Cd胁迫对黄菖蒲幼苗4种抗氧化酶活性的影响

采用水培法对Cd胁迫下黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）幼苗叶片和根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性进行了研究。结果表明,10、40和120mg·L^-1Cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中4种酶活性的变化不同。10和40mg·L^-1 cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中的POD及APX活性、叶片中的SOD活性及根系中的CAT均明显高于对照;在120mg·L^-1 Cd胁迫下,叶片中的POD活性及根系中的POD和CAT活性均高于对照;各处理组根系中的SOD活性均低于对照。随处理时间的延长,40和120mg·L^-1Cd胁迫处理组叶片的CAT活性和120mg·L^-1Cd胁迫处理组根系的APX活性逐渐降低,其他处理组不同酶的活性逐渐升高或先升后降。黄菖蒲叶片及根系中的4种酶对Cd胁迫的响应能力有差异,其中POD可能是黄菖蒲耐Cd胁迫的主要抗性诱导酶。     

Cd-Cu复合胁迫对黄菖蒲叶片及根系中Cd和Cu的积累及其迁移率的影响

采用水培法研究了Cd-Cu复合胁迫(5 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Cu;5 mg-L-1Cd-20 mg·L-1Cu;25 mg·L-1 Cd-10 mg·L-1Cu;25 mg·L-1Cd-20 mg·L-1Cu)条件下黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)叶片和根系对Cd和Cu的积累作用及黄菖蒲体内Cd和Cu迁移率的变化规律.结果表明,在50 d的胁迫期内,黄菖蒲叶片和根系中的Cd和Cu含量分别随培养液中Cd和Cu浓度的提高而增加,并随胁迫处理时间的延长基本呈增加的趋势,在胁迫末期明显提高.在不同浓度Cd-Cu复合胁迫条件下,黄菖蒲根系中的Cd和Cu积累量明显高于叶片.在Cd浓度不变的条件下,黄菖蒲叶片和根系中的Cd含量随培养液中Cu浓度的提高而增加;在Cu浓度不变的条件下,黄菖蒲叶片中Cu含量随培养液中Cd浓度的提高而降低.在不同胁迫时间,黄菖蒲植株对Cd的迁移率不同,但培养液中Cd的浓度较高,黄菖蒲植株对Cd的迁移率也较高;黄菖蒲植株对Cu的迁移率随胁迫时间的延长基本上呈上升趋势.研究结果显示,在Cd-Cu复合胁迫条件下,Cu对黄菖蒲体内Cd的吸收具有一定的协同吸收作用,而Cd对Cu的吸收则有一定的拈抗作用.     

菖蒲幼苗对Cd胁迫的响应及其Cd富集能力分析

研究了菖蒲（Acorus calamus L．）幼苗对不同浓度Cd胁迫的响应及其Cd富集能力。结果表明,随Cd浓度的提高（0～25mg·L^-1）,菖蒲幼苗的株高、根长、干质量、叶绿素含量和对Cd的耐性指数均逐渐下降,脯氨酸含量逐渐升高;各处理组的SOD和POD活性均高于对照,且以15mg·L^-1Cd处理组最高。随胁迫时间延长（1—10d）,叶绿素含量持续下降,而SOD和POD活性及脯氨酸含量则先升高后下降。菖蒲幼苗体内Cd含量随Cd浓度的提高而增加,根系对Cd的富集能力高于地上部分。在Cd胁迫条件下,菖蒲幼苗对Cd的转移系数小于1,根系对Cd的滞留率为89．5％-93．9％,表明菖蒲幼苗根系对Cd有较强的滞留作用和富集能力。     

Pb、Cd单一及复合胁迫对花菖蒲幼苗生长及部分生理指标的影响

采用液体培养法研究了Pb、 Cd单一胁迫及Pb-Cd复合胁迫(500 mg·L-1Pb、 25 mg·L-1Cd、 500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd)对花菖蒲(Iris ensata Thunb. var. hortensis Makino et Nemoto)幼苗生长和部分生理指标的影响.结果显示,在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,花菖蒲幼苗地上部分(叶片)和地下部分(包括根茎和根系)的干质量及耐性指数与对照差异不显著(P>0.05);而在25 mg·L-1Cd单一胁迫和500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,幼苗地上部分和地下部分的干质量及耐性指数显著下降(P<0.05), 其中耐性指数分别仅为0.86和0.79.在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,叶片中的光合色素(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和地下部分的丙二醛(MDA)含量显著高于对照,地上部分的MDA含量显著低于对照,而过氧化物酶(POD)活性则与对照差异不显著;在25 mg·L-1Cd单一胁迫条件下,叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照,类胡萝卜素含量和地上部分的MDA含量以及地上部分和地下部分的POD活性均显著高于对照,而地下部分的MDA含量与对照差异不显著;在500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,叶片中的光合色素含量均显著低于对照,地上部分和地下部分的MDA含量和POD活性均显著高于对照,其中MDA含量分别是对照的1.7和2.7倍、POD活性分别是对照的2.5和3.4倍.研究结果表明,花菖蒲幼苗对500 mg·L-1Pb单一胁迫具有一定的耐受性;在复合胁迫条件下Pb和Cd具有协同作用,对花菖蒲幼苗的生长和代谢有显著的抑制作用.     

Cu胁迫对黄菖蒲和马蔺Cu富集及其他营养元素吸收的影响

研究了不同浓度Cu胁迫下,黄菖蒲(Iris pseudacaorus L.)和马蔺〔I.lacteaPall. var. chinensis(F isch.)Roide〕对Cu的富集作用及对其他营养元素的吸收作用。结果表明,黄菖蒲和马蔺均能超量富集吸收Cu,在55和80 mg.L-1Cu胁迫下,黄菖蒲和马蔺地上部分对Cu的富集量分别达2 933.93和5 614.56μg.g-1、2 586.83和8 846.44μg.g-1,地下部分对Cu的富集量明显高于地上部分,表明这2种植物为潜在的Cu富集植物。低浓度(1、3和5 mg.L-1)Cu胁迫下,2种植物对Mn、Ca、K和Mg的吸收与对照差异不显著,但高浓度Cu胁迫可导致各营养元素吸收代谢失衡。     

外源NO对铜胁迫下番茄幼苗根系构型及其超微结构的影响

采用营养液水培的方法,以“改良毛粉802F1”番茄为材料,硝普钠（sodiumnitroprusside,sNP）为一氧化氮（N0）供体,研究外源N0对铜胁迫下番茄幼苗根系构型及其超微结构的影响。结果表明,50μmol·L-1的铜胁迫下,外施100μmol·L-1 SNP能够显著增加番茄幼苗植株的生物量、株高和茎粗,提高根系活力,改善根系构型中的根长度、根平均直径、根表面积和根体积,缓解番茄幼苗亚细胞结构（细胞核、线粒体、叶绿体、液泡、核膜）的改变,维持番茄幼苗组织结构的稳定,减缓铜胁迫对植株生长的抑制作用,添加NO清除剂牛血红蛋白后,能显著消除NO的缓解效果。     

有机酸对黄菖蒲镉、铜积累及生理特性的影响

应用有机酸辅助植物修复重金属污染以提高修复效率逐渐成为治理重金属污染的有效途径之一。采用溶液培养研究了外施乙二胺四乙酸（EDTA）和柠檬酸2种有机酸对黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）Cd、Cu积累及生理特性的影响。结果表明：不同浓度的EDTA和柠檬酸均增加了黄菖蒲对Cd、Cu的吸收,且提高了其向地上部运输2种重金属的能力,其中,柠檬酸对黄菖蒲吸收cd的促进作用高于EDTA,EDTA对cu吸收的促进效果优于柠檬酸;不同浓度EDTA和柠檬酸对黄菖蒲生长及生理特性的影响有所差异,5mmol&#183;L^-1的EDTA及0．5和5mmol&#183;L^-1的柠檬酸均使黄菖蒲干质量较对照有不同程度的下降,膜脂过氧化产物MDA含量明显增加,而0．5mmol&#183;L^-1的EDTA不仅增加了黄菖蒲对Cd、Cu的积累,降低了植物的膜脂过氧化程度,还在植物生长方面起到一定的积极作用。     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

外源NO 对Cd 胁迫下娃娃菜种子萌发及幼苗生长的保护效应

为探讨外源一氧化氮(NO)对镉(Cd)胁迫下娃娃菜(Brassica pekinensis)的保护效应, 采用0、50、100、200、500 和1000 μmol·L–1 的外源NO 供体硝普钠(SNP)对100 和200 mg·L–1 CdCl2 胁迫下的娃娃菜种子进行处理, 分析其对种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响。结果表明: Cd 胁迫抑制娃娃菜种子萌发和幼苗生长, 幼苗叶片叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量显著降低, 丙二醛(MDA)含量和相对电导率(REC)显著上升, 幼苗叶片膜脂过氧化加速。不同浓度的SNP处理, 不仅能提高Cd 胁迫下娃娃菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数, 促进幼苗生长, 而且能抑制MDA含量上升, 降低叶片REC, 增加Chl 和脯氨酸(Pro)含量, 增强抗氧化酶活性。外源NO 可缓解Cd 胁迫对娃娃菜种子萌发及幼苗生长的抑制作用, 缓解Cd胁迫引起的膜脂过氧化, 提高抗Cd能力, 其中以200 μmol·L–1 SNP对Cd胁迫的缓解效果较好。     

黄菖蒲适生环境筛选

对黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）在旱生（CK）、湿生及水深10、30、60、100和150cm 7个不同栽培环境下的株高、叶干重、通气组织及部分生理指标的变化进行了比较分析。发现从旱生至30cm水深环境中,黄菖蒲的株高和叶干重均逐渐增加,而在水深60cm至150cm的环境中则呈降低趋势。在水深30cm的环境中处理40d,黄菖蒲叶片通气道与横截面积比及叶片SOD活性显著高于对照和其他处理组;相对电导率及脯氨酸含量随水深及处理时间的增加基本呈上升趋势。结果表明,黄菖蒲在水深约30cm的环境中生长状况最佳;在旱生、湿生和水深10cm的环境中能够生长良好;在60cm水深环境生长比较适宜;水深超过60cm,黄菖蒲不能正常生长。     

Brackish Eutrophic Water Treatment by Iris pseudacorus L.-Planted Microcosms: Physiological Responses of Iris pseudacorus L. to Salinity

Iris pseudacorus L. has been widely used in aquatic ecosystem to remove nutrient and has achieved positive effects. However, little is known regarding the nutrient-removal performance and physiological responses of I. pseudacorus for brackish eutrophic water treatment due to high nutrients combined with certain salinity levels. In this study, I. pseudacorus-planted microcosms were established to evaluate the capacity of I. pseudacorus to remove excessive nutrients from fresh (salinity 0.05%) and brackish (salinity 0.5%) eutrophic waters. The degradation of total nitrogen and ammonia nitrogen were not affected by 0.5% salinity; 0.5% salinity promoted the degradation of nitrate nitrogen while severely inhibited the degradation of total phosphorus. Additionally, 0.5% salinity was found to induce stress responses quantified by measuring six physiological indexes. Compared to 0.05% salinity, 0.5% salinity resulted in significant decreases in the chlorophyll a, b and total chlorophyll contents of I. pseudacorus which closely related to photosynthesis (p < 0.05). Furthermore, the higher proline, malondialdehyde contents and antioxidant enzyme activities were detected in I. pseudacorus exposed to 0.5% salinity, which provided protection against reactive oxygen species. The results highlight that the cellular stress assays are efficient for monitoring the health of I. pseudacorus in salinity shock-associated constructed wetlands.     

锌对镉胁迫下马蔺生长、镉积累及生理抗性的影响

通过溶液培养研究了不同浓度锌(Zn)对镉(Cd)胁迫下马蔺(Iris lacteavar. chinen-sis)生长、Cd积累及抗氧化酶活性等的影响.结果表明:加入1~100mg.L-1Zn后,Cd胁迫下马蔺地上部Cd含量变化不大,而地下部Cd含量显著增加并呈先增后降的趋势;1mg.L-1Zn处理下马蔺地下部Cd含量最高,比对照显著增加51.4%;Zn浓度高于1mg.L-1后Cd含量均出现不同程度的下降,但仍高于对照.与单独Cd处理(10mg.L-1)相比,添加低浓度Zn(1~10mg.L-1)后,马蔺地上部生物量和叶绿素含量呈增加趋势,丙二醛(MDA)含量降低;在10mg.L-1Zn处理下,叶绿素a、b含量达到峰值,分别增加5.21%和22.27%,MDA含量降低25.46%,表明低浓度Zn缓解了Cd对马蔺的毒害.随Zn浓度的增加,Zn对Cd毒害的缓解作用逐渐降低,当溶液中Zn达到一定浓度(100mg.L-1)时,马蔺毒害加重,其生物量、叶绿素含量均下降,MDA含量显著增加.在试验胁迫浓度范围内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性始终呈增加趋势,表明马蔺在受到Cd胁迫及Cd-Zn共存的条件下SOD和POD起着重要的抗氧化保护作用.     

Pb和Cd单一及复合胁迫条件下溪荪(Iris sanguinea)生长及金属离子积累特征分析

采用水培法,对Pb和Cd单一及复合胁迫(500 mg·L-1Pb、25 mg·L-1 Cd、500 mg·L-1pb-25 mg·L-1Cd)条件下溪荪(Iris sanguinea Donn ex Horn.)幼苗不同部分的生长及Pb、Cd、Zn、Cu、K和Na积累状况进行了研究.结果显示:在Pb单一胁迫条件下,溪荪幼苗地下部分干质量较对照降低了18.2％,地上部分干质量和耐性指数均与对照无显著差异;在Cd单一胁迫条件下,地下部分与地上部分的干质量较对照分别降低了16.4％和14.1％,耐性指数降低了7％;在Pb-Cd复合胁迫条件下,溪荪幼苗不同部分的干质量以及耐性指数均与对照无显著差异.在Pb单一及Pb-Cd复合胁迫条件下,幼苗不同部分的Pb含量均明显高于对照,Pb单一胁迫处理组幼苗地上部分和地下部分的Pb含量分别比Pb-Cd复合胁迫处理组高19.8％和16.0％.在Cd单一及Pb-Cd复合胁迫条件下,幼苗不同部分的Cd含量均明显高于对照,Pb-Cd复合胁迫处理组幼苗地上部分和地下部分的Cd含量分别为Cd单一胁迫处理组的2.02和5.74倍.经Pb和Cd单一及复合胁迫后,幼苗不同部分的Zn、Cu和Na含量均明显高于对照,而K含量则低于对照;地上部分的Zn、K和Na含量均高于地下部分,但Cu含量在幼苗不同部分的变化趋势则有所不同.比较结果表明:Pb-Cd复合胁迫对溪荪幼苗的Pb积累有促进作用、对Cd积累有抑制作用,表现出拮抗作用;溪荪对Pb胁迫的耐性相对更强,对Pb和Cd及其他金属元素有一定的积累能力,可用于Pb污染环境尤其是湿地Pb污染环境的修复.     

马蔺根系响应Cd胁迫的miRNA高通量测序分析

为了解Cd胁迫下马蔺﹝Iris lactea var. chinensis ( Fisch.) Koidz.〕根系miRNA的表达模式,采用高通量测序法对100μmol·L-1 Cd胁迫0(CK)和24 h(Cd)后马蔺根系的sRNA文库(分别为CK和Cd文库)进行分析,筛选出显著差异表达的miRNA,并对这些miRNA的靶基因功能进行预测;在此基础上,采用qRT-PCR技术对部分miRNA及其靶基因的表达模式进行验证。结果表明：在CK和Cd文库中,未注释的sRNA序列较多,分别占各自sRNA特异序列总数的86.4%和80.5%;在已注释的sRNA序列中,miRNA所占比例最低(分别为0.3%和0.5%),而rRNA所占比例最高(分别为9.4%和11.8%);2个文库中的sRNA长度主要为21~24 nt,且均以21 nt为最多。从Cd胁迫下马蔺根系sRNA中共筛选出32个显著差异表达的miRNA,其中20个miRNA表达量下调(分别属于miR165、miR166、miR167、miR168、miR390和miR396家族),12个miRNA表达量上调。功能预测结果表明：这些miRNA靶基因的功能主要集中在生物学过程、细胞组分和分子功能3个方面;而从KEGG通路富集分析看,富集在核糖体、氨基酸生物合成和碳代谢3个通路上的差异表达miRNA的靶基因数分别为122、88和82个。 qRT-PCR验证结果表明：在CK和Cd文库间,11个差异表达miRNA及8个靶基因的相对表达量均有显著差异(P<0.05);其中,11个miRNA相对表达量的上调和下调趋势与上述筛选结果一致,并且miRNA相对表达量上调时,其靶基因的相对表达量下调,反之亦然,说明Cd胁迫条件下马蔺根系的miRNA负调控其靶基因的表达,并且这些靶基因主要参与编码转录因子、HD-ZIP蛋白和信号蛋白等过程。     

德国鸢尾对Cd胁迫的生理生态响应及积累特性

通过盆栽研究了Cd胁迫下德国鸢尾的生长状况、生态效应、生理特性及吸收和富集Cd的能力.结果表明:德国鸢尾对小于5 mg/kg的Cd有较强的耐性,适用于城区土壤修复;Cd浓度大于5 mg/kg时抑制德国鸢尾生长,降低了其生态效应.随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系活力、叶绿素含量和含水量逐渐降低,游离脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,细胞膜透性逐渐升高.Cd在德国鸢尾体内分布为根系＞地上部分,随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系和地上部分Cd积累浓度逐渐升高、富集系数和转运系数逐渐降低;Cd浓度为20 mg/kg时德国鸢尾对Cd的积累量最大,为2.122 mg/plant.     

外源水杨酸对镉胁迫下两种菊芋品系幼苗的缓解作用

研究了不同浓度Cd(0、50、100 μmol·L-1)及水杨酸(SA)(0、10、100和1000μmol·L-1)处理下2种菊芋(南芋5号和南芋2号)的生物量变化情况,测定了叶片色素(叶绿素和类胡萝卜素)含量及光合作用参数,并比较了2种菊芋对Cd的吸收转运差异性.结果表明:外源SA处理不同程度地缓解了Cd对菊芋幼苗生长的毒害效应,提高了色素含量,改善了光合作用参数,增大了Cd的生物富集系数(BCF)和转运系数(TF),与此同时减少了植株不同器官对Cd的累积量,但最佳SA浓度因品种及器官不同而有所区别.研究表明,适当浓度的SA处理可以有效增强2种菊芋对Cd的耐性.