外源GSH对海州香薷铜毒害的缓解作用

采用溶液培养的方法,研究了外源GSH对海州香薷铜毒害的缓解作用。结果表明,100μmol·L~（-1）Cu处理6天可以抑制海州香薷根系伸长生长,降低叶片中叶绿体色素含量,增加植株中膜脂过氧化物丙二醛（MDA）的含量。100μmol·L~（-1）Cu处理下施加GSH可以缓解Cu对海州香薷的毒害作用,促进根系伸长生长,增加生物量,提高叶绿体色素含量,降低MDA含量,减少植株中Cu含量。     

抗氧化系统在海州香薷耐铜机制中的作用

利用溶液培养的方法研究了铜胁迫下海州香薷根系和地上部分MDA含量,各种抗氧化酶及非酶抗氧化系统的变化。结果表明,不同浓度铜处理8d后,海州香薷根系中MDA含量显著增加,叶片中则无显著变化;根系中SOD、POD、CAT、APX、GR活性和叶片中POD、SOD的活性随铜处理浓度的增加而显著增加,而50-200μmol·L^-1。铜处理条件下叶片中CAT、APX、GR活性与对照相比无明显差异。除CAT外,根系中这些抗氧化酶的活性都远远大于叶片中的活力。另外,实验结果表明,50μmol·L^-1 Cu^2＋对海州香薷的生物量并没有显著影响,当铜浓度达到100和200μmol·L^-1。时,铜则可显著降低海州香薷根系的生物量,对地上部生物量仍无显著影响。     

接种土壤微生物对铜胁迫下海州香薷生长及光合生理的影响

采用框栽试验方法,模拟Cu胁迫条件下,探讨接种土壤微生物对海州香薷(Elsholtzia splendens)生长和光合生理的影响。结果表明:(1)在Cu胁迫下,海州香薷株数、株高、基径、生物量、茎重比均显著低于对照;与Cu胁迫相比,接种土壤微生物能显著缓解Cu胁迫对海州香薷生长的抑制作用,使植株的株数、株高、生物量、茎重比显著提高。Cu胁迫下,接种土壤微生物均降低了植株体内不同器官Cu含量,茎和叶Cu的累积量显著减少,但对其它器官的Cu含量影响不显著。(2)秋季,各处理的海州香薷的净光合速率(Pn)日变化均呈"单峰"曲线,接种土壤微生物显著提高了Cu胁迫下海州香薷的日均Pn、日均蒸腾速率(Tr),而日均气孔导度(Gs)、日均胞间CO2浓度(Ci)显著降低。(3)Cu胁迫下,接种土壤微生物显著提高了植株的最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU),且使光补偿点(LCP)显著降低。表明接种土壤微生物通过提高光能利用率、利用弱光和碳同化能力来增强光合作用能力及有机物的积累,缓解Cu胁迫对海州香薷的毒害。因此,接种土壤微生物可促进Cu胁迫下海州香薷的生长,在重金属污染土壤的植物修复中具有较好的应用潜力。     

铜胁迫条件下土壤微生物对海州香薷光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为探讨铜（Cu）胁迫条件下土壤微生物对海州香薷（Elsholtzia splendens）光合生理和叶绿素荧光参数的影响,实验设置添加Cu（Cu胁迫）、接种土壤微生物、添加Cu与接种土壤微生物等3个处理,以不添加Cu与不接种土壤微生物为对照（CK）。结果表明：接种土壤微生物处理的植株相对叶绿素含量、净光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）均显著高于CK;且对初始荧光（F_o）和最大光化学效率（F_v/F_m）均有显著性影响。与CK相比,添加Cu降低了海州香薷的P_n和气孔导度（G_s）,但胞间CO₂浓度（C_i）的变化与P_n相反,表明其对光合作用的影响主要是非气孔限制因素。添加Cu的植株相对叶绿素含量显著下降,但Cu胁迫下接种土壤微生物提高了植株相对叶绿素含量,差异显著。在Cu胁迫条件下,接种土壤微生物的植株具有较高的F_v/F_m及较低的F_o,显著提高了海州香薷的WUE、P_n、G_s。说明接种土壤微生物可通过提高相对叶绿素含量、改善叶绿素荧光和光合作用来减轻Cu胁迫对海州香薷植株造成的伤害,从而提高海州香薷耐受Cu胁迫的能力。     

铜毒对海州香薷(Elsholtzia splendens)不同种群光合作用和蒸腾作用的影响

通过水培实验,对种子分别来自湖北省铜绿山、赤马山铜矿区和红安非矿区的海州香薷种群在铜胁迫下的光合作用和蒸腾作用进行了比较研究。结果发现,矿区两个种群在铜胁迫下的光合能力明显比非矿区种群强,尤其在高Cu（100μmol／M）处理更为显著：如铜绿山和赤马山叶片净光合速率分别为13．15μmol CO2m^-2s^-1和12．59μmol CO2m^-2s^-1,为红安种群（1．07μmol CO2m^-2s^-1）的13倍;铜绿山和赤马山种群的光能利用效率分别为0．0221μmol CO2μmol^-1和0．0224μmol CO2μmol^-1photon,为红安种群（0．0031μmol CO2μmol^-1photon）的7倍。表观量子产额在两个矿区种群中没有明显的变化,低Cu（5和20μmol／L）处理促进了矿区种群叶绿素（Chl a和Chl b）含量的增加,而非矿区种群的这两个指标则随处理浓度的增加而迅速下降。来自矿区两个种群的蒸腾速率受铜的胁迫影响较小,而来自非矿区种群随处理浓度的加大而明显降低,其叶片的蒸腾速率在5、20μmol／L和100μmol／L浓度处理时迅速下降为对照的62．74％、50．96％和42．6％;水分利用效率在矿区两个种群中随处理水平的增大而提高,在100μmol／L处理时铜绿山和赤马山种群分别是对照的161．83％和130．41％,而非矿区种群随处理浓度的增加而急剧降低。另外,矿区两个种群的呼吸速率和气孔阻力随处理浓度的降低和升高的幅度明显比非矿区小。总之,在铜污染胁迫下,矿区种群保持的这种生理生态特性是其能在这种环境中正常生长定居的重要原因,是其长期进化的结果。     

土壤理化性质与海州香薷(Elsholtzia splendens Nakai)铜锌积累的关系

土壤理化性质是决定重金属矿山废弃地植被恢复效率和成败的重要因素之一。选取芜湖市南陵县境内大工山-凤凰山古铜矿区的3处弃土场和两处对照点,调查了其植被覆盖度、物种组成,并分析了土壤性质与海州香薷铜、锌积累的相关性。结果显示,矿区土壤污染程度随废弃时间的增加和植物多样性的提高而降低,但仍未达到安全水平。海州香薷对铜、锌的积累主要发生在地下部分,地上部分的最高铜浓度为179.83mg/kg,远未达到铜超积累植物的标准,只是一种规避植物。海州香薷的铜、锌积累量主要取决于土壤铜、锌浓度水平,同时与土壤全磷、有效磷和pH值等因素显著相关,而与土壤有机质无相关性;并且海州香薷对铜、锌两种主要污染元素的积累可能存在某种协同作用。     

海州香薷（Elsholtzia splendens）根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性

摘要：【目的】重金属耐性植物海州香薷根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性研究将有助于了解微生物－超富集植物相互关系和植物修复机理、开发微生物－香薷重金属修复新技术。【方法】采用稀释平板涂布法从海州香薷根际筛选铜抗性菌株,测定菌株溶磷和产生吲哚乙酸、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶的特性,采用16S rDNA限制性酶切多态性分析（amplified rDNA restriction analysis, ARDRA）研究铜抗性细菌的遗传多样性,根据16S rDNA相似性对产ACC脱氨酶的菌株进行了     

铜毒对海州香薷（Elsholtzia splendens）不同种群光合作用和蒸腾作用的影响

通过水培实验,对种子分别来自湖北省铜绿山、赤马山铜矿区和红安非矿区的海州香薷种群在铜胁迫下的光合作用和蒸腾作用进行了比较研究。结果发现, 矿区两个种群在铜胁迫下的光合能力明显比非矿区种群强,尤其在高Cu(100μmol/M)处理更为显著：如铜绿山和赤马山叶片净光合速率分别为13.15μmol CO₂ m^-2 s^-1和12.59μmolCO₂ m^-2 s^-1,为红安种群(1.07μmol CO₂ m^-2 s^-1)的13倍;铜绿山和赤马山种群的光能利用效率分别为0.0221μmol CO₂ μmol^-1和0.0224μmol CO₂ μmol^-1 photon,为红安种群(0.003μmolCO₂ μmol^-1 photon)的7倍。表观量子产额在两个矿区种群中没有明显的变化,低Cu (5和20μmol/L)处理促进了矿区种群叶绿素（Chl a 和Chl b）含量的增加,而非矿区种群的这两个指标则随处理浓度的增加而迅速下降。来自矿区两个种群的蒸腾速率受铜的胁迫影响较小,而来自非矿区种群随处理浓度的加大而明显降低,其叶片的蒸腾速率在5、20μmol/L和100μmol/L浓度处理时迅速下降为对照的62.74%、50.96%和42.6%;水分利用效率在矿区两个种群中随处理水平的增大而提高,在100μmol/L处理时铜绿山和赤马山种群分别是对照的161.83%和130.41%,而非矿区种群随处理浓度的增加而急剧降低。另外,矿区两个种群的呼吸速率和气孔阻力随处理浓度的降低和升高的幅度明显比非矿区小。总之,在铜污染胁迫下,矿区种群保持的这种生理生态特性是其能在这种环境中正常生长定居的重要原因,是其长期进化的结果。     

铜胁迫对不同抗性种群海州香薷酸性转化酶基因启动子甲基化的影响

采用亚硫酸氢盐测序技术,检测了Cu胁迫对海州香薷（Elsholtzia haichowensis Sun） Cu抗性和非抗性种群酸性转化酶基因启动子甲基化的影响。结果表明,海州香薷液泡转化酶基因（vINV）和细胞壁转化酶基因（cwINV）的启动子在CG位点分别表现出超甲基化和低甲基化的现象。酸性转化酶基因启动子CHG和CHH位点的甲基化状态受Cu胁迫影响较大。Cu胁迫下,vINV和cwINV启动子分别有1个CHG和6个CHH位点的甲基化状态在Cu抗性种群和非抗性种群之间表现出较大差异。抗Cu种群中这些甲基化差异位点对Cu胁迫不敏感,但在非抗性种群中这些位点的甲基化水平在Cu胁迫后出现大幅上升或下降。有些甲基化差异位点位于或者临近预测的启动子顺式作用元件区域,可能参与Cu胁迫下酸性转化酶基因的表达调控。     

重金属在海州香薷和鸭跖草叶片提取物中的分配

海州香薷 (Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ)和鸭跖草 (Ｃｏｍｍｅｌｉｎａｃｏｍｍｕｎｉｓ)是我国长江中下游地区废铜矿石堆上最常见的两种优势植物 ,都能不同程度地富集铜 ,尤其是鸭跖草 ,铜的含量可达到超积累水平 (超过 5 0 0ｍｇ·ｋｇ-1ＤＷ)。但它们积累     

海州香薷Actin基因片段克隆及表达分析

通过克隆海州香薷Actin基因片段并分析其组织表达,为研究海州香薷重金属抗性相关基因的表达调控奠定基础。根据Gen Bank中其他植物Actin基因保守序列设计兼并引物,以海州香薷根总RNA为模板,利用RT-PCR技术分离得到Actin基因片段。序列分析结果表明,海州香薷Actin基因片段长576 bp,编码192个氨基酸,与其他植物同源基因的氨基酸序列相似性为84%-97%,所克隆的序列为Actin基因的同源片段,将其命名为Eh ACT,在Gen Bank中提交序列,获得登录号AGT37260。半定量RT-PCR分析结果表明,Eh ACT在海州香薷的根、茎和叶中表达相对稳定,初步表明其可作为研究海州香薷基因表达的内参基因。     

大冶铜绿山矿区海州香薷(Elsholtzia hai-chowensis)植物地球化学特征分析

研究了大冶钢绿山矿区海洲香薷(Elsholtziahaichowensis)及其群落中几种主要植物Cu、Mn、Zn、Cd、Pb的累积分布,植物与土壤元素、Cu矿的关系,并对海洲香薷的重金属耐受性、铜矿的指示作用作了初步探讨.结果显示海洲香薷植物中的元素表现为Cu＞Mn＞Zn＞Pb＞Cd.其中Cu、Mn、Pb元素含量表现为根＞叶＞茎,Zn、Cd表现为叶＞根＞茎.和其它植物相比,海洲香薷中的Cu、Mn、Cd含量均高于其它植物,是其它植物的1～10倍.海洲香薷与土壤元素关系中,Cu的相关性最显著,其次为Pb.海洲香薷集中分布于矿区内含Cu较高的土壤上(1645～8950ug/g),其分布与Cu密切相关.     

Copper-induced alteration in sucrose partitioning and its relationship to the root growth of two Elsholtzia haichowensis Sun populations

Hydroponic culture was used to comparatively investigate the copper (Cu)-induced alteration to sucrose metabolism and biomass allocation in two Elsholtzia haichowensis Sun populations with one from a Cu-contaminated site (CS) and the other from a non-contaminated site (NCS). Experimental results revealed that biomass allocation preferred roots over shoots in CS population, and shoots over roots in NCS population under Cu exposure. The difference in biomass allocation was correlated with the difference in sucrose partitioning between the two populations. Cu treatment (45 μM) significantly decreased leaf sucrose content and increased root sucrose content in CS population as a result of the increased activities of leaf sucrose synthesis enzymes (sucrose phosphate synthetase and sucrose synthase) and root sucrose cleavage enzyme (vacuolar invertase), which led to increased sucrose transport from leaves to roots. In contrast, higher Cu treatment increased sucrose content in leaves and decreased sucrose content in roots in NCS population as a result of the decreased activities of root sucrose cleavage enzymes (vacuolar and cell wall invertases) that led to less sucrose transport from leaves to roots. These results provide important insights into carbon resource partitioning and biomass allocation strategies in metallophytes and are beneficial for the implementation of phytoremediation techniques.     

海州香薷(Elsholtzia haichowensis Sun)细胞壁转化酶基因启动子(EhcwINVP)的克隆及活性分析

以海州香薷基因组DNA为模板,通过hiTAIL-PCR和walking技术扩增得到其细胞壁转化酶基因启动子(Ehcw INVP)片段,长度为1727 bp。生物信息学分析结果表明,该启动子片段中含有多个对脱落酸、赤霉素、细胞分裂素等激素以及对干旱、低温、重金属铜等逆境胁迫响应相关的顺式作用元件。将通过克隆得到的Ehcw INVP序列替换p CAMBIA1301载体上驱动GUS报告基因表达的Ca MV35S启动子序列,构建Ehcw INVP融合GUS的植物表达载体Ehcw INVP::GUS。转基因拟南芥植株的组织化学分析结果表明,海州香薷细胞壁转化酶基因启动子序列具有驱动GUS基因表达的功能,且在10μmol/L铜胁迫下,转基因拟南芥植株叶和根中的GUS活性分别约是对照组的1.7倍和1.5倍。     

Effect of simulated climate warming on the morphological and physiological traits of Elsholtzia haichowensis in copper contaminated soil

The aim of this study was to investigate the effects of temperature and Cu on the morphological and physiological traits of Elsholtzia haichowensis grown in soils amended with four Cu concentrations (0, 50, 500, and 1000 mg kg^?1) under ambient temperature and slight warming. At the same Cu concentration, the height, shoot dry weight, total plant dry weight, and root morphological parameters such as length, surface area and tip number of E. haichowensis increased due to the slight warming. The net photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration, light use efficiency were also higher under the slight warming than under ambient temperature. The increased Cu concentrations, total Cu uptake, bioaccumulation factors and tolerance indexes of shoots and roots were also observed at the slight warming. The shoot dry weight, root dry weight, total plant dry weight and the bioaccumulation factors of shoots and roots at 50 mg Cu kg^?1 were significantly higher than those at 500 and 1000 mg Cu kg^?1 under the slight warming. Therefore, the climate warming may improve the ability of E. haichowensis to phytoremediate Cu-contaminated soil, and the ability improvement greatly depended on the Cu concentrations in soils.     

Differences of Cu uptake and acid phosphatase activities of two Elsholtzia haichowensis Sun populations

Two Elsholtzia haichowensis Sun populations, one from Cu mine sites (Tonglushan) and the other from uncontaminated sites (Hong'an) in Hubei Province, China, were investigated in hydroponic experiments for the differences of Cu accumulation and ecophysiological responses to Cu under Cu treatment. The results showed that a significant increase in malondialdehyde (MDA) concentration in roots was observed in Hong'an population, whereas no significant change was observed in Tonglushan population. The root pressure exudates (ml) decreased significantly in Hong'an population, but increased significantly in Tonglushan population at high Cu concentration (≥ 20 μ mol/L) treatment. Cu concentration in roots of Hong'an population was significantly higher than that in Tonglushan population. For example, Cu concentration in Hong'an population was 3 times and 4 times higher than that in Tonglushan population after 20 μ mol/L Cu treatment for one day and three days, respectively. Cu concentration in Hong'an population was 20 times and 5 times higher than that in Tonglushan population after 80 μ mol/L Cu treatment for one day and three days, respectively. The intracellular and secreted acid phosphatase (APase) activities in roots were significantly higher in Tonglushan population than in Hong'an one. The intracellular APase activities in Tonglushan population were 3 times higher than those in Hong'an population after 80 μ mol/L Cu treatment for three days and five days, respectively. The root-secreted APase activities in Tonglushan population were 1.6 times and 1.8 times higher than those in Hong'an population after 80 μ mol/L Cu treatment for three days and five days, respectively. In conclusion, excessive Cu caused serious oxidative damage in roots of Hong'an population, but not in Tonglushan population. The high intracellular and root-excreted APase activities in Tonglushan population might play an important role in reducing Cu accumulation in roots and maintaining normal phosphorus physiological metabolism in root cells under Cu stress.     

热胁迫下月季叶片蛋白双向电泳分析

采用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳和肽质量指纹谱,对耐热性不同的月季品种热激处理后进行蛋白质组分析与鉴定。双向电泳后,差异蛋白质点主要集中在分子量10-30kDa、等电点5～6范围内,对耐热品种在高温下特异表达的蛋白质点中选取3个进行肽质量指纹谱的分析,并检索不同的数据库进行蛋白质鉴定与功能预测,初步认为这些蛋白质点分别是eIF-SA、LEA蛋白和Hsp17．5。同时结合已报道其他植物中这3种蛋白的功能,对月季耐高温生理机制进行初步探讨。