施硅对抑制植物吸收重金属镉的效应研究进展

施用化学改良剂是控制土壤重金属污染的有效手段。研究施硅对抑制植物吸收重金属镉的影响及其作用机制,对促进利用硅肥作为改良剂治理重金属污染土壤技术的发展有重要意义。近年来,以硅肥作改良剂对重金属污染的土壤进行治理的研究大量涌现。本文从施硅对抑制植物吸收镉及镉在植物体内的分布、迁移的影响;从植物细胞膜透性、抗氧化物酶系和抗氧化剂等新陈代谢或生理过程及硅-金属复合物的结构组成等方面对植物抗镉胁迫的生理生化效应及其抑制植物吸收重金属镉的机制进行综述,并对今后有待进一步研究的问题提出了建议。     

植物耐重金属的分子生物学研究进展

重金属污染对我国经济发展、人身健康造成重大负面影响,已经成为当今研究热点。综述了近年来重金属对植物的毒害及植物耐性机制等方面的研究进展,主要包括金属对植物的生长发育影响,植物抵抗重金属毒害的防御方式及抵抗重金属胁迫的相关基因和蛋白等,旨在为该领域的相关研究提供资料和借鉴。     

单一与复合污染条件下两种敏感性植物对Cd、Zn、Pb的吸收效应

为了进一步研究镉、锌、铅 3种重金属元素间的相互作用以及对植物吸收重金属能力的影响 ,在模拟单一重金属污染试验研究的基础上 ,采用正交回归设计方案 ,研究了 Cd、Zn、Pb复合污染情况下紫花苜蓿和披碱草两种敏感性植物对 3种重金属的吸收效应。结果表明 ,在单一污染条件下 ,镉元素对紫花苜蓿生长的影响大于锌、铅 ,铅元素对披碱草生长的影响大于锌、镉 ;紫花苜蓿对于镉的吸收累积显著高于披碱草 ,植物内镉元素浓度最高达到 1 0 88.5 mg/kg,而披碱草对于铅元素的吸收则高于紫花苜蓿 ,植物内铅元素浓度最高达到 1 3 4 5 .5 mg/kg。在复合污染条件下 ,两种植物对铅、锌和铅、镉的吸收在不同浓度范围内分别存在存在着协同效应和拮抗效应 ;同时两种植物对锌、镉元素在实验涉及浓度范围内都存在着拮抗效应。这对于深入研究复合污染条件下重金属的土壤环境化学行为 ,对植物的综合毒性以及不同植物对重金属的吸收累积效应等 ,具有一定的参考意义     

植物响应镉胁迫的生理生化机制研究进展

镉(Cd)是一种分布广泛且污染严重的重金属;其毒性大,不仅影响植物的生长发育,而且危害人类健康。该文对植物Cd胁迫的生理生化响应方面的最新研究进展进行了总结概括。从植物光合系统、活性氧、活性氮、抗氧化防御系统、激素、钙信号、蛋白和基因等方面,概述了植物对Cd胁迫的响应及应答机制,探讨了植物对Cd胁迫响应机制的研究方向,...     

与植物镉吸收转运相关的主要基因家族

镉(cadmium)是一种对植物毒性极强的非必需微量元素,影响植物生长发育,甚至死亡,并可在植物体内积累而威胁食物链顶端生物的生命健康。目前已发现有多类基因家族的成员参与了植物中镉的吸收转运过程,包括P型ATP酶、ABC、MATE、NRAMP、CE、CAX、ZIP、OPT等。这些基因家族主要是在吸收转运铁、锌、镁等植物必需微量元素的同时,也具有吸收转运镉等有毒重金属的功能。     

单一与复合污染条件下两种敏感性植物对Cd、Zn、Pb的吸收

为了进一步研究镉、锌、铅3种重金属元素间的相互作用以及对植物吸收重金属能力的影响,在模拟单一重金属污染试验研究的基础上,采用正交回归设计方案．研究了Cd、Zn、Pb复合污染情况下紫花苜蓿和披碱草两种敏感性植物对3种重金属的吸收效应。结果表明,在单一污染条件下．银元素对紫花苜蓿生长的影响大于锌、镉、铅元素对披碱草生长的影响大于锌、镉,紫花苜蓿对于镉的吸收累积显著高于：披碱草,植物内银元素浓度最高达到1088．5mg/kg。而披碱草对于铅元素的吸收则高于紫花苜蓿。植物内铅元素浓度最高达到1345．5mg/kg。在复合污染条件下．两种植物对铅、锌和铅、镉的吸收在不同浓度范围内分别存在存在着协同效应和桔抗效应;同时两种植物对锌、银元素在实验涉及浓度范围内都存在着拮抗效应。这对于深入研究复合污染条件下重金属的土壤环境化学行为,对植物的综合毒性以及不同植物对重金属的吸收累积效应等,具有一定的参考意义。     

镉和酸化对水生动物的毒害及生理生态的影响

研究表明酸化和镉单独处理会对水生动物的生长发育产生影响。由于人类活动,一些沿海和河口中的镉含量不断升高,严重影响了水生动物的代谢。目前,关于镉对水生动物的影响已有报道,与此同时,水体酸化与水体重金属含量增加可能同步发生。为了更加全面地预测水生动物对水体重金属变化的生理生化应答,越来越多的学者开始致力于研究酸化和重金属的复合胁迫对水生动物的交互影响。为此,本文从镉对水生动物的影响以及酸化与镉对水生动物的协同效应等几个方面综述了酸化和镉胁迫对水生动物毒害、生理生态影响的研究进展,以期为今后的水体酸化研究提供参考。     

植物防御素调控水稻镉积累的新机制

镉是我国农产品的主要重金属污染物之一。随着我国土壤重金属污染问题日益突出, 包括稻米在内的农产品重金属超标时常发生。如何防控重金属在作物可食部位的积累, 在保证农产品安全的同时将农田重金属进行移除修复, 已成为我国农业生产急需解决的问题。最近, 中科院上海生命科学院植物生理生态所龚继明研究组和中国水稻所钱前研究组克隆到1个特异调控镉在水稻(Oryza sativa)叶片中积累的主效QTL基因CAL1。CAL1编码1个植物防御素类似蛋白, 通过与镉进行螯合, 将镉从维管束木质部薄壁细胞中分泌出来, 进入木质部参与长距离转运, 从而定向调控镉在水稻叶片等营养器官的积累而不影响籽粒镉的积累。该研究加深了人们对重金属镉在植物体内的转运和再分配机理的认识, 同时也为培育秸秆镉高积累而籽粒镉含量达标的“修复型”水稻品种提供有价值的新基因。研究成果具有重要的理论意义和应用价值。     

水稻对土壤中镉的吸收及其调控措施

对土壤 水稻系统镉污染的影响和植物对重金属镉吸收的研究现状进行综述 ,系统阐述土壤受镉污染后水稻生长性状的变化以及水稻吸收的镉在各器官中的分配规律 ,同时分析水分控制、肥料施用和缓解镉污染的改良剂等农业管理措施对水稻吸收镉的影响     

镉与磷、锌、铁、钙等元素的交互作用及其生态学效应

镉是动物和植物的非必需元素 ,也是毒性最大的重金属之一。环境镉污染对植物、动物和人体均产生毒害作用。镉与许多生命必需营养元素存在着交互影响关系 ,相互影响着对方的功能发挥。镉污染胁迫可影响动植物和人体对营养元素的吸收 ,相反补充营养元素可减轻镉的毒害。但是 ,由于每个元素的性质和功能不一样 ,因此不同元素与镉的交互作用存在着差异性。镉与营养元素的交互作用研究可为生物镉污染防治提供科学依据。     

植物吸收、转运和积累镉的机理研究进展

重金属镉(Cd)虽然不是植物生长的必需矿质元素,但依然能被植物吸收。且部分植物具有富集镉的特点,从而导致农产品镉含量超标,并通过食物链危害人类健康。研究植物吸收、转运和积累Cd的机理,对于培育低镉作物品种、降低农产品镉含量,以及选育超富集镉植物,修复镉污染土壤具有重要意义。从影响植物吸收Cd的因子,植物吸收、转运和积累Cd的机理以及植物拒Cd和富集Cd的分子机制等方面进行综述,以期为低镉作物的研究以及Cd污染土壤的综合治理提供一些参考。     

甜高粱在镉胁迫下的生理生化和应答机理研究进展

生活垃圾、化肥、农药、制造业及采矿业的发展造成了土壤重金属的污染。系统总结了甜高粱在镉胁迫下的生理生化机制、耐受性及分子机理,其中生理生化机制主要是镉胁迫对甜高粱种子萌发和幼苗生长、抗氧化物酶活、光合参数、超微结构和微量元素吸收的影响,而甜高粱对镉的耐受性包括外排机理和内部耐受性,外排机理主要是常见的重金属外排蛋白黄色条状蛋白、重金属ATP酶4、植物镉抗性蛋白1和多效型耐药蛋白8,内部耐受性主要有重金属的螯合、液泡区室化重金属。耐受性分子机理主要依赖谷胱甘肽途径的调节,晚期胚胎丰富蛋白和自然抗性相关巨噬蛋白的表达。此外,甜高粱对镉的吸收积累和转运相关蛋白的研究,主要指镉进入植物的主要过程和镉在植物体的积累顺序、相关的细胞膜锌铁离子转运蛋白和自然抗性相关转运蛋白的转运。最后,对甜高粱用于生物修复的优点进行了说明和展望,并提出了存在的问题和今后研究的方向,以期为今后甜高粱的育种及培育出高效修复镉污染的甜高粱新品种提供依据。     

5种湿地植物对土壤重金属的富集转运特征

选择芦苇、水葱、千屈菜、扁秆藨草、长苞香蒲5种湿地植物进行盆栽实验,比较它们对土壤中的5种重金属镉、铬、汞、铅、锌的富集特性,分析重金属在各植物体和土壤中的动态分布,以评价所测植物对土壤中重金属的综合富集能力,为利用植物修复金属污染土壤提供理论依据和技术支持。结果表明:(1)种植湿地植物对土壤重金属的富集效果显著高于无植物对照,且随着处理时间的延长,土壤中重金属镉、铬、汞、铅、锌的含量均呈下降趋势。(2)湿地植物对重金属镉、铬、汞、铅、锌的富集效果差异显著,其中水葱根部对重金属镉的富集系数最大,芦苇根部对重金属铬、汞、铅、锌的富集系数均最大,千屈菜、扁秆藨草和长苞香蒲根部对5种重金属的富集系数均较小;芦苇地上部分对金属镉的富集系数最大,千屈菜地上部分对金属铬、汞、铅的富集系数均最大,水葱地上部分对金属锌的富集系数最大。(3)5种湿地植物对重金属镉、铬、汞、铅、锌的转移系数差异显著,其中扁秆藨草对土壤中镉、铬、铅、锌的转移系数均为最大,对铬和锌的转移系数均大于1,长苞香蒲对铬的转移系数大于1,仅次于扁秆藨草。其他3种植物对5种重金属的转移系数均小于1。研究表明,5种湿地植物对重金属Cd、Cr、Hg、Pb、Zn都有富集和转移的能力,但不同植物对不同重金属的富集效果不同。     

几种重金属(Pb、Zn、Cd、Cu)的超富集植物种类及增强植物修复措施研究进展

近年来土壤重金属污染问题越来越严重, 植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点, 国内外对利用超富集植物来修复土壤重金属污染的研究已有大量报道。对超富集植物概念的提出及超富集植物吸收富集重金属的机理进行了归纳总结, 主要就铅、锌、镉和铜四种重金属超富集植物的相关研究进展进行了分类、归纳与总结, 同时还对增强植物修复效果的措施进行了探讨, 以期为进一步合理有效利用植物修复土壤主要重金属污染提供一定的参考依据。     

镉污染水稻种子内生细菌的分离及其耐镉性和植物促生性研究

[目的]植物内生细菌在促进植物生长和重金属污染土壤修复中发挥着重要作用.本研究对镉污染水稻种子内生细菌进行分离和功能鉴定,从而确定其镉耐受性、植物促生性以及对镉胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的影响.[方法]采用乙醇-次氯酸钠联合灭菌法对水稻种子进行表面灭菌,采用标准平板培养法对内生细菌进行分离、纯化;对菌株16S rRN...     

海洋微藻对重金属镉胁迫的抗氧化应激适应性

近海海域重金属镉污染已成为全球性的环境灾难。镉对有机体的氧化应激胁迫是引发有机体毒害效应的关键原因。海洋微藻是海域生态系统中初级生产者,研究其抵抗镉氧化应激毒害的过程和机理对海洋生态学具有重要科学意义。海洋微藻在长期进化发展过程中,形成了耐受重金属镉毒害的生长适应性反应,抵抗镉氧化应激胁迫是海洋微藻减轻或消除镉毒害的关键所在。文章概述当前近海重金属镉的污染现状,归纳重金属镉对海洋微藻的氧化应激毒害效应,提出海洋微藻对镉胁迫的抗氧化应激适应性,简介几种典型的抗氧化应激酶类与非酶类物质,最后指出该领域的关键问题并进行展望。     

大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析

非生命活动所需的重金属镉(Cd),在土壤中以低浓度存在时,便可以产生极强的毒性,影响植物的生长发育。MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。为了解大豆根系中应答镉胁迫的MYB基因,本研究将发芽7天的大豆苗在镉浓度为75μmol·L~(-1)的培养基中处理0、4、8、12和48 h,采用Illumina HiSeq高通量测序平台对大豆根系进行转录组测序分析,获得16个与镉胁迫应答息息相关的R2R3-MYB基因。氨基酸序列分析表明,这16个MYB转录因子均含有4个保守元件,且均含有R2、R3保守结构域。参考拟南芥R2R3-MYB亚组分类进行系统发生学分析,发现它们分为S1、S2、S8、S15、S17、S20和S22 7个亚组。大豆根系中MYB基因差异表达分析结果显示,镉胁迫条件下,16个R2R3-MYB基因的表达量均发生变化,且表达量变化均在2倍以上,其中6个基因表达下调,最大下调倍数达17倍,10个基因表达上调,最大上调倍数为11倍。进一步分析发现,大豆根系中的MYB基因主要通过调控重金属镉的吸收、转运、解毒过程来缓解镉的毒害作用。本研究通过对大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析,为大豆抗重金属镉育种提供基因资源和理论基础。     

大豆镉运输相关GmNramp1基因的克隆与表达

土壤主要污染物中的重金属镉(Cd)已被列为优先关注污染物以及人类致癌物之一,会影响农作物的生长发育,并且可以通过食物链进入人体,影响人类健康。已有研究表明,在模式植物拟南芥和水稻中,Nramp蛋白家族在重金属镉吸收转运和调控过程中起到了关键作用,但在大豆中尚未有该基因参与重金属镉吸收和转运的报道。通过大豆数据库的分析,发现了一个Nramp家族基因,命名为Gm Nramp1(Glyma07g02680)。RT-PCR分析结果表明,在不同时间75μmol·L-1Cd Cl2处理的大豆根、子叶、胚轴和叶中Gm Nramp1基因均下调表达,而且在Cd处理的根系转录组测序分析中也得到了相似的结果。这些结果说明,Gm Nramp1基因可能在大豆中参与Cd吸收或转运过程。该研究为大豆抗重金属育种提供理论基础和基因资源。     

重金属镉致心血管疾病的潜在机制及治疗对策

重金属是环境中常见的污染源,由于其结合能力强,对人体危害极大,成为环境污染物研究领域热点之一.心血管疾病是当今世界上发病率和致死率最高的疾病,严重影响着人类健康.长时间暴露于重金属环境下,发生心血管疾病的概率会显著增加.本文以重金属中对心脏影响最为明显的镉为代表,介绍了镉中毒导致的心血管疾病的相关机制,并对当下存在的可行性治疗对策进行了总结与展望.     

大蒜植物络合素合酶基因转化对酵母重金属抗性的提高

重金属污染是全球面临的亟待解决的生态问题。利用植物对重金属的富集作用来清除环境重金属污染即植物修复已成为重要的环境生物技术之一。这一技术的长远发展有赖于在重金属富集或耐受中起关键作用的基因的克隆和应用。植物络合素是植物体内一类重要的对重金属起螯合作用的多肽, 其合成受植物络合素合酶的催化。该文取得了如下研究结果:1)通过原子吸收测定表明,在大蒜(Allium sativum)的根部可以积累3 000 mg·kg^-1的重金属镉;2)将克隆的大蒜植物络合素合酶基因(AsPCS)置于酵母表达启动子之下,构建酵母表达载体,并将其分别转入了因CUP1和acr3基因缺失而对重金属镉和砷敏感的酵母突变体菌株后,发现来自大蒜的AsPCS基因的表达使酵母CUP1缺失菌株对镉的耐受性提高了4倍, acr3缺失菌株对砷的耐受性提高了两倍;3)表达AsPCS基因酵母的生长模式证实了AsPCS基因的表达是酵母对重金属耐受性提高的原因。这些结果暗示, 大蒜植物络合素合酶基因在大蒜对重金属的抗性及大蒜根部对镉的积累中起关键作用,可作为重要的基因元件应用到修复污染的植物基因工程中。