EGTA和酒石酸对蓖麻Cd胁迫与积累的调控作用

通过盆栽试验研究了解毒剂酒石酸与螯合剂EGTA的单施与配施对强化蓖麻修复Cd污染土壤的作用,探讨重金属污染土壤植物修复中螯合剂与解毒剂配合使用的可行性。结果显示:(1)除酒石酸单施处理外,其余处理均可显著提高土壤中醋酸提取态Cd含量,增强土壤Cd的活性,并以酒石酸与EGTA配施的效果更显好,其土壤醋酸提取态Cd含量为对照的1.41~2.49倍。(2)EGTA能有效促进Cd从蓖麻根部向地上部的转移,但高剂量EGTA处理对蓖麻根系有明显的毒害作用;EGTA与酒石酸配合施能缓解Cd对植株的毒害作用,增大蓖麻生物量和Cd积累量,其地上部Cd积累量比对照增加4.56~8.32倍。(3)蓖麻叶片Cd含量、地上部积累总量以及土壤净化率随土壤醋酸提取态Cd含量的升高而增大,并且呈良好的线性递增关系。研究表明,酒石酸与EGTA配施可通过调控土壤Cd的植物可利用性和降低Cd的生理毒性来提高蓖麻对Cd的富集能力和对Cd污染土壤的修复效果。     

Cd胁迫下SA和NO互作对小麦幼苗根生长和叶绿素含量的影响

以"陇春27"号水培小麦幼苗为研究材料，外源添加水杨酸（SA）、一氧化氮（NO）清除剂（carboxy-PTIO，c-PTIO）、NO供体硝普钠（SNP）、硝酸还原酶（NR）抑制剂钨酸盐（Tungstate）及NO合成酶（NOS）抑制剂（L-NAME）进行不同预处理，分析其在镉（Cd）胁迫下根的生长和叶片叶绿素含量的变化，探讨SA和NO互作对小麦幼苗Cd胁迫的缓解机制。结果表明：随着Cd处理时间的延长，小麦幼苗根中SA含量显著降低，NO含量则呈现先增加（6 h和12 h）后减少（24 h和48 h）的趋势；Cd胁迫抑制了小麦幼苗根的生长，减少了叶片叶绿素的含量，而一定浓度的SA或SNP预处理可以缓解Cd胁迫对小麦幼苗根长的抑制作用，增加叶绿素的含量。c-PTIO、L-NAME和Tungstate单独预处理显著抑制了小麦幼苗根的生长，减少了NO的含量，但不影响叶绿素含量。SA400+L-NAME预处理可以缓解Cd胁迫对小麦幼苗根长的抑制作用以及叶绿素和NO含量的减少作用；SA400+c-PTIO或SA400+Tungstate预处理可增加Cd胁迫下叶绿素的含量，但对根的伸长无影响。进一步研究发现，Cd胁迫抑制了NR的活性，而SA400预处理可以使Cd胁迫下NR的活性增强，不同处理对NOS的活性均无影响。综上所述，Cd胁迫导致小麦幼苗根内源SA含量降低和NO含量先升高再降低；外源添加SA或SNP预处理缓解了Cd胁迫对根生长的抑制和叶绿素含量降低的作用；外源SA通过影响NO的产生从而提高小麦幼苗对Cd胁迫的耐受性，最终缓解了Cd对小麦幼苗的毒害作用。     

Cd对槐叶苹的生理影响及外源La、Ca的缓解效应比较

研究了Cd2+毒害对低等水生植物槐叶苹的生理影响及外源La、Ca的缓解效应。结果表明,Cd2+污 染时,槐叶苹叶片出现褪绿、叶缘拳卷并伴有烂斑和根状叶断离现象。随着Cd2+浓度的升高,叶片的叶绿素 含量、SOD、CAT、POD活性先升后降,但各指标达到最大值时的Cd2+浓度各不相同,以POD对应的最高。可 溶性蛋白含量及丙二醛(MDA)产量分别呈现出下降和上升趋势,且可溶性蛋白含量受Cd2+的影响更大。外 源La和Ca均能缓解Cd2+对槐叶苹叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量的降低和MDA的积累,对保护酶系统 的影响存在较大差异。     

外源NO 对Cd 胁迫下娃娃菜种子萌发及幼苗生长的保护效应

为探讨外源一氧化氮(NO)对镉(Cd)胁迫下娃娃菜(Brassica pekinensis)的保护效应, 采用0、50、100、200、500 和1000 μmol·L–1 的外源NO 供体硝普钠(SNP)对100 和200 mg·L–1 CdCl2 胁迫下的娃娃菜种子进行处理, 分析其对种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响。结果表明: Cd 胁迫抑制娃娃菜种子萌发和幼苗生长, 幼苗叶片叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量显著降低, 丙二醛(MDA)含量和相对电导率(REC)显著上升, 幼苗叶片膜脂过氧化加速。不同浓度的SNP处理, 不仅能提高Cd 胁迫下娃娃菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数, 促进幼苗生长, 而且能抑制MDA含量上升, 降低叶片REC, 增加Chl 和脯氨酸(Pro)含量, 增强抗氧化酶活性。外源NO 可缓解Cd 胁迫对娃娃菜种子萌发及幼苗生长的抑制作用, 缓解Cd胁迫引起的膜脂过氧化, 提高抗Cd能力, 其中以200 μmol·L–1 SNP对Cd胁迫的缓解效果较好。     

锌对镉胁迫下马蔺生长、镉积累及生理抗性的影响

通过溶液培养研究了不同浓度锌(Zn)对镉(Cd)胁迫下马蔺(Iris lacteavar. chinen-sis)生长、Cd积累及抗氧化酶活性等的影响.结果表明:加入1~100mg.L-1Zn后,Cd胁迫下马蔺地上部Cd含量变化不大,而地下部Cd含量显著增加并呈先增后降的趋势;1mg.L-1Zn处理下马蔺地下部Cd含量最高,比对照显著增加51.4%;Zn浓度高于1mg.L-1后Cd含量均出现不同程度的下降,但仍高于对照.与单独Cd处理(10mg.L-1)相比,添加低浓度Zn(1~10mg.L-1)后,马蔺地上部生物量和叶绿素含量呈增加趋势,丙二醛(MDA)含量降低;在10mg.L-1Zn处理下,叶绿素a、b含量达到峰值,分别增加5.21%和22.27%,MDA含量降低25.46%,表明低浓度Zn缓解了Cd对马蔺的毒害.随Zn浓度的增加,Zn对Cd毒害的缓解作用逐渐降低,当溶液中Zn达到一定浓度(100mg.L-1)时,马蔺毒害加重,其生物量、叶绿素含量均下降,MDA含量显著增加.在试验胁迫浓度范围内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性始终呈增加趋势,表明马蔺在受到Cd胁迫及Cd-Zn共存的条件下SOD和POD起着重要的抗氧化保护作用.     

外源水杨酸改善Cd胁迫下路易斯安娜鸢尾的生长和养分吸收

采用Hoagland溶液培养,研究了外源水杨酸(SA)预处理对镉(Cd)胁迫下路易斯安娜鸢尾生物量、含水量、光合作用、根系活力、Cd积累、矿质养分吸收和抗氧化酶活性的影响.结果表明： Cd胁迫下,SA预处理的植株根叶干质量、根系活力和净光合速率提高.与单独Cd处理相比,SA预处理后的胁迫植株Cd含量无明显变化,而叶片N、P、S含量显著提高,K含量显著下降,根部抗氧化酶活性显著提高.表明SA预处理可明显缓解路易斯安娜鸢尾的Cd伤害,其原因不在于减少Cd吸收量而是提高了对Cd的抗性,矿质元素的吸收积累调节和根部抗氧化酶活性的提高是其毒害缓解的重要原因.     

外源硅对甘蓝镉毒害的缓解机制研究

通过水培实验,以耐镉(Cd)性不同的甘蓝品种‘绿丰’(Cd敏感性)和‘牛心’(Cd耐性)为材料,研究外源硅(Si)对Cd胁迫下甘蓝生长、Cd含量、养分吸收、光合特性和抗氧化酶活性的影响,以揭示外源硅对甘蓝镉毒害的缓解作用机制。结果表明:(1)与对照相比,Cd胁迫显著抑制了甘蓝植株的生长,降低了植株体内营养元素(Mg、Fe、Mn、Cu)的含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)]的活性和叶片的光合效率;并且显著增加了甘蓝植株内丙二醛(MDA)的含量。(2)与单独Cd处理相比,外源Si显著提高了甘蓝植株的生物量、地上部营养元素的含量以及光合参数[净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及蒸腾速率(Tr)]、荧光参数值[原初光能转化效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光化学淬灭系数(qP)]、光合色素含量和抗氧化酶活性;同时显著降低了甘蓝植株内MDA含量及Cd由根系向地上部的转运。研究发现,在镉胁迫环境下,外源Si可以通过降低Cd在甘蓝地上部的含量,提高抗氧化酶活性来降低膜脂过氧化,促进养分的吸收和转运,增强光合作用效率,从而缓解Cd对甘蓝生长的毒害。     

外源Ca2+浸种对Cd2+胁迫下红三叶种子萌发和幼苗生长及其生化特性的影响

用不同浓度Ca2 溶液浸种处理红三叶种子后、用0.1 mmol·L-1Cd2 溶液培养,探讨外源Ca2 对Cd2 胁迫下红三叶种子萌发、幼苗生长及其保护酶活性和子叶叶绿素含量的影响.结果显示:(1)0.1 mmol·L-1Ca2 浸种处理能显著缓解Cd2 胁迫的影响,可使红三叶种子发芽势、发芽指数及活力指数显著升高,全苗长、胚根长和胚根/胚芽显著增加(分别增加21.38%、44.06%和38.63%),并显著提高叶绿素含量(14.59%);(2)0.11、.0 mmol·L-1Ca2 浸种预处理均能显著提高Cd2 胁迫下红三叶幼苗子叶SOD活性(43.17%、218.95%)和POD活性(34.00%、14.28%),并显著降低其CAT活性(17.43%、29.19%)和MDA含量(21.92%、24.51%).结果表明,0.1mmol·L-1外源Ca2 浸种处理能显著缓解Cd2 (0.1 mmol·L-1)胁迫对红三叶种子萌发及幼苗生长及其保护酶活性的抑制作用,可明显提高红三叶幼苗对Cd2 胁迫的抵抗能力,缓解效果最优.     

Cd污染及其与大气CO2浓度升高、N添加复合作用对大叶相思生长的影响

为了解Cd污染胁迫下树木对CO_2浓度升高、N添加及其复合作用的响应,应用开顶箱,探讨Cd及其与CO_2、N的复合作用对大叶相思(Acacia auriculiformis)基径、树高和生物量的影响。结果表明,Cd添加抑制大叶相思基径、树高和生物量的增长,并且具有时间滞后性;大气CO_2浓度升高、N添加及CO_2+N均有缓解Cd对植物生长抑制作用的趋势,其中, N添加更能促进大叶相思基径的生长,树高生长则对CO_2升高更为敏感;在Cd污染土壤中,N添加的缓解作用最显著。因此,氮肥管理是重金属污染土地修复初期促进植物修复的重要策略。     

叶面喷施褪黑素对小白菜幼苗镉耐性的影响

以小白菜‘矮脚黄’为试验材料,探究叶面喷施褪黑素(100μmol·L~(-1))对小白菜幼苗Cd胁迫(20μmol·L~(-1))耐性的影响。试验测定小白菜幼苗生物量和生理指标变化,以及Cd吸收和转运相关基因转录水平。结果表明,叶面喷施褪黑素能有效缓解Cd胁迫对小白菜幼苗生长造成的抑制,并伴随着叶绿素含量以及光合参数的提高,显著降低活性氧(O_2ˉ·、H_2O_2)和MDA的含量,提高抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)的活性和抗氧化物质(AsA、GSH)的含量,并且显著降低小白菜幼苗中Cd的含量。进一步研究发现,叶面喷施褪黑素能够显著降低IRT1、IRT2、Nramp1、Nramp3、HMA2、HMA4的转录水平。综上所述,叶面喷施褪黑素能够清除Cd胁迫下小白菜幼苗中过量积累的活性氧,缓解氧化胁迫,并通过影响小白菜Cd吸收和转运相关基因的转录来降低小白菜幼苗对Cd的积累,提高Cd耐性。     

外源多胺对铜胁迫下水鳖叶片多胺代谢、抗氧化系统和矿质营养元素的影响

采用营养液水培的方法,研究了外源亚精胺(Spd)和精胺(Spm)对Cu胁迫下水鳖叶片3种形态多胺(PAs)、抗氧化系统及营养元素的影响。结果表明:(1)Cu胁迫使水鳖叶片腐胺(Put)急剧积累,Spd和Spm明显下降,从而使(Spd+Spm)/Put比值也随之下降。外源Spd和Spm显著或极显著逆转Cu诱导的PAs变化,抑制Put的积累,缓解Spd和Spm的下降,从而提高了(Spd+Spm)/Put比值。(2)外源Spd和Spm抑制了Cu胁迫诱导的多胺氧化酶(PAO)的增加,缓解了二胺氧化酶(DAO)的下降。(3)与单一Cu胁迫相比,Spd和Spm显著或极显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性和抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、游离脯氨酸(Pro)含量,从而降低了超氧阴离子(O2.-)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量,极显著降低了丙二醛(MDA)含量,缓解了Cu诱导的氧化胁迫。(4)外源Spd和Spm显著或极显著缓解了Cu胁迫下矿质营养元素吸收平衡的紊乱。以上结果均说明了外施Spd和Spm可增加水鳖对Cu胁迫的耐受性。     

镉污染对水鳖的毒害影响

研究分析了不同浓度Cd^2 对水鳖叶片叶绿素含量、SOD、CAT、POD活性以及超微结构的影响。结果表明,叶绿素含量、SOD、CAT、POD添生均随Cd^2 浓度的增加而先升后降。电镜观察发现,Cd^2 处理下,细胞核变形,核仁解体,染色质凝集;类囊体片层膨胀,叶绿体双层膜破裂,线粒体中嵴突减少或消失,线粒体空泡化。     

Exogenous spermidine and spermine enhance cadmium tolerance of <Emphasis Type="Italic">Potamogeton malaianus</Emphasis>

In order to investigate the effects of spermidine (Spd) and spermine (Spm) on cadmium stress, the content of chlorophyll, hydrogen peroxide (H₂O₂), malondialdehyde (MDA), soluble protein and proline, the rate of O₂^·− generation, and activities of antioxidant enzymes (superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX), and glutathione reductase (GR)) in Potamogeton malaianus Miq. were measured. Exogenous application of Spd or Spm significantly enhanced the level of proline, retarded the loss of chlorophyll, enhanced photosynthesis, decreased the rate of O₂^·− generation and H₂O₂ content, and prevented Cd-induced lipid peroxidation. Spd and Spm also effectively maintained the balance of antioxidant enzyme activities under Cd stress; however, GR activity was found to increase only slightly in response to polyamines (PAs). The antioxidant systems, which were modified by PAs, were able to moderate the radical-scavenging system and to lessen in this way the oxidative stress. These results suggest that both Spd and Spm can enhance Cd tolerance of P. malaianus.     

菖蒲幼苗对Cd胁迫的响应及其Cd富集能力分析

研究了菖蒲（Acorus calamus L．）幼苗对不同浓度Cd胁迫的响应及其Cd富集能力。结果表明,随Cd浓度的提高（0～25mg·L^-1）,菖蒲幼苗的株高、根长、干质量、叶绿素含量和对Cd的耐性指数均逐渐下降,脯氨酸含量逐渐升高;各处理组的SOD和POD活性均高于对照,且以15mg·L^-1Cd处理组最高。随胁迫时间延长（1—10d）,叶绿素含量持续下降,而SOD和POD活性及脯氨酸含量则先升高后下降。菖蒲幼苗体内Cd含量随Cd浓度的提高而增加,根系对Cd的富集能力高于地上部分。在Cd胁迫条件下,菖蒲幼苗对Cd的转移系数小于1,根系对Cd的滞留率为89．5％-93．9％,表明菖蒲幼苗根系对Cd有较强的滞留作用和富集能力。     

克隆整合对异质性盐分胁迫下积雪草生长的影响

以匍匐茎草本克隆植物积雪草(Centella asiatica)为材料进行盆栽试验,研究了克隆整合特性对异质性盐分胁迫条件下植物生长的影响。试验中将远端分株(较幼分株)分别处于盐分胁迫或正常土壤条件下,切断或保持其与近端分株(较老分株)间的匍匐茎连接。结果表明：盐分胁迫下,克隆整合提高了受胁迫远端分株和整个克隆片断的叶面积和生物量等生长指标;与未遭受盐分胁迫处理相比,匍匐茎连接处理导致远端分株的根冠比显著降低。克隆整合还减轻了盐分胁迫对分株的叶绿素含量和光化学效率的影响,但盐分胁迫下,匍匐茎连接处理远端分株的净光合速率与匍匐茎切断处理远端分株并无显著差异,连接受胁迫的远端分株并没有引起近端分株生物量的明显损耗以及光合速率的补偿性提高。总之,克隆整合促进了积雪草遭受盐分胁迫的分株和整个克隆片段的生长,这对于丰富和发展异质性环境胁迫下克隆植物的生态适应对策具有重要意义。     

丛枝菌根真菌对砂培玉米幼苗根系特征、光合生理与镉累积的影响

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类重要的土壤微生物,能显著影响植物对镉(cadmium,Cd)的耐性与累积,但其对不同形态Cd胁迫的响应尚不清楚。【目的】探讨不同形态Cd胁迫下接种AMF对玉米(Zea mays L.)生长和Cd累积的影响。【方法】采用30 cm高的培养容器填装石英砂(0.2 mm),开展室内砂培玉米试验,研究溶解态和胶体态Cd (1 mg/kg)胁迫下,接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)对玉米幼苗生长、根系特征、光合生理及Cd累积的影响。【结果】双因素分析表明,AMF和Cd形态均对玉米生长(株高和生物量)、根系特征、光合生理(叶绿素含量和光合速率)与Cd累积量存在显著的影响,但二者之间没有显著交互作用。与未接种处理相比,接种AMF显著降低玉米株高、生物量、叶片叶绿素含量和光合速率,抑制玉米根长、根表面积、根体积和根尖数;同时增加了玉米根系Cd含量,但减少玉米地上部Cd含量以及地上部与根系Cd累积量;与胶体态Cd处理相比,溶解态Cd显著降低玉米的根长、根表面积、平均根系直径、根尖数和地上部Cd累积量,但增加了植株叶片光合速率、根系Cd含量和累积量。相关分析发现,玉米根长、根表面积和根尖数与地上部Cd含量呈显著或极显著正相关,与根系Cd含量呈极显著负相关。【结论】溶解态Cd比胶体态Cd对砂培玉米幼苗的毒害效应严重,而且接种AMF加重溶解态和胶体态Cd对玉米幼苗的损伤,但降低了植株对Cd的累积。     

Interactive effects of cadmium and aluminum on growth and antioxidative enzymes in soybean

The effects of Al, Cd and pH on growth, photosynthesis, malondialdehyde (MDA) content, and some antioxidant enzyme activities of the two soybean cultivars with different Al tolerance were determined using a hydroponic culture. There were six treatments as follows: pH 6.5; pH 4.0; pH 6.5 + 1.0 μM Cd; pH 4.0 + 1.0 μM Cd; pH 4.0 + 150 μM Al; pH 4.0 + 1.0 μM Cd + 150 μM Al. The results showed that the low pH (4.0) and Al treatments caused marked reduction in the growth (root and shoot length and dry mass), chlorophyll content (SPAD value) and net photosynthetic rate. Higher malondialdehyde content, superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) activities were detected in the plants exposed to both Al and Cd than in those exposed to Al treatment alone. An expressive enhancement of SOD and POD was observed in the plants exposed to 150 μM Al in the comparison with the control plants, especially in Al-sensitive cv. Zhechun 2 which had also significantly higher Al and Cd content than Al tolerant cv. Liao-1. Cd addition increased Al content in the plants exposed to Al + Cd stress, and cv. Zhechun 2 had relatively lower Al content. The present research indicated that Al and Cd are synergistic in their effects on plant growth and some physiological traits.     

Effects of salicylic acid pre-treatment on cadmium and/or UV-B stress in soybean seedlings

The present study examined the effect of salicylic acid (SA) pre-treatment on soybean seedlings exposed to cadmium and/or UV-B stress. Dry mass, pigment content, net photosynthetic rate (P_N), stomatal conductance (g_s), and transpiration rate (E) were decreased by the Cd and/or UV-B stress. SA alleviated the adverse effects of Cd and/or UV-B on growth, pigment content, PN, and gs, but did not mitigate the inhibitory effect of Cd/UV-B on E, or that of Cd on chlorophyll fluorescence parameters. Cd and/or UV-B induced oxidative stress and increased lipid peroxidation that was significantly decreased by SA pre-treatment. The Cd and/or UV-B increased superoxide dismutase (SOD) activity, decreased peroxidase (POD) activity, and catalase (CAT) activity was mostly unaltered. SA might act as one of the potential antioxidants as well as a stabilizer of membrane integrity to improve plant resistance to the Cd and/or UV-B stress.     

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。