 糖类及与根际土壤微生物活性的关系

采用土壤盆栽试验法研究了Cd、低于国家“土壤环境质量标准”规定的Ⅱ类土壤环境基准值300 mg/kg干土时的Pb与Cd复合处理对冬小麦幼苗根系分泌物总酚酸和简单糖类及其与根际土壤微生物活性关系的影响特征.结果表明:1)冬小麦幼苗生长3周时,随Cd浓度的升高,根系简单糖类的分泌量表现为降低-增加-降低现象,而酚酸分泌量主要表现为显著(P＜0.05)增加;幼苗生长7周时,简单糖类分泌量极显著(P＜0.01)降低,酚酸分泌量表现为降低-增加-降低现象;幼苗生长12周时,简单糖类分泌量在Cd≤50.00 mg/kg干土时降低,Cd浓度为70.00 mg/kg干土时极显著(P＜0.01)增加,酚酸分泌量在Cd≤20.00mg/kg干土时降低,Cd＞20.00 mg/kg干土时增加.2)低于国家“土壤环境质量标准(GB15618-1995)”规定的Ⅱ类土壤环境基准值(300 mg/kg)时,Pb的存在会对Cd胁迫下冬小麦根系酚酸和简单糖类分泌特征有明显影响,主要表现为可使Cd处理下幼苗根系酚酸分泌量增加,而简单糖类分泌量降低.3)低Pb/Cd处理与Cd处理之间,冬小麦幼苗根系酚酸和简单糖类分泌量与细菌、真菌和放线菌数量、脲酶、转化酶和脱氢酶活性、有机质和全氮含量、微生物量碳等根际土壤微生物生化活性之间的相关性特点明显不同.     

镉和铅污染对烤烟根区土壤微生物及烟叶品质的影响

通过盆栽试验,研究了Cd和Pb污染对烤烟根区微生物和烟叶品质的影响.结果表明,随着Cd、Pb处理浓度的增加,烤烟根区4种微生物数量均呈减少趋势;低浓度Cd(≤10 mg·kg^-1)和Pb(≤300 mg·kg^-1)下,烤烟根区4种微生物数量降幅最大;烤烟烟叶中品质指标糖/碱比和氮/碱比升高,化学成分组成趋于不协调,不利于烟叶香味的形成.烟叶K含量与Cd和Pb污染浓度呈负相关,与Cd污染下根区钾细菌数量呈显著(或极显著)正相关,与Pb污染根区钾细菌数量相关不显著.     

Pb、Cd单一及复合胁迫对花菖蒲幼苗生长及部分生理指标的影响

采用液体培养法研究了Pb、 Cd单一胁迫及Pb-Cd复合胁迫(500 mg·L-1Pb、 25 mg·L-1Cd、 500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd)对花菖蒲(Iris ensata Thunb. var. hortensis Makino et Nemoto)幼苗生长和部分生理指标的影响.结果显示,在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,花菖蒲幼苗地上部分(叶片)和地下部分(包括根茎和根系)的干质量及耐性指数与对照差异不显著(P>0.05);而在25 mg·L-1Cd单一胁迫和500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,幼苗地上部分和地下部分的干质量及耐性指数显著下降(P<0.05), 其中耐性指数分别仅为0.86和0.79.在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,叶片中的光合色素(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和地下部分的丙二醛(MDA)含量显著高于对照,地上部分的MDA含量显著低于对照,而过氧化物酶(POD)活性则与对照差异不显著;在25 mg·L-1Cd单一胁迫条件下,叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照,类胡萝卜素含量和地上部分的MDA含量以及地上部分和地下部分的POD活性均显著高于对照,而地下部分的MDA含量与对照差异不显著;在500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,叶片中的光合色素含量均显著低于对照,地上部分和地下部分的MDA含量和POD活性均显著高于对照,其中MDA含量分别是对照的1.7和2.7倍、POD活性分别是对照的2.5和3.4倍.研究结果表明,花菖蒲幼苗对500 mg·L-1Pb单一胁迫具有一定的耐受性;在复合胁迫条件下Pb和Cd具有协同作用,对花菖蒲幼苗的生长和代谢有显著的抑制作用.     

The distribution of lead in duckweed (Lemna minor L.) root tip

While considerable information on lead distribution in the cells of terrestrial plants has been collected, little is known about lead localization in the cells of the aquatic plant. Lemna minor L. (duckweed) roots were examined using X-ray microanalysis. After 1-h treatment with lead, its concentration was the highest in small vacuoles. After 6 and 12 h, the lead content of cell walls gradually increased. The changes of lead level between vacuoles and cell walls may result from redistribution of this metal from symplast to cell walls or it may reflect increased apoplastic transport. Lead was not found in the ground cytoplasm of any variants of the experiments. This fact and presence of lead in small vesicles suggests that endocytosis may play the role in lead uptake in Lemna.