不同浓度铵态氮对镉胁迫轮叶黑藻生长及抗氧化酶系统的影响

用含有不同浓度NH₄⁺-N (0、0.5、2.0和4.0 mg·L^-1)和10 mg·L^-1Cd的1/10 Hoagland营养液培养沉水植物轮叶黑藻,研究了氨态氮对Cd胁迫下轮叶黑藻的生长及抗氧化酶系统的影响,探讨富营养化污染水体沉水植物退化机理.结果表明,10 mg·L^-1Cd对轮叶黑藻能产生明显的胁迫作用,叶绿素合成量明显降低;超氧化物岐化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性呈先升高后下降的趋势.NH₄⁺-N能加速Cd对植物的胁迫作用,单因子Cd作用3 h时SOD明显升高,而Cd和NH₄⁺-N共同作用0.5 h SOD就明显升高.Cd与NH₄⁺-N共同作用时,相对于叶绿素和蛋白质,抗氧化酶是早期敏感指标,并且SOD比POD更敏感.本试验条件下,NH₄⁺-N与Cd共同作用2 d后,对轮叶黑藻的胁迫作用主要取决于Cd,NH₄⁺-N的作用几乎可以忽略.     

Pb2+胁迫对绿球藻(Chlorococcum sp.)的影响研究

研究了不同Pb²⁺浓度(0.1、1、10、50、100、200、400 mg/L)处理对绿球藻(Chlorococcum sp.)生长、形态结构及生理特性的影响。与对照BG11培养的绿球藻比较,Pb²⁺浓度≤50 mg/L条件下培养的绿球藻细胞壁无明显增厚,色素变化不大;而暴露到Pb²⁺浓度>50 mg/L条件下培养,绿球藻细胞壁明显增厚,蛋白核消失。低浓度Pb²⁺(0.1~10 mg/L)对绿球藻生长基本没有影响;浓度在50 mg/L时,绿球藻仍能维持一定的生长速率;但当Pb²⁺浓度≥100 mg/L时,绿球藻的生长受到显著抑制。绿球藻的Chl a+Chl b以及Chl a含量均随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐减少。绿球藻净光合作用强度随培养基中Pb²⁺浓度的增大而逐渐降低,Pb²⁺浓度≥100 mg/L时净光合作用强度检测不到;当Pb²⁺浓度<50 mg/L时,绿球藻呼吸作用强度逐渐升高,之后呼吸作用强度逐渐降低。在实验的浓度下,绿球藻的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性都随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐增强;过氧化氢酶(CAT)则随Pb²⁺浓度的增大酶活性先升高后降低。当Pb²⁺浓度≤100 mg/L时,绿球藻对Pb²⁺的去除率都在95%以上;之后逐渐降低,浓度到400 mg/L时仍然达56.7%。结果显示,绿球藻是一种耐受Pb²⁺胁迫的藻类,对铅的去除率也高,可以应用于含铅污水的处理。     

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。     

Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累及对种群的影响

重金属的污染及其治理是目前倍受关注的生态学问题之一.甜菜夜蛾是我国长江流域及以南地区蔬菜、棉花等作物上的主要害虫,近几年突发趋势明显.本文以甜菜夜蛾为靶标对象,设计5个浓度(0.3、1.2、4.8、19.2、76.8 mg · kg^-1)重金属Pb²⁺处理,探讨处理后甜菜夜蛾各虫态体内Pb²⁺的积累和排泄,并根据甜菜夜蛾各虫态的生长与存活情况,构建了该虫连续3个世代的种群生命表.结果表明: 取食含有不同浓度Pb²⁺的人工饲料后,各虫态甜菜夜蛾体内Pb²⁺的浓度在同一世代不同处理间存在显著差异,且呈显著的剂量 反应关系.各虫态体内Pb²⁺的浓度基本上随胁迫世代数的延长而增加.受Pb²⁺胁迫后,各虫态体内Pb²⁺的浓度顺序为5龄幼虫＞成虫＞蛹;该虫可通过粪便、预蛹蜕和蛹壳排泄体内部分重金属,且粪便和预蛹蜕中的Pb²⁺浓度远大于蛹蜕中的浓度;根据Pb²⁺不同浓度条件下甜菜夜蛾各虫态的存活率、雌性比和产卵量,构建的种群生命表表明,低浓度Pb²⁺胁迫可促进甜菜夜蛾的种群增长,而高浓度胁迫使种群增长衰退;且随着重金属的持续胁迫,其种群衰退更明显.研究结果为长期、客观评价重金属的危害性以及对重要农业害虫的种群影响提供了借鉴.     

聚苯乙烯微塑料对黑藻生长及生理生化特征的影响

为探讨淡水环境中微塑料的污染对沉水植物产生的生理生化影响,选择典型沉水植物黑藻为供试材料,以粒径3 μm的聚苯乙烯微塑料颗粒(PS-MPs)为外源胁迫污染物,通过添加不同浓度的PS-MPs(5、10、30、50、100 mg·L^-1)设置不同暴露组及对照组,测定沉水植物的株高、生物量、叶绿素含量、抗氧化酶活性、光合荧光参数及荧光成像的变化特征。结果表明: 50～100 mg·L^-1PS-MPs下黑藻的株高显著下降;较低浓度下(如5 mg·L^-1)黑藻的鲜重显著升高,但随着PS-MPs暴露浓度进一步增加,黑藻鲜重降低,干重无显著变化。黑藻叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素a/b均随PS-MPs浓度的增加呈显著下降趋势,叶绿素b无明显变化。PS-MPs处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均随胁迫浓度的增加呈先上升后下降的趋势,叶绿素荧光参数(F_o、F_m、F_v/F_m)均呈下降趋势,而稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Q_p-Lss)总体呈上升趋势,这可能与PS-MPs抑制黑藻PSⅡ反应中心有关。黑藻的荧光成像强度随PS-MPs浓度的增加而降低,在PS-MPs浓度为10 mg·L^-1及以下时,黑藻叶片表现出正常的光合活性;当PS-MPs为30 mg·L^-1及以上时,叶片边缘的光合强度小于茎秆及其周边,叶片呈现发黄、残叶等现象。推测黑藻基本能适应低浓度PS-MPs(0～30 mg·L^-1)的污染水域,而在PS-MPs高于30 mg·L^-1的污染水域中其生长和光合作用将受到抑制。     

Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累及对种群的影响

重金属的污染及其治理是目前倍受关注的生态学问题之一.甜菜夜蛾是我国长江流域及以南地区蔬菜、棉花等作物上的主要害虫,近几年突发趋势明显.本文以甜菜夜蛾为靶标对象,设计5个浓度(0.3、1.2、4.8、19.2、76.8 mg · kg^-1)重金属Pb²⁺处理,探讨处理后甜菜夜蛾各虫态体内Pb²⁺的积累和排泄,并根据甜菜夜蛾各虫态的生长与存活情况,构建了该虫连续3个世代的种群生命表.结果表明: 取食含有不同浓度Pb²⁺的人工饲料后,各虫态甜菜夜蛾体内Pb²⁺的浓度在同一世代不同处理间存在显著差异,且呈显著的剂量 反应关系.各虫态体内Pb²⁺的浓度基本上随胁迫世代数的延长而增加.受Pb²⁺胁迫后,各虫态体内Pb²⁺的浓度顺序为5龄幼虫＞成虫＞蛹;该虫可通过粪便、预蛹蜕和蛹壳排泄体内部分重金属,且粪便和预蛹蜕中的Pb²⁺浓度远大于蛹蜕中的浓度;根据Pb²⁺不同浓度条件下甜菜夜蛾各虫态的存活率、雌性比和产卵量,构建的种群生命表表明,低浓度Pb²⁺胁迫可促进甜菜夜蛾的种群增长,而高浓度胁迫使种群增长衰退;且随着重金属的持续胁迫,其种群衰退更明显.研究结果为长期、客观评价重金属的危害性以及对重要农业害虫的种群影响提供了借鉴.     

不同浓度氨氮对轮叶黑藻的生理影响

在实验室条件下,比较研究了不同浓度（0.5、1、2、4、8、16mg/L）的氨氮（NH4＋-N）对沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）的生理生化影响,测定了黑藻生物量、叶绿素、可溶性糖、蛋白质含量和过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷氨酰氨合成酶（GS）的活性变化。实验结果表明低浓度的氨氮（0.5、1、2mg/L）对轮叶黑藻的生长稍有促进作用,但培养液中氨氮浓度超过4mg/L时,黑藻的相对生长率（R）明显下降,当浓度达到16mg/L时,黑藻在20多天内全部死亡。在低浓度氨氮条件下,黑藻叶绿素和可溶性糖含量随氨氮浓度增加呈上升趋势,当培养液中氨氮浓度超过4mg/L时,叶绿素和可溶性糖含量在第24、32、40天取样时较对照组明显降低。低浓度氨氮处理组（0.5、1、2mg/L）的蛋白质含量先下降后又上升,而对照组的蛋白质含量一直在上升,高浓度氨氮处理组（8、16mg/L）的蛋白质含量则呈明显下降趋势。POD、SOD和GS活性变化趋势基本一致,在高浓度氨氮条件下增加显著,并表现为先上升再下降的格局,在第16天或第24天达到最大值。研究结果提示在富营养化条件下氨氮氨氮条件下增加显著,并表现为先上升再下降的格局,在第16天或第24天达到最大值。研究结果提示在富营养化条件下氨氮浓度的升高将影响其生理功能,过高浓度的氨氮对轮叶黑藻是一种逆境胁迫,可抑制其生长甚至导致植物死亡。轮叶黑藻对氨氮浓度变化虽有一定耐性,但耐性会随时间延长而变弱。     

粗毛栓菌和蜡状芽孢杆菌及其共固定菌对Pb2+的吸附

将粗毛栓菌菌丝球与蜡状芽孢杆菌共固定为共固定菌.以粗毛栓菌菌丝球、蜡状芽孢杆菌和共固定菌为研究对象,测定不同吸附时间、初始pH、吸附剂浓度和Pb²⁺浓度对3种生物吸附剂吸附Pb²⁺的影响,并将3种生物吸附剂吸附Pb²⁺前后的红外吸收光谱进行分析比较.结果表明： 在吸附剂浓度为2 g·L^-1、pH为5.0、Pb²⁺浓度为50 mg·L^-1条件下对Pb²⁺吸附1 h效果良好,其吸附率分别为71.7%、91.0%和96.9%.生物吸附剂红外光谱主要由蛋白质、碳水化合物和含硫、磷酸基团的吸收带组成,表明对Pb²⁺吸附起主要作用的官能团是羟基、羧基、磷酸基和含硫基团.     

稀土元素对短叶对齿藓生理生化的研究

通过测定分析3个主要生理指标过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量和叶绿素含量的变化,研究了短叶对齿藓组培苗在6个不同浓度梯度的轻稀土La³⁺,Ce⁴⁺和重稀土Y³⁺单一元素胁迫下的生理响应和变化。结果如下：（1）短叶对齿藓体内的过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量各处理组均低于对照组;Ce⁴⁺元素在3.55×10^-2 mmol·L^-1时显著提高了POD活性,在7.1×10^-2 mmol·L^-1时显著增加了膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量。表明短叶对齿藓对Ce⁴⁺元素胁迫响应较强;而La³⁺元素各处理浓度间POD的变化较为平缓,胁迫响应较弱;Y³⁺处理居中。（2）较低浓度的La³⁺（1.8×10^-2 mmol·L^-1）和Ce⁴⁺（3.55×10^-2 mmol·L^-1）时显著提高叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量;3种稀土元素在较高浓度时叶绿素的含量均有明显下降。本研究为进一步探明白云鄂博稀土矿区的苔藓植物生长发育受稀土元素的影响奠定了基础。     

硅对镉胁迫下香椿幼苗光合特性和离子吸收的影响

为探究硅对镉胁迫下香椿的缓解机制,以香椿幼苗为材料,采用水培法调查施加不同浓度硅(0、0.5、1.0和2.0 mmol·L^-1)对镉(200μmol·L^-1)胁迫下香椿幼苗的生长指标、渗透平衡、离子吸收、光合特性、抗氧化能力的影响。结果表明：镉胁迫显著抑制香椿幼苗的生长,降低其根系活力、离子含量、光合色素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r);而相对电导率、胞间CO₂浓度(C_i)、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量则显著增加。与单独镉处理相比,施加硅后,香椿幼苗的生长指标、根系活力、铁(Fe²⁺)、锰(Mn²⁺)、锌(Zn²⁺)、铜(Cu²⁺)离子含量、叶绿素和类胡萝卜素含量以及气体交换参数(除C_i)均显著提高,而镉离子(Cd²⁺)...     

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。     

铅、锌及其交互作用对鱼腥草(Houttuynia cordata)叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响

采用营养液培养方法研究铅、锌及其交互作用对鱼腥草叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响。实验结果显示，随着Pb浓度的增加，鱼腥草叶绿素含量逐渐降低但无显著变化。Zn在一定浓度下能提高鱼腥草叶绿素含量，而在高浓度Zn胁迫下，叶绿素含量急剧下降。鱼腥草叶片中SOD、POD和CAT3种酶活性都是随着Pb浓度的增加先上升后下降。随着Zn浓度的增加，SOD和CAT也是先上升后下降，POD则是逐渐上升。Pb—Zn交互作用增加了鱼腥草叶绿素含量，对SOD和POD活性具有抑制作用，对CAT活性影响不明显。同时研究结果还表明，单一Pb、Zn对鱼腥草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响大于Pb、Zn二者的共同作用，其中高浓度Zn对鱼腥草的伤害作用最大，而当溶液Pb处理浓度达到400mg／L时，鱼腥草仍能正常生长，说明鱼腥草具有较强的耐Pb能力。     

外源抗坏血酸对镉胁迫下黑藻抗氧化系统的保护作用

研究了不同浓度抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)对5 mg·L^-1Cd²⁺胁迫下黑藻（Hydrilla verticillata）体内超氧阴离子(O₂^-)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)含量、抗坏血酸和谷胱甘肽(GSH)含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、超氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响.结果表明,与单一Cd²⁺胁迫相比,随着外源AsA浓度的升高,黑藻体内活性氧生成速率逐步降低;抗氧化物质AsA先升后降,GSH缓慢升高;抗氧化酶APX和CAT活性先升后降,POD活性逐步下降,并接近正常状态,对SOD活性影响不大.可见AsA能够有效缓解Cd²⁺对黑藻的毒害,且60 mg·L^-1浓度下的缓解效果最好.     

铅、锌及其交互作用对鱼腥草(Houttuynia cordata)叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响

采用营养液培养方法研究铅、锌及其交互作用对鱼腥草叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响。实验结果显示,随着Pb浓度的增加,鱼腥草叶绿素含量逐渐降低但无显著变化。Zn在一定浓度下能提高鱼腥草叶绿素含量,而在高浓度Zn胁迫下,叶绿素含量急剧下降。鱼腥草叶片中SOD、POD和CAT 3种酶活性都是随着Pb浓度的增加先上升后下降。随着Zn浓度的增加,SOD和CAT也是先上升后下降, POD则是逐渐上升。Pb-Zn交互作用增加了鱼腥草叶绿素含量,对SOD和POD活性具有抑制作用,对CAT活性影响不明显。同时研究结果还表明,单一Pb、Zn对鱼腥草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响大于Pb、Zn二者的共同作用,其中高浓度Zn对鱼腥草的伤害作用最大,而当溶液Pb处理浓度达到400mg/L时,鱼腥草仍能正常生长,说明鱼腥草具有较强的耐Pb能力。     

Enhanced and selective adsorption of Pb2+ and Cu2+ by EDTAD-modified biomass of baker's yeast

Enhanced and selective removal of Pb2+ and Cu2+ in the presence of high concentration of K+, Na+, Ca2+ and Mg2+ were achieved by adsorption on biomass of baker's yeast modified with ethylenediaminetetraacetic dianhydride (EDTAD). The modified biomass was found to have high adsorption capacities and fast rates for Pb2+ and Cu2+, and it also displayed consistently high levels of metal uptake over the pH range from 2.7 to 6.0. From Langmuir isotherm, the adsorption capacities for Pb2+ and Cu2+ were found to be 192.3 and 65.0 mg g(-1), respectively, which are about 10 and 14 times higher than that of the unmodified biomass. Competitive biosorption experiments showed that the co-ions of K+, Na+, Ca2+ and Mg2+ had little effects on the uptake of Pb2+ and Cu2+ even at the concentration of 1.0 mol L(-1). The adsorbed Pb2+ and Cu2+ on the modified biomass could be effectively desorbed in an EDTA solution, and the regenerated biomass could be reused repeatedly with little loss of the adsorption capacity.     

外源钙对黑藻抗镉胁迫能力的影响

以分布广泛的沉水植物——黑藻为实验材料,对比研究了Cd胁迫和施加适宜浓度的外源Ca后,黑藻体内Cd积累、矿质营养、光合色素、可溶性蛋白、渗透调节物质、抗氧化能力以及非蛋白巯基(NP-SH)和植物络合素(PCs)的变化,以探讨Ca缓解水生植物Cd毒害的生理生化机制。结果表明:(1)Cd胁迫使黑藻体内Cd含量极显著增加,并造成明显的矿质营养失衡,主要表现为显著降低了P、K、Fe、Cu、Mn的含量,而外源Ca则削弱了黑藻对Cd的蓄积,并在一定程度上减轻了Cd胁迫所造成的矿质元素失衡;(2)Cd处理使黑藻体内叶绿素含量、叶绿素a/b值和可溶性蛋白含量大幅度下降并显著降低了黑藻的总抗氧化能力(T-AOC)和小分子保护物质[谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)]的含量,而外源Ca延缓了黑藻的失绿症状,促进了可溶性蛋白的合成并提高了黑藻的抗氧化能力;(3)Cd胁迫使黑藻体内脯氨酸积累显著,而外施Ca减缓了其积累;可溶性糖变化趋势与之相反;(4)Cd胁迫诱导了NP-SH和PCs在黑藻体内的大量累积,外源Ca处理后,其增加幅度减小。以上结果说明外源Ca能通过抑制Cd的吸收,促进光合色素、可溶性蛋白和可溶性糖的合成,维持高的总抗氧化能力和抗氧化物质含量以及矿质营养平衡等途径来增强黑藻对Cd胁迫的抗性。     

控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.