Effects of heavy metals Cd2+, Pb2+ and Zn2+ on DNA damage of loach Misgurnus anguillicaudatus

The effects of heavy metals Cd2+, Pb2+ and Zn2+ at 0.05, 0.5 and 5.0 mg/L level and their interactions at 0.5 mg/L level on DNA damage in hepatopancreas of loach Misgurnus anguillicaudatus for 1-35 days exposure were examined by single cell gel electrophoresis (SCGE). For each test group, 20 loaches with similar body size (5.17-7.99g; 11.79-13.21 cm) were selected and kept in aquaria with dechlori-nated water at (22±1)℃ and fed a commercial diet every 48 h. According to the percentage of damaged DNA with tail and its TL/D (tail length to diameter of nucleus) value, the relationship between DNA damage degree and heavy metal dose and exposure time was determined. Results showed that the percentage of damaged DNA and the TL/D value were increased with the prolonged exposure time. The highest percentage (84.85%) of damaged DNA was shown in 5.0 mg/L Zn2+ group after 28 days exposure and the biggest TL/D value (2.50) in all treated groups after 35 days exposure. During the first treated week, the damnification of DNA was mainly recognized as the first level, after that time, the third damaged level was mostly observed and the percentage of damaged DNA was beyond 80%. The joint toxic effects among Cd2+, Pb2+ or Zn2+ revealed much complexity, but it generally displayed that the presence of Cd2+ could enhance the genotoxicity of Pb2+ or Zn2+. In conclusion, the results suggested that there was a significant time-and dose-depended relationship between the heavy metal and DNA damage in hepatopancreas of loach, and SCGE could represent a useful means to evaluate the genotoxicity of environmental contamination on aquatic organisms.     

重金属Cd2+、Pb2+ 和Zn2+ 对泥鳅 DNA损伤的研究

采用单细胞凝胶电泳技术(SCGE),研究重金属Cd2 、Pb2 、Zn2 在不同暴露时间(1—35d)、单一重金属离子不同暴露浓度(0.05mg/L、0.5mg/L、5.0mg/L)或混合重金属离子(Cd2 Pb2 、Cd2 Zn2 、Pb2 Zn2 、Cd2 Pb2 Zn2 )相同浓度(0.5mg/L)条件下对泥鳅肝胰脏细胞核DNA的损伤作用。以带彗尾核DNA百分率和彗尾长度(TL)与核直径(D)比值为指标,探讨DNA损伤级别与处理浓度间的相关性。结果显示,随着处理时间的延长,带彗尾核DNA百分率和TL/D值均呈上升趋势,5.0mg/L Zn2 组28d时带彗尾核DNA百分率最高(84.85%),35d的TL/D值亦为所有组中最高(2.50);对DNA损伤作用,初期以1级损伤为主,7d后以3级损伤为主,且损伤率超过80%;Cd2 、Pb2 和Zn2 之间的联合毒性表现复杂,但总体表现为Cd2 存在时能增强Pb2 或Zn2 对DNA的损伤作用。总之,重金属Cd2 、Pb2 和Zn2 对泥鳅肝胰脏细胞核DNA损伤具有明显的浓度和时间效应,利用SCGE技术可对水环境污染导致的生物基因毒性作用进行监测。     

辛基酚胁迫对雄性泥鳅抗氧化酶及卵黄蛋白原的影响

为研究辛基酚(OP)对雄性泥鳅抗氧化酶活性及血清卵黄蛋白原(VTG)含量的影响,将雄性泥鳅分别暴露于4种不同质量浓度OP(0.12、0.19、0.32、0.52 mg/L)中持续7、14、21 d和28 d,采用试剂盒检测肝脏超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)的含量,采用碱不稳定性蛋白结合磷法检测血清VTG的含量。结果表明,0.12 mg/L OP胁迫14 d,肝脏SOD和CAT含量均无显著变化,但是随着胁迫剂量增大和时间延长,SOD和CAT含量降低极其显著,在0.52 mg/L OP胁迫28 d时降到最低水平;泥鳅在0.12 mg/L OP中暴露7 d时,血清VTG含量就有极其显著升高,且随着胁迫剂量增大和时间的延长,VTG含量呈升高趋势。提示OP胁迫对SOD和CAT活性有显著的抑制作用,并随胁迫剂量增大和时间延长而抑制加剧,造成氧化损伤;OP胁迫可诱导VTG合成,并随暴露剂量增大和时间延长而诱导增强,具有明显的雌激素效应,这可能与其氧化损伤有密切关系。     

Cd2+和Pb2+对花翅摇蚊(Chironomus kiiensis)幼虫生长发育的影响及富集效应

河流、湖泊等水生环境中普遍存在的重金属污染破坏水生生态系统并间接威胁人类健康。为探究重金属胁迫下水生昆虫花翅摇蚊（Chironomus kiiensis）生态毒理,测定了重金属Cd²⁺和Pb²⁺胁迫对花翅摇蚊化蛹率和羽化率的影响,检测了摇蚊的口器致畸与富集效应。研究结果表明,Cd²⁺和Pb²⁺影响摇蚊幼虫化蛹和羽化过程,单一重金属离子处理14 d Pb²⁺处理组的化蛹率和羽化率分别为22.22%和8.89%,低于Cd²⁺的化蛹率（25.56%）和羽化率（11.11%）,表现出更强的抑制效应。混合离子1：2和2：1配比处理组化蛹率和羽化率均为11.11%和4.44%,显著低于单一重金属离子胁迫下的化蛹率和羽化率。单一重金属离子及混合离子处理均能导致花翅摇蚊幼虫口器致畸,表现为上颚前齿断裂,中齿和基齿磨损、缺失,下唇板齿部不规则,下唇板边缘齿与中央齿磨损、断裂、增生、缺失。不同重金属离子处理下幼虫口器致畸率不同,并与暴露时间呈正相关,其中1：2配比处理14 d致畸率达到40.61%。重金属离子在摇蚊幼虫体内产生生物富集效应,单一重金属离子处理下的Pb²⁺富集含量7 d至14 d由11.46 mg/kg上升至31.32 mg/kg,不同配比混合离子处理下Pb²⁺富集含量均呈增加趋势,其中1：2配比处理组由15.48 mg/kg上升至42.50 mg/kg,而Cd²⁺在单一重金属与1：1混合离子处理组7 d至14 d的富集含量无显著性变化,2：1配比处理组由14.20 mg/kg下降至9.52 mg/kg,1：2配比由5.85 mg/kg上升至20.99 mg/kg。这些研究结果表明Cd²⁺和Pb²⁺胁迫影响花翅摇蚊幼虫生长发育且口器出现畸型,与重金属在幼虫体内的富集密切相关,为研究重金属对水生生态系统多重效应提供了理论依据。     

匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+ 胁迫的生长响应与阈限浓度

采用砂培法,研究了匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+胁迫的生长响应及阈限浓度,结果表明:种子萌发率随着4种重金属浓度的增加而下降。对株高的影响是当重金属浓度小于100mg/L时会促进株高生长,高于100mg/L则产生抑制作用。Cu2+显著抑制根系生长,并随浓度的增加抑制效应愈加显著;在Cu2+浓度为600mg/L时匍茎翦股颖的根长比对照下降了93.75%。Cu2+、Zn2+、Pb2+浓度小于200mg/L时会促进地上生物量的增加,但高于200mg/L时,地上生物量会随着3种重金属的增加而减少。Cu2+、Zn2+浓度小于100mg/L或Cd2+、Pb2+浓度小于200mg/L会增加叶绿素的含量,高浓度会降低叶绿素的含量;Cd2+在浓度为600mg/L时显著降低叶绿素含量,与对照相比,下降了43.55%。匍茎翦股颖生长的综合效应分析表明,匍茎翦股颖对Cu2+胁迫最敏感,具有较低的阈限浓度,而Zn2+胁迫对匍茎翦股颖的生长影响最小,阈限浓度相对较高。     

Cr3+和Cd2+对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

[目的] 为探究重金属对淡水绿藻生长的影响。[方法] 选取对水质检测具有明显指示作用的普通小球藻（Chlorella vulgaris）为实验材料,CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,探究不同浓度Cr³⁺和Cd²⁺在单一和复合胁迫下对藻细胞浓度、叶绿素a及相关抗氧化酶活性的影响。[结果] 随着Cr³⁺和Cd²⁺浓度不断增加,藻细胞浓度呈先增长后下降趋势;叶绿素a含量呈现先下降后升高再下降的现象,浓度为1 mg/L的单一和复合胁迫下有最大值,且毒性作用表现为Cr³⁺ < Cd²⁺ < Cr³⁺+Cd²⁺;与藻细胞膜相关的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量随着重金属离子浓度的增大而增长;重金属离子浓度低于10 mg/L时对藻细胞内抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）表现为促进作用,而大于10 mg/L时具有抑制作用。[结论] 结果表明在单一或复合重金属胁迫下,普通小球藻会充分调动与抗逆性相关的酶来维持自身的正常生长。     

粘盖牛肝菌不同菌株对Zn2+、Cd2+的吸附及其对油松Zn2+、Cd2+的耐受性

为了探讨同一菌根真菌不同菌株对重金属的耐受性,选用采集于内蒙古阴山山脉不同地区的粘盖牛肝菌(Suillus bovinus)的不同菌株进行研究。首先,在不同浓度Zn^2 、Cd^2 液体培养基中培养菌丝体,以了解各菌株菌丝体对重金属的耐受性及吸附能力,采用烘干法和原予吸收法分别测定菌丝体的生物量和菌丝体、培养液中Zn^2 、Cd^2 含量,结果表明：劈柴沟粘盖牛肝菌在Zn^2 、Cd^2 胁迫条件下,生物量、吸附能力约为其余各菌株的1．5～2倍。其次,为了探明油松(Pinus tabulaeformis)形成菌根后对Zn^2 、Cd^2 胁迫的耐受性及其耐受机理,采用一次性定量浇灌不同浓度Zn^2 、Cd^2 溶液的方法,测定了菌根化油松苗地上、地下生物量及Zn^2 、Cd^2 含量的分配,结果表明：菌根形成后能显著促进油松的生长及对Zn^2 、Cd^2 胁迫的耐受性,并且菌根能够帮助油松吸收基质中大量的Zn^2 、Cd^2 ,根中重金属的含量是茎叶中的2～3倍以上,非菌根苗在重金属浓度稍高(Zn^2 400mg／kg;Cd^2 40mg／kg)时就会死亡。经方差分析及多重比较证实,劈柴沟粘盖牛肝菌对Zn^2 、Cd^2 的耐受性及对油松的促生效果与其它各菌株存在显著的差异,这可能是它通过把吸收的Zn^2 、Cd^2 最大限度地输送到根中的同时,也输送到了茎叶中,使重金属在体内得到一定程度的稀释,使自身免受毒害。     

Cd2+、Cu2+胁迫对黑藻(Hydrilla verticillata)的生长及光合荧光特性的影响

以黑藻(Hydrilla verticillata)为供试材料,采用Cd2+和Cu2+等两种重金属分别在5个浓度梯度水平下的河砂水培方法,研究Cd2+或Cu2+不同浓度胁迫对黑藻株高、生物量、成活率和叶绿素含量的影响,以及对黑藻叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm),PSⅡ最大量子产率(QYmax,)、稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Qp_Lss)、稳态下的非光化学淬灭(NPQ_Lss)等光合荧光参数及其荧光成像的影响,探讨各个参数分别随镉、铜浓度递增的变化规律。研究结果表明,Cd2+胁迫下黑藻的株高显著下降,说明Cd2+可能对黑藻叶片的维管束结构产生伤害作用;Cd2+和Cu2+胁迫对黑藻鲜重均无显著影响,说明与水生植物自由水含量存在一定关系;Cd2+和Cu2+胁迫均使黑藻干重显著下降,其中Cu2+胁迫对黑藻干重的影响更显著,说明Cu2+胁迫对黑藻累积生物量的影响远大于Cd2+;Cd2+和Cu2+胁迫下叶绿素各值均呈下降趋势,而Cu2+胁迫对叶绿素的影响更大,说明Cu2+对黑藻叶绿体的毒害比Cd2+更大。随着Cd2+或Cu2+胁迫浓度梯度的增加,黑藻的叶绿素荧光参数(Fo、Fm、QYmax)呈显著下降趋势,(1-Qp_Lss)呈上升趋势,而NPQ_Lss先上升后下降。黑藻在不同重金属胁迫下的生理指标、荧光参数及成像特征等方面所表现出的变化差异性,反映出同等浓度下黑藻受重金属胁迫的影响程度为:Cd2+胁迫Cu2+胁迫;黑藻可以在Cu2+浓度低于1 mg/L的环境下具有正常的光合活性,可推测将黑藻用于低浓度Cu污染水域的修复;在Cu2+浓度达3 mg/L以上环境下黑藻即无法长时间生存,可推测黑藻可以作为Cd污染水环境的指示种。     

不同藻密度下Zn2+ 浓度对萼花臂尾轮虫实验种群增长参数的影响

为了比较不同食物密度下污染物浓度对受试生物的慢性毒性,筛选出以轮虫为受试生物对水环境中Zn2+污染进行监测的敏感指标,在不同斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)密度(1.0×106、2.0×106和4.0×106个/m L)下不同浓度(0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mg/L)的Zn2+对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)实验种群增长参数的影响。结果表明,25℃以及1.0×106、2.0×106和4.0×106个/m L藻密度下Zn2+对萼花臂尾轮虫的24 h LC50值分别是6.647、8.102和5.873 mg/L。与各食物密度下的对照组相比,当食物密度为1.0×106个/m L时,各浓度的Zn2+对萼花臂尾轮虫的各种群增长参数均无显著性影响(P0.05)。当食物密度为2.0×106个/m L时,各浓度的Zn2+均显著延长了轮虫的生命期望、世代时间和平均寿命,提高了轮虫的净生殖率;除0.3 mg/L外,其他浓度的Zn2+显著提高了轮虫的种群内禀增长率。当食物密度为4.0×106个/m L时,0.1、0.3和0.7mg/L的Zn2+显著提高了轮虫的种群内禀增长率,0.7和0.9 mg/L的Zn2+显著提高了轮虫的后代混交率。藻密度对轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率、种群内禀增长率、平均寿命和后代混交率均有极显著性影响(P0.01),Zn2+浓度对轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率、种群内禀增长率和后代混交率均有极显著性影响(P0.01),藻密度和Zn2+浓度之间的交互作用对轮虫的生命期望、种群内禀增长率和后代混交率均有显著性影响(P0.05)。2.0×106个/m L食物密度下,Zn2+浓度与轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率和平均寿命之间具有显著的剂量-效应关系;4.0×106个/m L食物密度下,Zn2+浓度与轮虫的后代混交率间也具有显著的剂量-效应关系。     

不同浓度Fe2+与Zn2+对羊草幼苗生长和生理特性的影响

以羊草幼苗为研究对象,通过调整全营养培养基(CK,0.05 mmol/L Fe²⁺、0.015 mmol/L Zn²⁺)中铁或者锌含量设置0、10倍、20倍Fe²⁺(Zn²⁺)浓度处理Fe₀(Zn₀)、Fe₁₀(Zn₁₀)、Fe₂₀(Zn₂₀),以及在高铁培养基中单独添加0.15 mmol/L Zn²⁺或同时添加10 mmol/L Ca²⁺、5 mmol/L Mg²⁺、20 mmol/L K⁺处理,测定培养6 d后幼苗生长指标和矿质元素含量、以及高铁(Fe₂₀)处理下幼苗根中抗氧化指标和相关基因表达量,探究不同浓度Fe²⁺、Zn²⁺对羊草幼苗生长、矿质元素吸收积累及抗氧化指标、基因表达的影响。结果表明：(1)缺锌(Zn₀)显著抑制羊草幼苗鲜重的增加和Zn元素的积累,但促进Fe、Mg元素的积累;高浓度锌(Zn₁₀、Zn₂₀)显著促进幼苗叶片生长和Zn元素的积累;缺铁(Fe₀)显著抑制幼苗的根长、鲜重和Fe元素的积累,促进Mg、Zn元素的积累;高浓度铁(Fe₁₀、Fe₂₀)显著抑制羊草幼苗根叶生长、根毛发育和Ca、Zn、Mg、K元素的积累。(2)增加Zn²⁺和Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺浓度无法恢复高铁胁迫对幼苗生长的抑制作用。(3)高浓度铁(Fe₂₀)处理羊草幼苗48 h后,根部过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶活性和丙二醛、抗坏血酸、还原型谷胱甘肽含量显著升高;烟酰胺合成酶基因、过氧化物酶基因表达量显著下调,植物类萌发素蛋白基因表达量显著上调。研究发现,羊草幼苗生长发育和矿质元素积累对环境中Zn²⁺浓度变化不敏感,却受到环境中高浓度Fe²⁺的显著抑制,并造成严重的氧化胁迫伤害,这种伤害无法在添加Zn²⁺或同时添加Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺的条件下恢复。     

Effects of Zn2+ and Cu2+ on loach ovaries and ova development

This study compared the accumulation of Zn2+and Cu2+in the ovaries and ova of loaches under different concentrations of Zn2+(1.00, 2.50 and 5.00 mg/L respectively) and Cu2+(0.10, 0.25 and 0.50 mg/L respectively). The results showed that both Zn2+and Cu2+accumulated in the ovaries, and that the relationship between accumulation and time was linear over 20 days of exposure. The accumulation of the metals in ovaries was closely related to the concentration of exposure in the solutions(P<0.05), and was obviously affected by the time and doses. However, the Cu2+concentration was significantly higher than Zn2+(P<0.05). The development level of ova in the ovaries also correlated with the concentration and exposure period in the Zn2+and Cu2+solutions.     

镉胁迫下硒对罗汉果组培苗光合特性的影响

实验以罗汉果组培苗为材料,室内栽培在内装市售营养土的塑料盆中,以0、10、50、100、200mg·kg-1浓度镉离子和1mg·kg-1浓度硒处理,培养20d后分析罗汉果幼苗的相关光合生理指标。结果表明:低浓度Cd2+对叶片叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)影响不大或稍有上升,但高浓度镉离子处理植株叶片的叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)明显下降;随Cd2+处理浓度的增加,叶片胞间CO2浓度(Ci)呈现上升趋势;加硒则延缓叶绿素下降,促进光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)上升,降低叶片胞间CO2浓度(Ci)。表明高浓度镉离子的毒害导致罗汉果组培苗叶片光合性能受到伤害,从而影响罗汉果幼苗生长。镉硒混合处理反映出硒对镉的毒害有缓解作用。     

The effects of temperature and chorionic gonadotropin on the functional properties of lactate dehydrogenase from oocytes of loach Misgurnus fossilis

Acclimation of loach to relatively low and high temperatures gives rise to changes in the properties of LDH from oocytes. The minimum of apparent K_m values for pyruvate of LDH from immature oocytes of fish acclimated to low temperature was registered at low assay temperatures, whereas adaptation to high temperatures leads to the enzyme showing a minimum at high temperatures. In thermal acclimation of fish the K_m minimum value drifts during 15 days. During oocyte maturation, the K_m minimum drifts during 40 hr. The differences in the kinetic features of LDH from oocytes both at thermal acclimation and during oocyte maturation are not associated with the appearance of new isozymes.     

普通小球藻对复合重金属镉和铬的生物吸附及影响因素

【背景】微藻对重金属具有极强的耐受性,而且有较高的吸附率,是一种优良的生物吸附剂。【目的】探究环境因素对小球藻吸附镉离子(Cd²⁺)和铬离子(Cr³⁺)的影响。【方法】以普通小球藻（Chlorella vulgaris）在不同条件下对重金属离子的吸附率为基准,利用CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,根据不同处理下小球藻吸附率的变化情况探讨重金属离子浓度、p H和温度等环境因素对普通小球藻吸附Cd²⁺和Cr³⁺的影响。【结果】在温度为30°C、p H值为5.5、Cd²⁺和Cr³⁺浓度分别为0.4 mg/L和4.0 mg/L及生物量为0.59 g/L的条件下,普通小球藻对复合Cd²⁺和Cr³⁺吸附率达到最大,吸附率分别达到84.5%和75.2%,同时发现普通小球藻对Cd²⁺的吸附率大于C...     

Modulation of Na+ transport across leech skin by pesticides and heavy metals

The aim of the present study was to investigate the effects of environmental pollutants, such as heavy metals and pesticides on ion transport across the skin of the leech (Hirudo medicinalis). We wanted to examine the suitability of this epithelium as a model system for studies concerning the mechanisms of toxic action caused by environmental pollutants. For this purpose we performed Ussing chamber experiments to test three representative heavy metals and pesticides, respectively, for their effects on current flow across leech dorsal integument. Two representatives of each substance class showed distinct effects on ion transport across this epithelium. The heavy metal ions Pb²⁺ and Hg²⁺ produced a significant inhibition of amiloride-sensitive Na⁺ transport across leech skin in concentrations below or close to their limiting values in waste water. Therefore, it seems feasible to use leech skin for future investigations of the toxic actions of these heavy metals. The fact that Pb²⁺ and Hg²⁺ exerted their effects only when applied apically points to a specific action of these divalent cations on ion channels in the apical membrane. However, this inhibition does not seem to be a general feature of divalent cations because Cd²⁺ did not influence ion transport across leech skin at all. Since current flow through amiloride-sensitive Na⁺ channels in typical vertebrate tight epithelia is stimulated by numerous divalent cations, the pronounced inhibition of amiloride-sensitive Na⁺ channels in leech skin by Pb²⁺ and Hg²⁺ might lead to a further differentiation of amiloride-sensitive Na⁺ channels. The two widespread pesticides lindane and promecarb exerted their effects only at comparativ high concentrations. This low sensitivity restricts the usefulness of leech skin as a subject for further analysis of toxicity mechanisms, at least for these two pesticides.     

Na+、K+、Mg2+、Ca2+和葡萄糖溶液作为授精-激活介质对中华鲟精子受精率的影响

以不同浓度的NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2溶液和葡萄糖溶液作为授精介质,研究了中华鲟(Acipenser sinensis)的受精效果.结果显示,适量的阳离子和葡萄糖作为激活授精介质时中华鲟卵受精率都有所提高.在实验设置浓度范围内25 mmol/L NaCI溶液、0.1 mmol/L KCl溶液、1 mmol/L MgCl2溶液、1 mmol/LCaCh溶液和50 mmol/L葡萄糖溶液浓度下,受精率分别可达到最高值,依次为87.72%、86.82%、82.24%、89.76%、80.92%.随着实验浓度继续增加,受精率反而呈下降趋势.结果显示,作为人工配制的中华鲟精子授精一激活介质,最适NaCI溶液浓度在25 mmol/L附近,最适葡萄糖溶液浓度在25 mmol/L附近,最适KCI溶液浓度≤0.1 mmol/L,最适MgCl2溶液浓度≤1 mol/L,最适CaCh溶液浓度≤1 mmol/L.     

重金属Zn2+胁迫下麦长管蚜的取食行为

为了探索重金属锌长期胁迫对麦长管蚜(Sitobion avenae)取食行为的变化影响,在模拟自然的实验室条件下,用不同浓度Zn~(2+)溶液浇灌土壤,通过土壤-小麦-蚜虫体系连续处理麦长管蚜15代,用EPG(刺探电位技术)对第1、5、10、15代成蚜的取食行为进行了监测。结果表明,第1代和第5代时,200 mg/kg的Zn~(2+)处理后np波和C波的总持续时间和数量显著低于对照,800mg/kg的Zn~(2+)使其显著增加。到第15代,高剂量的Zn~(2+)处理后np波和C波的总持续时间和数量均显著高于对照。涉及分泌唾液的E1波持续时间及涉及被动取食营养的E2波出现次数并未受到低剂量Zn~(2+)的显著影响,但高剂量的Zn~(2+)处理后单独E1波、伴随稳定E2的E1波总持续时间及E2波的数量均显著降低。麦长管蚜的取食行为会受到重金属锌的影响并且会在高剂量Zn~(2+)的胁迫条件下产生积累效应,而低剂量的Zn~(2+)则促进麦长管蚜对小麦的取食行为。针对重金属而言,此效应发生改变的关键浓度为400 mg/kg,蚜虫取食行为发生改变的关键世代为第5代和第10代。     

结缕草对重金属镉的生理响应

采用水培的方法研究了不同浓度的Cd²⁺对结缕草叶片枯黄程度的影响,结果表明5mg/L、10mg/L和30mg/L Cd²⁺处理对结缕草叶片的枯黄比例无显著影响;以10mg/L 的Cd²⁺处理结缕草植株,研究了结缕草对镉的生理响应。与对照相比,Cd²⁺处理30d时结缕草叶片的超氧阴离子自由基(O^-₂·)含量、丙二醛(MDA)含量和相对电导率(RC)显著升高,升高幅度分别为58.69%、38.52%和68.69%,表明Cd²⁺对结缕草叶片产生了氧化胁迫。与对照相比,Cd²⁺处理30d时最大量子产量(F_v/F_m)和实际量子产量(F_v'/F_m')分别显著下降3.90%和11.36%;处理20d时实际光化学效率(ΦPSⅡ)和相对电子传递速率(rETR)分别显著下降22.22%、22.66%,处理30d时分别显著上升12.5%、18.12%;处理20d时光化学猝灭系数(q^p)显著下降14.29%,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著上升38.54%,表明结缕草叶片的光反应机构受到了伤害,而光保护能力得到了提高。与对照相比,Cd²⁺处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而过氧化物酶(POD)活性先降低后升高;脯氨酸、可溶性糖含量升高,处理30d时可溶性糖含量显著上升63.35%;处理前20d时可溶性蛋白的含量高于对照,处理30d时却低于对照。随着Cd²⁺处理时间的增加,结缕草地下部Cd含量逐渐升高;地上部Cd含量先升高后降低,差异显著;处理20d时地上部镉含量最高,转运系数最高,达到45.84%;处理10d时镉在结缕草地上部的分布比例小于地下部,而处理20d、30d时地上部镉的分布比例占优势,表明结缕草具备修复植物的潜质。镉在结缕草地下部水溶态所占比例最大,其次是氯化钠和醋酸提取态;与地下部不同,结缕草地上部醋酸提取态镉的含量要高于氯化钠提取态。综上,结缕草对Cd²⁺具有一定的耐受性。     

香蒲对不同浓度Pb~(2+)胁迫的生理应答及其细胞超微结构变化

通过室内水培试验,研究了不同浓度Pb2+(0、0.25、0.50、1.00和2.00mmol·L-1)胁迫对东方香蒲根和叶中Pb含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性以及亚细胞结构的影响。结果显示:(1)随着外源Pb2+浓度的增加,Pb在香蒲根和叶中的积累量均显著高于对照,且Pb在根中的含量明显高于叶中,并与外源Pb2+浓度呈显著正相关关系。(2)香蒲叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量随着外源Pb2+浓度的增加呈先升后降趋势,均在处理浓度为0.50mmol·L-1时达到峰值。(3)胁迫处理叶片的MDA含量与对照相比变化不显著,但根中MDA含量呈显著下降趋势。(4)叶片中SOD活性在1.00mmol·L-1 Pb2+处理时达到峰值,然后下降,但始终高于对照,CAT和POD活性则均低于对照组;根中SOD活性除1.00mmol·L-1 Pb2+处理组外均显著低于对照组,CAT和POD活性分别在0.25和0.50mmol·L-1 Pb2+处理时达到峰值,然后随处理Pb2+浓度升高而下降。(5)电镜观察发现,Pb2+胁迫使香蒲叶细胞中叶绿体被膜破裂,类囊体膨胀、破损;根和叶细胞中的线粒体被膜均破裂、内腔空泡化,细胞核核膜破损、核仁消失、染色质凝集。研究表明,Pb2+胁迫致使东方香蒲根、叶生理代谢失衡,亚细胞结构出现不可逆的损伤,这为从分子水平研究Pb2+作用的具体机理以及香蒲在重金属污染修复中的应用提供了依据。