Hg2+和Cd2+胁迫对满江红生理和细胞超微结构的影响

研究了在梯度浓度Hg2+和Cd2+胁迫下,满江红(Azolla imbricata (Roxb.) Nakai)的叶绿素含量、叶绿素a/b比值、光合放氧速率、呼吸速率、抗氧化酶系(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD))和细胞超微结构受Hg2+和Cd2+的毒害影响.结果显示:随着胁迫程度的增大,叶绿素含量、叶绿素a/b比值、光合放氧速率明显下降,呼吸速率均在2 mg/L浓度下达到峰值,尔后下降; SOD、CAT、POD的活性均出现不同程度的应激性升高(除POD在Cd2+处理时下降),尔后下降.电镜观察发现,随着污染物浓度的增加和胁迫时间的延长,叶绿体出现膨大、破损和解体;线粒体嵴突膨胀和线粒体变形及空泡化;核染色质凝集,核仁消失,核膜破裂.实验结果表明: Hg2+和Cd2+污染不仅损害植物的生理活性,而且也破坏细胞的超微结构,最终导致植物死亡;随着Hg2+和Cd2+胁迫的增大,细胞超微结构的损伤程度和植物的生理变化是同步的;植物受毒害的程度表现出明显的剂量效应关系;在同一处理时间和浓度下,Cd2+对满江红的毒性大于Hg2+.Hg2+对满江红的致死浓度为3.5～4.0 mg/L,Cd2+为3.0～3.5 mg/L.对满江红鱼腥藻(Anabaena azollae Strasburger)细胞的超微结构变化观察表明,满江红鱼腥藻对Hg2+和Cd2+的耐受性明显高于满江红.     

Hg^2＋和Cd^2＋胁迫对满江红生理和细胞超微结构的影响

研究了在梯度浓度Hg^2 和Cd^2 胁迫下,满江红（Azolla imbricata(Roxb.)Nakai)的叶绿素含量,叶绿素a/b比值,光合放氧速率,呼吸速率,抗氧化酶系（超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化氢酶（CAT）,过氧化物酶（POD）和细胞超微结构受He^2 和Cd^2 的毒害影响。结果显示：随着胁迫程度的增大,叶绿素含量,叶绿素a/b比值,光合放氧速率明显下降,呼吸速率均在2mg/L浓度下达到峰值,尔后下降;SOD,CAT,POD的活性均出现不同程度的应激性升高（除POD在Cd^2 处理时下降）,尔后下降,电镜观察发现,随着污染物浓度的增加和胁迫时间的延长,叶绿体出现膨大,破损和解体;线粒体嵴突膨胀和线粒体变形及空泡化;核染色质凝集,核仁消失。核膜破裂,实验结果表明：Hg^2 和Cd^2 污染不仅损害植物的生理活性,而且也破坏细胞的超微结构,最终导致植物死亡,随着Hg^2 和Cd^2 为3.0-3.5mg/L。对满江红鱼腥藻（Anabaena azollae Strasburger)细胞的超微结构变化观察表明,满江红鱼腥藻对Hg^2 和Cd^2 的耐受性明显高于满江红。     

Cd2+处理对菹草叶片保护酶活性和细胞超微结构的毒害影响

以不同浓度Cd^2 处理5d的菹草为实验材料,测定了叶片SOD,POD,CAT等生理生化指标的变化,并用透射电镜观察了Cd^2 对叶细胞超微结构,尤其是对叶绿体,线粒体和细胞核的损伤情况。结果表明：SOD活性,叶绿素含量随Cd^2 处理浓度的增加而下降,而CAT和POD活性都是在1mg／L浓度下达到峰值,而后降低。SOD对Cd^2 毒害最敏感,其次为POD和CAT。电镜观察发现：随Cd^2 浓度的增加,对细胞超微结构的损伤程度也加剧。表现为叶绿体膨大,被膜断裂、消失和叶绿体解体;线粒体变形,脊突膨大和空泡化;细胞核核仁分散,核膜断裂,核空泡化。并探讨了Cd^2 对植物的毒害机制。     

Cd2+胁迫下浮萍叶细胞核超微结构、nDNA损伤及抗氧化酶系的变化

以不同浓度Cd2+处理6d的浮萍为材料,从细胞核超微结构损伤、nDNA一级结构变化及抗氧化酶系活性改变等方面分析重金属的植物毒理学效应。透射电镜观察发现,5～7mg/L Cd2+处理的细胞核膜完整,染色质凝聚并趋边化;10mg/L Cd2+处理后则核仁解体,且DNA原位末端标记(TUNEL)检测发现DNA的3′-OH断端可被特异标记,表现出典型的凋亡细胞特征。而20mg/L Cd2+已导致细胞坏死。同时,较低浓度的Cd2+胁迫可刺激抗氧化酶(SOD,POD,CAT)活性升高,以清除体内活性氧,而随金属浓度的进一步增高,三种抗氧化酶活性都急速下降。研究发现,活性氧和抗氧化酶系密切参与了重金属Cd2+诱导的浮萍体细胞凋亡过程。     

Hg2+污染对莼菜冬芽幼叶细胞超微结构伤害的研究

报道了Ｈｇ＾２＋污染对莼菜冬芽幼叶毒害引起的叶片受害症状和叶肉细胞的超微结构变化。冬芽在Ｈｇ＾２＋浓度５ｍｇ／Ｌ处理１５ｄ时,叶片开始褪绿,腺毛收缩扭曲,粘液减少,细胞中高尔基体消失,核糖体减少,线粒体出现解体。在相同处理时间中,随着Ｈｇ＾２＋浓度增加,细胞出现质膜收缩,胞间连丝断裂,核仁裂解成多个小核仁,叶绿体膨胀,类囊体解体。在Ｈｇ＾２＋浓度１５ｍｇ／Ｌ时,细胞核解体,细胞死亡。经观察,Ｈｇ＾     

海洋酸化条件下Cd2+和Hg2+对斧文蛤幼贝急性毒性效应

为研究在海洋酸化条件下重金属污染物对滩涂贝类的影响,采用半静态急性毒性实验的研究方法,利用海洋酸化人工模拟系统,分析了不同酸化条件下(对照组pH 8.20、酸化组pH分别为7.80、7.60和7.40)Cd2+和Hg2+对斧文蛤(Meretrix lamarckii)幼贝急性毒性效应的影响。实验结果表明:在实验设定的海洋酸化范围内,单一的海洋酸化对斧文蛤幼贝的存活没有显著性影响,但海洋酸化显著增强了Cd2+和Hg2+的急性毒性。与对照组相比,酸化组Cd2+和Hg2+的毒性随着酸化程度的加剧而呈现出逐渐增强的趋势; Cd2+和Hg2+均在pH 7.40时对斧文蛤的毒性最强,其96h半致死(96h LC50)浓度分别为4.068 mg/L(Cd2+)和10.332 mg/L(Hg2+),明显低于pH 8.20、7.80和7.60时其对斧文蛤幼贝的96h LC50浓度(其值分别为Cd2+ 6.458、5.947、4.728 mg/L和Hg2+ 12.027、11.169、10.595 mg/L)。研究有助于丰富海洋酸化与重金属毒理作用在海洋贝类中的研究内容,为斧文蛤资源恢复和海洋环境保护提供科学依据。     

外源抗坏血酸对镉胁迫下黑藻抗氧化系统的保护作用

研究了不同浓度抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)对5 mg·L^-1Cd²⁺胁迫下黑藻（Hydrilla verticillata）体内超氧阴离子(O₂^-)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)含量、抗坏血酸和谷胱甘肽(GSH)含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、超氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响.结果表明,与单一Cd²⁺胁迫相比,随着外源AsA浓度的升高,黑藻体内活性氧生成速率逐步降低;抗氧化物质AsA先升后降,GSH缓慢升高;抗氧化酶APX和CAT活性先升后降,POD活性逐步下降,并接近正常状态,对SOD活性影响不大.可见AsA能够有效缓解Cd²⁺对黑藻的毒害,且60 mg·L^-1浓度下的缓解效果最好.     

汞、镉、铜污染对鱼草细胞膜系统的毒害作用

通过生理生化反应测定、激光共聚焦扫描显微镜及透射电镜观察等实验手段,研究了汞（Hg²⁺）、镉（Cd²⁺）、铜（Cu2⁺）对高等水生植物鱼草(Cabomba caroliniana A. Gray)细胞膜系统的毒害作用.结果表明：在3种重金属离子作用下,鱼草叶细胞活性氧（ROS）与丙二醛（MDA）含量上升,保护酶系统活性紊乱,膜脂过氧化程度加剧;质膜受损,膜透性增加,质壁分离;叶绿体膨胀至解体,类囊体膜上的光合色素光激发过程受阻,平均自发荧光强度降低;线粒体嵴突膨胀、减少,膜破损;核膜破裂.Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺对鱼草细胞膜系统的影响存在着一定的剂量效应关系.膜系统的稳定性在植物抗重金属胁迫的过程中起着关键性的作用.鱼草对Hg²⁺污染较为敏感,致死浓度为0.3～0.5 mg·L^-1,而对Cd²⁺、Cu²⁺具有较强的抗性,可用作生物防治中的抗性植物.     

Cd、Pb及其复合污染对烤烟叶片生理生化及细胞亚显微结构的影响

本研究以水培的烤烟给予不同浓度的Cd、Pb及其复合物处理10d后的烟叶为材料,分析了烟叶过氧化氢酶、硝酸还原酶的活性变化,测试了烟叶可溶性糖含量的变化情况,通过透射电子显微镜观察到了Cd和Pb对烟叶叶肉细胞亚显微结构的改变,特别是对叶绿体、线粒体和细胞核结构的损伤情况进行了详细观察。并探讨其毒害机理。研究结果表明：1)烟叶过氧化氢酶的活性剧烈地被Cd抑制;而随着Pb浓度的增加,其活性则表现为先增加后减弱的变化。2)Cd对硝酸还原酶活性的影响表现为先刺激增强,当Cd浓度超过50mg·L-1后,Cd剧烈地抑制其活性,当Cd浓度为200mg·L-1时,其活性几乎为零;Pb抑制烟叶硝酸还原酶的活性,仅在1000mg·L-1时出现一个低于正常活性的抗性峰。3)烟叶可溶性糖含量对Cd、Pb及其复合污染非常敏感,在较低浓度的污染处理时,其含量就明显下降,烟叶可溶性糖含量的变化可作为监测Cd、Pb污染的指标。4)Cd对烟叶叶肉细胞亚显微结构具有较强的损伤诱变作用,对细胞核、叶绿体和线粒体造成不可逆转的伤害,破坏了细胞正常生理活动所需的结构基础。电镜观察表明Cd严重地破坏细胞的膜结构。这可能是由于Cd离子与蛋白质结合而使蛋白质变性,从而使得以蛋白质为重要组成成份之一的膜的结构改变,功能丧失。5)在细胞膜的外面可以看到大量的Pb沉积粒,细胞膜可以阻止部分Pb进入原生质体内部,但在细胞质和叶绿体中仍可看到Pb沉积粒。Pb同样的损伤叶绿体、线粒体、细胞核的亚显微结构。     

六价铬污染对水车前叶片生理生化及细胞超微结构的影响

以培养在铬 ( VI)浓度梯度的污水中 6 d的水车前为实验材料 ,分析了叶绿素含量和抗氧化酶系统的变化 ,并用透射电镜观察了叶细胞超微结构的损伤。实验结果表明 :( 1 )叶绿素含量在 0 .1 mg/L浓度达到最高 ,而后下降。而可溶性蛋白则一直成下降趋势 ;( 2 ) SOD(超氧化物歧化酶 )、POD(过氧化物酶 )、CAT(过氧化氢酶 )活性影响明显 :三者分别在 0 .1 mg/L、1 0 mg/L、和 1 mg/L处理浓度有抗性峰出现 ,随处理浓度的继续增大则下降 ;( 3)对超微结构造成不可逆损伤 ,特别是对叶绿体、线粒体和细胞核 :叶绿体膨胀 ,被膜破裂和消失 ,叶绿体解体 ;线粒体脊突膨胀和空泡化 ;细胞核变形 ,染色质凝集和核质解体 ,核膜破裂。并根据实验结果初步讨论了重金属对植物的毒害机制     

不同浓度铵态氮对镉胁迫轮叶黑藻生长及抗氧化酶系统的影响

用含有不同浓度NH₄⁺-N (0、0.5、2.0和4.0 mg·L^-1)和10 mg·L^-1Cd的1/10 Hoagland营养液培养沉水植物轮叶黑藻,研究了氨态氮对Cd胁迫下轮叶黑藻的生长及抗氧化酶系统的影响,探讨富营养化污染水体沉水植物退化机理.结果表明,10 mg·L^-1Cd对轮叶黑藻能产生明显的胁迫作用,叶绿素合成量明显降低;超氧化物岐化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性呈先升高后下降的趋势.NH₄⁺-N能加速Cd对植物的胁迫作用,单因子Cd作用3 h时SOD明显升高,而Cd和NH₄⁺-N共同作用0.5 h SOD就明显升高.Cd与NH₄⁺-N共同作用时,相对于叶绿素和蛋白质,抗氧化酶是早期敏感指标,并且SOD比POD更敏感.本试验条件下,NH₄⁺-N与Cd共同作用2 d后,对轮叶黑藻的胁迫作用主要取决于Cd,NH₄⁺-N的作用几乎可以忽略.     

Effects of Pb<Superscript>2+</Superscript> on the active oxygen-scavenging enzyme activities and ultrastructure in <Emphasis Type="Italic">Potamogeton crispus</Emphasis> leaves

The effects of various concentrations of Pb²⁺ on the antioxidant enzyme activities and the ultrastructure in Potamogeton crispus leaves were studied. Peroxidase (POD) activity and malondialdehyde (MDA) content peaks were observed with an increase in Pb²⁺ concentration, whereas superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities decreased firstly and then rose. Meantime, the chlorophyll content declined with increasing Pb²⁺ concentration. Simultaneously, high concentrations of Pb²⁺ aggravated ultrastructural damage to the leaf cells including swelling of chloroplasts, disruption and disappearance of chloroplast envelopes; swelling of mitochondrial cristae, deformation and vacuolation of mitochondria; condensation of chromatin, dispersion of nucleoli, and disruption of nuclear membrane. Changes in antioxidant enzyme activities and damage to fine structure are the results of lead-induced ROS accumulation. The estimated lethal concentration to P. crispus ranged from 10 to 15 mg/l lead. Published in Russian in Fiziologiya Rastenii, 2007, Vol. 54, No. 3, pp. 469–474. The text was submitted by the authors in English.     

Cd2+污染水质对水花生根系抗氧化酶活性和超微结构的影响

在不同浓度Cd^2 污染下,水花生根中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性呈现先升后降的变化,但达到最大值时的Cd^2 污染浓度,SOD的更低,过氧化物酶(POD)的活性和可溶性蛋白含量呈现持续下降的变化趋势,可溶性蛋白的含量受Cd^2 的毒害更大。随着Cd^2 污染浓度的增加和胁迫时间的延长,根尖细胞中高尔基体消失,线粒体嵴突膨胀、变形及空泡化,细胞核扭曲成不规则形,核染色质凝集,这些变化反应在功能上表现为膜脂过氧化、能量供应不足,蛋白质合成受阻而含量下降,最终导致死亡。各项结果与Cd^2 皆表现出明显的剂量效应关系,污染浓度愈大毒害程度愈深。     

Hg2+、Cd2+和Cu2+对菹草光合系统及保护酶系统的毒害作用

研究了Hg2 、Cd2 、Cu2 对高等水生沉水植物菹草光合系统及保护酶系统的毒害作用。结果表明 :3种离子均使菹草叶片叶绿体自发荧光强度、叶绿素含量、光合速率降低。Hg2 、Cd2 、Cu2 对菹草保护酶系统存在不同的影响 ,短时间低浓度条件下 ,诱导超氧化物歧化酶 (SOD )、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶(POD)活性上升 ,随着污染时间的延长、污染浓度的增加 ,酶活性下降 ,其中SOD活性上升持续时间最长 ,下降最慢。 3种离子均使菹草可溶性蛋白含量减少。Hg2 、Cu2 毒性较强 ,Cd2 毒性较弱。Hg2 、Cu2 对菹草的致死浓度为 0 .5～ 1mg/L ,Cd2 为 1～ 2 .5mg/L     

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。     

Cu、Zn在黑藻叶片中的富集及其毒理学分析

本文以分布广泛的沉水植物———黑藻为研究对象,在人工模拟的含不同浓度的Cu、Zn污水中培养7d,研究了Cu、Zn在黑藻体内的富集及部分毒理学影响。研究表明:黑藻对Cu和Zn都有较强的富集作用,黑藻叶片中的Cu、Zn含量都随介质中金属浓度的增大而呈增长趋势,统计分析都达到极显著正相关(RCu=0.9875,P<0.01;RZn=0.9990,P<0.01)。但黑藻对Cu、Zn吸收和积累能力(以富集系数表示)不同:对Cu的富集系数为571—1328;对Zn的富集系数为346—830。这表明黑藻对Cu的吸收能力大于Zn,而富集系数随外界浓度的增大而下降,则说明较低处理浓度更有利于黑藻对金属元素的吸收。逐步提取法分析表明黑藻体内Cu是2%醋酸提取态最多,而Zn是以1mol/L的NaCl溶液提取态占优势。各结合形态的含量多少依次为:Cu:FHAc>FHCl>FNaCl>FWater>FEthanol>FResidue;Zn:FNaCl>FHAc>FHCl>FEthanol>FResidue>FWater。激光共聚焦扫描显微镜观察结果显示Cu、Zn污染后黑藻叶片自发荧光范围变窄,峰值变小,平均强度减小。扫描电镜和透射电镜观察发现,黑藻叶细胞形态和结构发生了较明显的变化,主要表现为:细胞壁扭曲,细胞变形;细胞核核仁解体,染色质凝集,核膜断裂;叶绿体类囊体膨胀,被膜破裂;线粒体嵴数目减少,线粒体呈空泡状。结果表明,Cu、Zn在黑藻叶中富集得越多,造成的毒害越重,剂量效应非常明显。     

Pb、Cd污染胁迫对大羽藓超微结构的影响

大羽藓在Ph、Cd溶液中培养7d后,观察其超微结构的变化发现：Pb、Cd胁迫使得细胞的超微结构遭到破坏,如叶绿体的外膜破裂,不连续,甚至完全消失;类囊体片层膨胀,或高浓度培养中叶绿体完全解体;线粒体外膜断裂或消失;细胞核被膜破坏,染色质凝聚,核质解体。仅在Cd100mg／L的培养中观察到内质网断裂呈片段状。同时在Pb的培养中发现了大量的黑色颗粒,而在Cd的培养中却未发现。     

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。     

Why is inorganic phosphate necessary for uncoupling of oxidative phosphorylation by Cd2+ in rat liver mitochondria?

The phosphate (Pi)-dependent uncoupling action of Cd2+ in oxidative phosphorylation in rat liver mitochondria was studied mainly in terms of Pi transport. Cd2+ at 2 microM caused full uncoupling in the presence of 10 mM Pi, but no uncoupling in the absence of Pi. Cd2+ released state 4 respiration after a certain lag-time, and then the respiration increased progressively with time. After its addition, Cd2+ was taken up by mitochondria in a similar period to the lag time before respiratory release. KIH-201, a potent and specific inhibitor of Pi transport via the Pi/H+ symporter, abolished the uncoupling completely. Cd2+ caused dissipation of the electric transmembrane potential (delta psi) and swelling of mitochondria in a Pi-dependent manner. Uncoupling by Cd2+ was found to take place in parallel with the uptake of Pi into mitochondria via the Pi/H+ symporter, suggesting that the uncoupling was due to acceleration of H+ influx through the Pi/H+ symporter activated by Cd2+.     

Hg2+对海马齿叶肉细胞超微结构的影响

以红树林植物海马齿为材料,将生长一致的海马齿水培苗放到含有不同浓度Hg2+的营养液中进行Hg2+胁迫,用透射电镜观察海马齿叶肉细胞超微结构对不同浓度Hg2+胁迫的响应,以明确重金属汞对海马齿叶肉细胞超微结构的影响,探讨海马齿耐汞机制。结果表明:重金属汞能造成海马齿叶肉细胞不同程度的伤害,主要表现为对叶肉细胞中的叶绿体、线粒体、细胞核以及膜系统的伤害。随着Hg2+浓度不断升高,其叶绿体数目不断减少,形状由船型变成长形以及出现一些巨型叶绿体,类囊体系统受到伤害、基粒片层变得模糊不清。线粒体数目由于Hg2+浓度的不同而不同,形状由棒状变成圆形及椭圆形,线粒体双层膜结构与嵴变得模糊不清。细胞核也受到不同程度的伤害,核仁由一个变成多个,最后消失;同时细胞膜也受到伤害,主要表现为,不断的向胞内形成膜突起再形成空泡。最后在高浓度Hg2+胁迫下,随着叶肉细胞内细胞器的不断减少,最终造成细胞解体死亡。