砷超富集植物蜈蚣草原生质体的分离及其抗砷性分析

蜈蚣草（Pteris vittata）是一种砷超富集植物,能够通过根从土壤中吸收砷,并将其输送至羽叶中富集.为了探索蜈蚣草单个细胞在砷积累和砷抗性中的特性,本文首次通过酶解方法获得了这一砷超富集蕨类植物的原生质体,并研究了原生质体在不同浓度砷胁迫下的生活力.结果显示,蜈蚣草原生质体的抗砷性远高于烟草原生质体的抗砷性,与其整体植株的抗性一致.这为探索砷抗性和超富集机理提供了一个新的研究体系.     

砷超富集植物蜈蚣草原生质体的分离及其抗砷性分析

蜈蚣草(Pteris vittata)是一种砷超富集植物, 能够通过根从土壤中吸收砷, 并将其输送至羽叶中富集。为了探索蜈蚣草单个细胞在砷积累和砷抗性中的特性, 本文首次通过酶解方法获得了这一砷超富集蕨类植物的原生质体, 并研究了原生质体在不同浓度砷胁迫下的生活力。结果显示, 蜈蚣草原生质体的抗砷性远高于烟草原生质体的抗砷性, 与其整体植株的抗性一致。这为探索砷抗性和超富集机理提供了一个新的研究体系。     

蜈蚣草砷超富集机制及其在砷污染修复中的应用

蕨类植物蜈蚣草能够从土壤中吸收砷,并储存于地上部分羽叶的液泡中。蜈蚣草具有高效的抗氧化系统,以降低砷的毒害;其砷酸还原系统和液泡区隔化是蜈蚣草进行砷解毒和砷超富集的重要机制。本文综述了目前蜈蚣草砷超富集机制研究的主要进展,并对其在修复砷污染环境的应用中进行了讨论。     

蜈蚣草中砷超富集的分子机制研究进展

砷是一种毒性很强的类金属元素,土壤砷污染可引发一系列食品安全问题,进而威胁人类健康。蜈蚣草具有极强的富集砷的能力,在砷污染土壤的植物修复中具有重要的应用价值。深入阐释蜈蚣草超富集砷的分子机制是植物修复技术的核心理论基础。文中综述了蜈蚣草超富集砷的组学研究进展,以及目前鉴定到的砷富集过程中的重要分子元件,并对未来的研究方向和趋势进行了展望。     

不同生态型摩西球囊霉菌株对蜈蚣草砷吸收的影响

砷超富集植物——蜈蚣草无论是在野外或是在室内均能被丛枝菌根真菌(AM真菌)侵染,但其对蜈蚣草砷吸收及转运的机理尚不清晰.本研究将分离于湖南省郴州市金川塘某铅锌尾矿蜈蚣草根际土壤(Glomus mosseae BGC GD01,简称污染菌株)和云南省未污染土壤(G.mosseae BGC YN05,简称非污染菌株)的2种摩西球囊霉菌株分别接种于非污染生态型和污染生态型蜈蚣草根际,8周后利用菌根化蜈蚣草幼苗在浓度为100 μmol·L-1砷(Na2HAsO4·7H2O)营养液中进行为期24 h的水培试验.结果表明,2种生态型摩西球囊霉菌株分别与蜈蚣草形成中等程度侵染,侵染率为25.2％ ～31.3％.无论是接种污染菌株或是非污染菌株,均明显促进了蜈蚣草根部对磷的吸收.在24 h水培试验期间,接种非污染菌株显著促进了蜈蚣草根部砷的吸收,但接种污染菌株对蜈蚣草根部砷吸收的促进作用有限,说明AM真菌对蜈蚣草砷吸收存在种内差异.     

改良FIASCO方法筛选砷超富集植物蜈蚣草SSR分子标记

蜈蚣草（Pteris vittata L.）是目前用于砷污染土壤修复最好的超富集植物,但其分子水平上的研究数据较少。为了开发蜈蚣草特异性SSR遗传标记,本文采用改良的FIASCO方法从蜈蚣草AG和AC微卫星富集文库中随机挑选100个克隆,分离得到51个微卫星位点,其中60%为完美型（Perfect）SSR。根据这些位点设计、合成了25对引物,并对江西庐山及湖北恩施两地蜈蚣草种群各20个个体进行了遗传多样性检测,结果发现：其中8个完美型及1个间断型（intermittent）SSR位点的引物能够扩增出清晰、稳定且具有多态性的条带。9对引物共扩增出41个等位基因,各位点等位基因数在2~7之间,平均等位基因数为4.56个;期望杂合度在0.0494~0.8169之间;没有连锁不平衡现象发生。采用大叶井栏边草（Pteris multifida Poir.）进行跨种扩增,结果发现其中6对引物能够进行种间扩增。这些SSR分子标记的开发有助于蜈蚣草生态适应性进化分析、揭示蜈蚣草地理分布格局以及探讨蜈蚣草遗传多样性,还可用于品种鉴定及选育等。     

改良FIASCO方法筛选砷超富集植物蜈蚣草SSR分子标记(英文)

蜈蚣草(Pteris vittata L.)是目前用于砷污染土壤修复最好的超富集植物,但其分子水平上的研究数据较少。为了开发蜈蚣草特异性SSR遗传标记,本文采用改良的FIASCO方法从蜈蚣草AG和AC微卫星富集文库中随机挑选100个克隆,分离得到51个微卫星位点,其中60%为完美型(Perfect)SSR。根据这些位点设计、合成了25对引物,并对江西庐山及湖北恩施两地蜈蚣草种群各20个个体进行了遗传多样性检测,结果发现:其中8个完美型及1个间断型(intermittent)SSR位点的引物能够扩增出清晰、稳定且具有多态性的条带。9对引物共扩增出41个等位基因,各位点等位基因数在2~7之间,平均等位基因数为4.56个;期望杂合度在0.0494~0.8169之间;没有连锁不平衡现象发生。采用大叶井栏边草(Pteris multifida Poir.)进行跨种扩增,结果发现其中6对引物能够进行种间扩增。这些SSR分子标记的开发有助于蜈蚣草生态适应性进化分析、揭示蜈蚣草地理分布格局以及探讨蜈蚣草遗传多样性,还可用于品种鉴定及选育等。     

大叶井口边草——一种新发现的富集砷的植物

自 1 999年以来对位于湖南省一些高砷区的植物和土壤进行了一系列的野外调查 ,以着力寻找砷的超富集植物。结果表明 ,与砷超富集植物蜈蚣草同属的另一种植物——大叶井口边草 ,对砷也具有显著的富集特征。这一发现为研究揭示砷在植物中的超富集机理提供了一种新的材料。建议深入开展蜈蚣草与大叶井口边草这两种砷富集植物的对比研究。     

蜈蚣草羽叶中砷及植物必需营养元素的分布特点

采用同步辐射X射线荧光(SRXRF)分析了砷超富集植物蜈蚣草羽叶中As及6种植物必需营养元素的分布特点, 以及各元素分布之间的相互关系. 结果显示, 元素在羽叶中的分布与其迁移能力有密切的关系. As在羽叶中的分布表明, 蜈蚣草羽叶中As具有较强的木质部运输和木质部卸载能力. 植物体内移动性较强的大量元素K的分布与As最为相似, 而移动性较弱的Fe和Ca的分布与As呈相反的趋势.     

蕨类植物蜈蚣草在江苏分布的新记录及其传播机制分析

报道了近期在江苏省南京市中华门城墙上发现的蜈蚣草(Pteris vittataL.)天然种群,共计约101株蜈蚣草生长在高大墙体上部的砖缝中及中下部的条石缝隙中,分布面积共约70m2.这些长势良好的蜈蚣草绝大多数都是成年个体,羽片背面都具有线形孢子囊群.由于蜈蚣草在江苏省并没有自然生长与分布,并且它的孢子等繁殖体也很难依靠风、水等自然媒介传播至南京中华门城墙这一孤岛"状生境中,而有关历史资料显示,600多年前在修筑包括中华门城墙在内的南京明城墙过程中,所需的城砖分别在江西、安徽、湖北等省烧制,并通过水路运送至南京.综合分析认为,中华门城墙上的蜈蚣草种群可能最初来源于这些城砖运输过程中所携带的蜈蚣草孢子.     

大叶井边草——一种新发现的富集砷的植物

自1999年以来对位于湖南省一些高砷区的植物和土壤进行了一系列的野外调查,以着力寻找砷的超富集植物。结果表明,与砷超富集植物蜈蚣草同属的另一种植物－－大叶井口边草,对砷也具有显著的富集特征。这一发现为研究揭示砷在植物中的超富集机理提供了一种新的材料,建议深入开展蜈蚣草与大叶井口边草这两种砷富集植物的对比研究。     

土壤添加剂对蜈蚣草吸收转运铅、镉的影响

通过盆栽试验研究了磷酸二氢铵、柠檬酸与乙二胺四乙酸(EDTA)对蜈蚣草在Pb-Cd复合污染的2种北方典型土壤(潮土和潮褐土)中吸收转运Pb、Cd的影响。结果表明,EDTA显著提高了蜈蚣草体内Pb的浓度与积累量,其中羽叶的Pb浓度在潮土与潮褐土中分别为对照的33.9和5.97倍,积累量分别为对照的9.22与1.18倍。EDTA也显著提高了蜈蚣草体内Cd的浓度,其中羽叶Cd的浓度分别为对照的9.16和2.40倍;而对Cd的积累无促进作用。磷酸二氢铵与柠檬酸在2种土壤中对蜈蚣草吸收富集Pb、Cd均无促进作用。此外,磷酸二氢铵显著促进了蜈蚣草的生长;而EDTA显著降低了蜈蚣草的生物量。本研究可为蜈蚣草应用于北方Pb-Cd复合污染土壤修复和应用土壤添加剂来提高其修复效率提供理论依据。     

蜈蚣草毛状体对砷的富集作用及其意义

利用配备EDX的环境扫描电子显微镜等手段研究了蜈蚣草羽叶的微形态及砷元素在蜈蚣草中的微区分布. 结果表明, 在羽叶的正反表皮观察到大量的毛状体, 其结构为多细胞组成, 呈匍匐状, 平均长度为160 μm, 平均直径28 μm. X射线能谱分析表明, 在加砷处理中, 蜈蚣草的表皮、羽叶毛状体存在有明显的砷峰, 并且毛状体中砷的含量分别为表皮细胞与叶肉细胞的2.4, 3.9倍, 在同一毛状体中, 帽细胞中的砷含量较低, 而在节细胞和基细胞中的砷含量较高. 这一发现为揭示蜈蚣草富集砷和耐砷毒的机理提供了新的线索.     

耐砷促生菌对超富集植物蜈蚣草砷吸收及根际微生物群落的调控作用

【目的】分析添加外源促植物生长微生物(plant growth-promoting bacteria,PGPB)对植物生长、砷富集和根际微生物的影响,为植物-微生物联合修复砷污染土壤提供参考。【方法】通过添加外源PGPB,研究蜈蚣草生物量和砷富集量与外源微生物促植物生长特性的关系,采用高通量测序技术分析蜈蚣草根际微生物群落在外源PGPB干预下的变化规律。【结果】2株根际菌(假单胞菌PG12、芽孢杆菌R19)和1株内生菌(恶臭假单胞菌S6)具备典型的促植物生长特性,对蜈蚣草的促生作用顺序为：PG12>S6>R19,与对照组相比,生物量分别提高了234%(P<0.01)、136%(P<0.01)和67%;添加外源PGPB后,蜈蚣草砷含量从对照的18.50 mg提高到了31.25-46.95 mg,增幅高达153%(PG12)和139%(S6),对应的蜈蚣草砷浓度从2616.34mg/kg降至1348.04-2 156.23 mg/kg,呈现出典型的砷“稀释效应”;α多样性指数Sobs、Chao和Ace显示,仅R19处理显著提高了根际微生物的群落多样性,而β多样性指数...     

砷对土壤-蜈蚣草系统中磷生物有效性的影响

磷是植物必需的大量营养元素,而其同族元素砷却不是植物生长发育所必需的。通过等温吸附平衡实验发现土壤中存在的砷可以降低褐土对磷的吸附,褐土对砷的吸附率大于等于褐土对磷的吸附率。对砷超富集植物蜈蚣草而言,土壤中砷的添加量不超过800mg／kg时,蜈蚣草地上部和地下部磷含量显著提高,结果初步表明,砷可以提高土壤中磷的生物有效性。     

3种沉水植物水浸提液中有机酸成分分析

随着工业化的不断发展,湖泊富营养化程度不断加剧[1].水生植物是水环境中重要的初级生产者,能消耗水体中大量的氮、磷等物质[2],并能吸收富集污染物质[3].     

超富集植物蜈蚣草中砷化学形态的EXAFS研究

采用同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)技术研究了超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中As的化学形态及其在转运过程中的变化.结果表明,蜈蚣草中的As主要以As(Ⅲ)与O配位的形态存在.As(Ⅴ)被植物吸收后,很快转化为As(Ⅲ),其转化过程主要发生在根部.As(Ⅲ)向地上部转运的过程中价态基本不变.在植物的根部和部分叶柄中存在少量与As-GSH相似的As-S结合方式,但是在As含量最高的羽叶中基本上未发现这种结合方式.与需要提取和分离过程的化学方法相比,采用EXAFS方法研究植物中的砷形态不需经过预分离或化学预处理就可以直接测定植物样品中元素的化学形态,因此可以避免样品预处理过程对As形态的干扰,并获得可靠的砷化学形态方面的信息.     

生物质谱研究方法与应用新进展

正本期的生物质谱专辑结集出版了国内生物质谱领域关于研究方法与应用的14篇评述文章和研究论文.7篇评述文章中两篇涉及O-GalNAc糖基化,一篇偏重于介绍糖基化位点、糖型鉴定和生理功能研究取得的一系列重大进展[1],一篇偏重于在分泌体系中的O-糖基化蛋白、O-糖链以及O-糖基化位点的富集与鉴定方法和最新进展[2].另一篇与修饰相关的评述是关于4-羟基壬烯醛(4-hydroxynonenal,HNE)修饰.该文介绍了目前富集     

蜈蚣草是观察减数分裂过程的好材料

以蜈蚣草（Pteris vittata Linn.）为材料,介绍了蜈蚣草孢子母细胞减数分裂的制作方法。该方法操作简单、成功率高;主要特点是在同一孢子囊群中,孢子母细胞的减数分裂不同步,可以同时观察到前期到末期Ⅱ之间各个时期的分裂相。蜈蚣草分布广、取材容易,是观察减数分裂过程的一种好材料。     

蜈蚣草胚胎发育的观察

用石蜡切片技术观察了蜈蚣草(Pteris vittata L.)的胚胎发育过程.结果表明:蜈蚣草的胚胎由受精卵发育而来.合子最初3次的分裂顺序为X-Y-Z;球形胚最早分化出的组织是基足,其后几乎同时分化出第一叶原始细胞和第一根原始细胞,继而分别分化出第一叶原基和第一根原基,再后来才形成茎干原基;当第一叶、第一根形成时,茎干原基仍不活跃.总结出蜈蚣草的胚胎发育模式图,并讨论了有关分化的作用和意义.