EGTA对Cd胁迫下蓖麻Cd积累和营养元素吸收的影响

以‘淄蓖麻5号’蓖麻品种为材料,通过盆栽试验研究了重度Cd土壤污染（100 mg·kg^-1）条件下,不同浓度（0、0.5、1.0、2.0 mmol·kg^-1）外源螯合剂——乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)对蓖麻植株生长、Cd积累和营养元素吸收的影响,探讨外源螯合剂调控Cd污染土壤上植物生长和修复效应。结果显示：（1）在Cd胁迫下,土壤中外源添加0.5~2.0 mmol·kg^-1EGTA使蓖麻根系鲜、干重比不添加EGTA对照不同程度降低,但植株总干重没有受到显著影响。（2）外源EGTA能有效促进Cd从蓖麻根部向地上部的转移,2.0 mmol·kg^-1的EGTA处理使蓖麻叶片Cd 含量显著增加了41.34倍;与不添加EGTA对照相比,外源EGTA处理蓖麻叶片中Cd积累量随添加EGTA的浓度增加而显著大幅度增加14.0~45.6倍,占相应植株总积累量的36.89%~58.63%,而茎中Cd积累量增加幅度较小,根中Cd积累量则显著降低。（3）Cd胁迫条件下,外源EGTA对蓖麻各器官矿质元素含量的影响不一,EGTA促进K向蓖麻地上部的转运,同时抑制Mg向植株地上部转运;随土壤添加的EGTA浓度提高,蓖麻植株对Ca吸收表现为低促高抑,叶片Zn含量和植株Cu含量逐渐增加,叶片和根系Fe含量及植株各器官Mn含量显著增加。与无Cd胁迫对照相比,EGTA在提高植株Cd积累的同时,降低了根系对K的吸收。研究表明,Cd胁迫显著抑制了蓖麻植株的生长,适宜浓度的外源EGTA对Cd的这种抑制有显著的缓解作用;外源EGTA改变了Cd在蓖麻根、茎、叶中的积累分布情况,提高了Cd从根系向地上部,尤其是向叶片的转移能力,从而强化了蓖麻对Cd污染土壤的修复效率;在采用EGTA强化植物修复Cd污染土壤时,应适量增施K肥以保证植株的正常生理代谢。     

镉（Cd）胁迫下蓖麻蛋白质组学筛查及RcBSK7抗性功能研究

为揭示蓖麻(Ricinus communis)植株响应重金属镉(Cd)胁迫相关机制,筛选出蓖麻中参与Cd胁迫的抗性基因。本研究通过观察种子发芽及植株生长状态,最终确定以水处理的蓖麻植株为对照,研究其在3种剂量(300、700、1 000 mg·L^-1)Cd胁迫处理下的反应机制,以期为揭示蓖麻响应Cd胁迫的防御和解毒机制提供新思路。利用差异蛋白质组学分析蓖麻在Cd胁迫下的网络调控机制,即随着Cd胁迫浓度的增加,蓖麻植株分别通过阻隔根系对重金属Cd的吸收、提高自身抗氧化能力、抑制Cd²⁺运转以及诱导细胞程序性死亡等防御解毒过程以抵抗Cd胁迫损伤。根据组学分析结果筛选出差异显著基因RcBSK7,通过在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中进行功能验证可知,该基因对提高蓖麻对Cd耐受性具有重要的作用。本研究增强了对蓖麻植株在3种Cd胁迫下多样性和复杂性的认识,为耐Cd基因鉴定和土壤中重金属污染修复提供了有价值的理论依据。     

Cd胁迫下黄菖蒲幼苗根系生长与Cd积累的研究

采用水培法研究了Cd胁迫对黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）幼苗根系生长和Cd含量的影响,用透射电镜观察了Cd胁迫对根尖细胞亚显微结构的影响并确定了Cd沉积部位。结果表明,10mg·L^-1 Cd处理对黄菖蒲幼苗根系的生长有一定促进作用,根毛数量及不定根上侧根的数量、密度和长度均高于对照;Cd浓度高于25mg·L^-1时,根系的生长发育受到抑制,上述指标均显著低于对照。用10～40mg·L^-1 Cd处理后,黄菖蒲幼苗不定根上侧根中的Cd含量均显著高于未长侧根的不定根和去掉侧根的不定根（P〈0．05）,说明不定根上的侧根对Cd沉积有重要作用。100mg·L^-1 Cd处理能导致根尖细胞质浓缩、质壁分离和液泡变大,且大量Cd颗粒沉积在细胞壁上和细胞间隙中,表明细胞壁和细胞间隙对Cd的沉积作用可能是黄菖蒲幼苗耐Cd胁迫的重要机理之一。     

外源有机酸对镉胁迫下秋华柳镉积累特征的影响

为探究外源有机酸在加强秋华柳(Salix variegata Franch.)镉积累效率中的应用潜力,采用营养液培养方法,研究了5种100μmol/L外源有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸)对50μmol/L Cd胁迫下秋华柳生长适应性及Cd积累特征的影响,并通过化学平衡程序VISUAL MINTEQ v3.0计算溶液中不同化学形态Cd(游离态和螯合态Cd)的含量。结果表明:柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸的添加有效缓解了Cd对秋华柳的毒害,明显促进了秋华柳的生长。除草酸处理组外,其余4个有机酸处理组培养液中游离Cd~(2+)含量均得到较大提升,显著促进了秋华柳对Cd的吸收。柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸的添加显著提高了秋华柳植株的Cd积累量,分别是未加入有机酸Cd处理组的210%、190%、190%和178%。外源有机酸的施加提高了介质中游离Cd~(2+)的含量,并通过与重金属的络合等作用提升了植株对Cd的吸收和积累能力。但不同有机酸对秋华柳Cd积累特征的影响差异明显,柠檬酸加入后通过提高秋华柳根生物量和根中Cd含量,显著增加了根系Cd积累量;酒石酸、苹果酸和琥珀酸的应用则明显提高了秋华柳地上部分Cd积累量。因此,外源酒石酸、琥珀酸和苹果酸的应用可提高秋华柳地上部分的Cd积累效率,更有利于对Cd污染土壤的修复。     

石墨烯溶胶对NaCl胁迫下蓖麻种子萌发的影响

石墨烯具有独特结构和优异性质,在众多领域得到了广泛应用.为了研究石墨烯溶胶对蓖麻种子萌发的影响,以淄蓖3号为材料,研究不同浓度NaCl胁迫下,0.5 mg/L和2 mg/L石墨烯溶胶对蓖麻种子萌发的影响.结果表明,盐胁迫下添加两种浓度石墨烯溶胶能够显著地提高蓖麻种子在NaCl胁迫下的发芽率,且2 mg/L石墨烯可以促进...     

Cd胁迫下苎麻的生长响应与富集、转运特征研究

通过盆栽试验,分析了苎麻湘苎三号在Cd胁迫下生长响应及其富集、耐性和迁移特征.结果表明,低浓度Cd处理(≤100mgmg·kg^-1)能促进苎麻生长发育,株高、茎粗、有效分蘖数和生物量都有所增加,以50mg·kg^-1胁迫处理最佳;此后则随处理浓度增加抑制效应越明显,到500mg·kg^-1时,各营养生长指标较对照显著减少,但仍生长较好,表明苎麻对重金属Cd胁迫具有很强的耐性.地下部与地上部Cd含量随处理浓度提高而增加,至500 mg.k g-1浓度时达最高值,分别为221.95mg.kg-1和390.61mg·kg^-1.苎麻Cd富集系数和转运系数分别为0.47～1.10和0.57～0.94.因此,苎麻不属于Cd超富集植物,而只是Cd富集植物,鉴于其具有根系发达、保水固土能力强和地上部生物量大等特点,苎麻是目前重金属Cd污染修复较理想的植物.     

氯化钙对互花米草镉积累及胁迫的影响

采用蛭石盆栽试验研究了低、中、高浓度CaCl2对互花米草Cd积累与胁迫的影响.结果表明,在200 μg·g-1CdCl2浓度下,互花米草的株高、分蘖数、过氧化氢酶活性、地上和地下部分干重都有所降低,脯氨酸含量显著升高;在200 μg·g-1CdCl2浓度下添加CaCl2以后,随着CaCl2浓度的增加,互花米草的株高、分蘖数、地上干重、地下干重和过氧化氢酶活性呈现先增长后降低的变化,说明一定的Ca浓度增加了互花米草耐受Cd的能力.与单独CdCl2胁迫相比,CaCl2的添加降低了互花米草脯氨酸含量,缓解了重金属Cd对互花米草的毒害作用.互花米草体内的Cd主要积累在地下部分,随着CaCl2浓度的增加,互花米草地上和地下部分Cd含量及转运系数均显著升高,说明CaCl2对Cd有一定的活化作用,能够提高互花米草对重金属Cd的吸收积累和向地上部分的转运能力.     

Pb、Cd污染胁迫对大羽藓超微结构的影响

大羽藓在Ph、Cd溶液中培养7d后,观察其超微结构的变化发现：Pb、Cd胁迫使得细胞的超微结构遭到破坏,如叶绿体的外膜破裂,不连续,甚至完全消失;类囊体片层膨胀,或高浓度培养中叶绿体完全解体;线粒体外膜断裂或消失;细胞核被膜破坏,染色质凝聚,核质解体。仅在Cd100mg／L的培养中观察到内质网断裂呈片段状。同时在Pb的培养中发现了大量的黑色颗粒,而在Cd的培养中却未发现。     

Cd胁迫对杂交水稻及其亲本叶片丙二醛含量的影响

以15份杂交水稻及其亲本为材料,采用水培试验研究了不同Cd2＋浓度胁迫对水稻叶片丙二醛（MDA）含量的影响。结果表明：（1）在不同Cd处理水平和生育时期,保持系叶片MDA含量存在差异,如D83B叶片MDA含量各处理显著高于对照（p〈0.05）,MDA积累水平较高,受到Cd严重胁迫,而Ⅱ-32B在两个生育时期受低Cd浓度的影响不大,与对照差异不显著,且随着Cd浓度的增大,MDA含量均表现出较低的MDA积累水平,因此保持系Ⅱ-32B是一种较好的保持系材料。（2）Cd胁迫对恢复系各材料叶片MDA的影响不同,其中以R527、R498叶片MDA积累最明显,孕穗期和灌浆期各处理均显著高于对照,其余恢复系材料受不同Cd2＋浓度的影响,MDA积累不稳定。（3）同一保持系（Ⅱ-32B）与不同恢复系（R498、R549、R892）组合配制的3个杂交稻叶片在MDA含量的增加幅度上表现不同,其中Ⅱ优498、Ⅱ优892受Cd影响较小,无论在孕穗期还是灌浆期叶片MDA含量增幅相对较小,而Ⅱ优549受Cd严重胁迫,各处理均显著高于对照,MDA积累增幅最大。（4）同一恢复系（R498）与不同保持系（Ⅱ-32B、D62B）配制的杂交稻叶片MDA含量亦不同,如D优498仅在孕穗期低浓度下MDA较对照有所降低,其余各处理MDA均积累较多,而Ⅱ优498MDA含量随着Cd浓度的增加,MDA增幅相对较小,可见水稻亲本对子代MDA的积累存在差异,可根据优良亲本,寻找优势组合,培育出抗Cd性强的杂交水稻。     

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.     

羽衣甘蓝对镉的耐性和富集特征研究

以观赏绿化植物羽衣甘蓝(Brassica oleracea L.var.acephala DC.)为试验材料,采用盆栽试验,研究其对镉的耐性和富集特征,探讨羽衣甘蓝对镉污染土壤生物修复的可行性。结果显示:(1)随着镉处理浓度的增加,羽衣甘蓝干重呈先升高后降低的趋势,20~80mg·kg-1镉处理能促进植株的生长,100~120mg·kg-1镉处理虽然显著抑制了根系的生长,但是促进了地上部的生长,整体而言对全株生长无明显影响,表明羽衣甘蓝对镉有较强的耐性,且地上部的耐性高于根系。(2)所有镉处理下,羽衣甘蓝叶片的SOD、POD和APX活性较高,MDA含量和电解质渗漏率与对照无差异;而镉处理浓度高于80mg·kg-1时,根系的SOD、CAT和APX活性显著降低,MDA含量和电解质渗漏率显著升高,引起严重的膜脂过氧化伤害,这可能是羽衣甘蓝地上部的镉耐性高于根系的原因之一。(3)羽衣甘蓝地上部的镉含量高于根系,且随着镉处理浓度的增加均逐渐增加,在镉处理浓度为120mg·kg-1时达到最大值,分别为50.15mg·kg-1(根系)和52.01mg·kg-1(地上部);植株对镉的转运系数大于1,地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为每株343.19μg。研究表明,羽衣甘蓝对镉有很强的耐性和富集、转运能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物资源。     

蓖麻RcMsc2基因功能分析

G2/有丝分裂特异性细胞周期蛋白 2(G2/mitotic-specific cyclin-2,Msc2)作为高等植物应对逆境胁迫的关键调控蛋白,参与多个抗逆境胁迫的应答。为探究RcMsc2基因的功能,该研究从蓖麻叶片组织中成功克隆了RcMsc2,并利用生物信息学分析RcMsc2蛋白的结构和潜在功能,同时借助qRT-PCR方法分析RcMsc2基因的组织表达特性和非生物胁迫表达特性。结果表明:(1)RcMsc2基因位于蓖麻第5号染色体长臂,该基因的CDS(coding sequence)区是1 299 bp,编码432个氨基酸。(2)RcMsc2蛋白拥有细胞周期(cyclin)家族特征结构域,是一个不稳定酸性亲水蛋白,无跨膜域和信号肽,相对分子量为49.38 kD。(3)RcMsc2蛋白质的二级、三级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。(4)RcMsc2蛋白与麻风树和巴西橡胶树的CYCB2蛋白的序列同源性最高,且同被聚为Group Ⅱ。(5)35S-RcMsc2-GFP融合蛋白定位于细胞核。(6)RcMsc2基因在蓖麻的所有组织中均有表达且主要在根和茎中发挥作用; 非生物胁迫分析表明RcMsc2基因可以被脱落酸(abscisic acid, ABA)、盐、干旱和低温处理诱导表达,并且RcMsc2基因对低温胁迫的响应最敏感。综上表明,该研究较全面地分析了RcMsc2基因的结构特征、系统进化和表达模式,为揭示RcMsc2基因在蓖麻的生长发育和应答冷胁迫过程中的功能提供了理论参考。     

箭舌豌豆根系抗坏血酸及相关酶对镉胁迫的响应

以箭舌豌豆(Vicia sativa L.)品种L3(耐镉)和ZM(镉敏感)为材料,研究了不同程度镉胁迫下箭舌豌豆幼苗根系抗坏血酸(AsA)含量、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)同工酶活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)同工酶活性以及APX基因表达的变化。结果显示:(1)2个箭舌豌豆品种根系AsA和脱氢抗坏血酸(DHA)含量在镉胁迫下显著升高;AsA/DHA比值在镉耐性品种L3中显著升高,在敏感品种ZM中显著下降;相同镉处理浓度下,L3根系AsA含量和AsA/DHA比值显著大于ZM。(2)2个品种根系DHAR的活性电泳共显示4条同工酶条带,它们的活性均随镉处理浓度的升高而升高;其中DHAR1只在L3显示,DHAR4只在ZM显示;相同镉处理浓度下,品种L3的DHAR的总活性大于品种ZM。(3)2个品种根系APX的活性电泳共显示11条同工酶条带,其中的APX1、2、4仅在敏感品种ZM中受镉胁迫诱导,APX 8在耐性品种L3中受到比敏感品种ZM更显著的诱导;克隆得到1个箭舌豌豆APX基因,荧光定量RT-PCR结果显示该基因的转录在L3和ZM根系均受镉处理诱导。研究表明,镉胁迫下2个箭舌豌豆品种根系AsA含量,AsA代谢相关酶DHAR和APX的活性以及APX的转录水平均显著升高;镉耐性品种L3较敏感品种ZM能更有效地促进AsA循环,维持更高的AsA水平,从而更有效地缓解镉胁迫诱导产生的氧化胁迫,这可能是L3较ZM具有更高镉耐性的重要机制之一。     

施氮对镉胁迫下山杨幼苗叶片氮磷钾吸收及镉积累量的影响

为探究山杨在重金属镉胁迫与增施外源氮复合处理条件下的生长及元素积累差异,该研究以山杨幼苗为材料,通过盆栽实验研究在重金属镉(Cd)胁迫下增施外源氮(N)对其形态、叶绿素、淀粉和可溶性糖含量、叶片中全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)以及Cd含量的影响。结果表明：(1)单独Cd处理显著抑制山杨幼苗的叶片宽度和茎粗;施加外源N能够缓解Cd胁迫对植株的毒害,其叶长、叶宽和茎粗较单独Cd处理显著增加。(2)单独Cd处理后山杨叶片的叶绿素含量和淀粉含量均比对照显著下降,而其可溶性糖含量显著增加;与单独Cd处理相比,Cd+N复合处理后山杨的叶绿素含量显著增加,淀粉含量却显著下降,而可溶性糖含量略有降低。(3)与对照相比,单独Cd处理后,山杨叶片全N含量显著下降,全P含量显著增加;单独N和Cd+N复合处理后叶片全N含量均显著增加,全P含量均显著下降;全K含量在各处理下均无显著差异。(4)在Cd胁迫下山杨幼苗叶片的Cd含量比对照极显著增加,且Cd+N复合处理后叶片的Cd含量约是单独Cd处理的2倍。研究认为,增施氮素处理可显著提高山杨幼苗对镉胁迫环境的适应能力以及叶片对镉的富集能力。     

土壤不同镉水平对马缨丹生长及其抗氧化酶活性的影响

采用盆栽试验方法,分别设置0(对照,不添加镉)、30、60、90、120、150、180、210mg·kg-1共8个土壤镉处理水平,研究土壤不同镉水平对马缨丹(Lantana comara L.)生长及其抗氧化酶活性的影响,以探讨马缨丹对镉胁迫的生理响应机制。结果显示:(1)随着土壤镉处理浓度的升高,马缨丹干重呈先升高后降低的趋势,30mg·kg-1镉处理能促进植株的生长,而浓度高于60mg·kg-1时显著抑制马缨丹的生长。(2)马缨丹叶片和根系中O-·2产生速率、H2O2和MDA含量及电解质渗漏率均随土壤镉处理浓度的升高和胁迫时间的延长逐渐升高,胁迫90d时,叶片和根系中O-·2产生速率、H2O2和MDA含量及电解质渗漏率分别在镉浓度高于60和30mg·kg-1时显著低于对照。(3)叶片和根系抗氧化酶SOD、POD、APX和CAT活性随着土壤镉处理浓度的增加大体呈先升高后降低的趋势,并在镉浓度分别高于90和60mg·kg-1时,叶片和根系抗氧化酶活性显著低于对照。研究表明,低浓度镉处理土壤能促进马缨丹植株生长,而高浓度镉处理土壤显著降低了马缨丹体内抗氧化酶活性,导致活性氧大量积累,引起严重的膜脂过氧化伤害,从而显著抑制马缨丹植株的生长。     

鬼针草(Bidens pilosa L.)对镉污染农田的修复潜力

为探究富集植物鬼针草对镉(Cd)污染农田土壤的修复潜力,通过野外调查,原土盆栽试验和田间试验,测定鬼针草及其根系土壤Cd含量,计算鬼针草的富集系数和去除率。结果表明,野外调查中不同铅锌矿区生长的鬼针草叶片中Cd含量最大值为53.3 mg/kg。盆栽试验中,低浓度Cd土壤处理(T1),鬼针草地上部Cd的富集系数为4.70,转运系数1.59,大于1。高浓度Cd土壤处理(T2 13.4 mg/kg),其地上部Cd积累量达到43.1 mg/kg,其地上部Cd富集系数为3.51。鬼针草对Cd表现出稳定的积累特性。田间试验小区中,土壤Cd含量均值为2.66 mg/kg,鬼针草中地上部Cd含量均值为10.9 mg/kg,富集系数为4.16,使用鬼针草修复Cd污染土壤每公顷地种植一茬鬼针草的去除率为4.3%—6.2%。使用富集植物鬼针草修复农田Cd污染具有较好的工程应用前景。     

青稞HvBAS1基因的克隆及表达分析

细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族,其中CYP734A亚家族成员广泛参与植物激素油菜素类固醇(BRs)的失活。该研究以青稞农家品种‘肚里黄’幼苗为实验材料,通过人工合成激素24 表油菜素内酯(24 eBL)和BRs合成抑制剂油菜素唑(BRZ)处理,分析BRs对青藏高原特色作物青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.)的影响;采用RT PCR技术从青稞中克隆HvBAS1基因,并运用实时定量PCR检测其表达特征,为深入分析HvBAS1基因的功能奠定研究基础。结果显示：(1)24 eBL能够显著促进青稞幼苗的生长,而BRZ处理后幼苗长势明显减缓。(2)从青稞中成功克隆到2个与拟南芥BRs失活基因BAS1高度同源的CYP734A亚家族基因,即HvBAS1 1和HvBAS1 2;HvBAS1 1开放阅读框全长1 629 bp,编码542个氨基酸;HvBAS1 2长1 689 bp,编码562个氨基酸,二者氨基酸序列相似性为76.42%;亚细胞定位预测结果显示二者均存在于内质网。(3)实时定量PCR检测发现,青稞HvBAS1 1与HvBAS1 2的表达模式完全不同,其中HvBAS1 1在青稞根中的表达量高于叶中,而HvBAS1 2在叶中的表达量高于根,且随着苗龄的增大,HvBAS1 1在根中的表达呈先升高后降低的趋势,HvBAS1 2在叶片中呈先降低后升高的变化趋势;BRZ处理青稞幼苗后,其HvBAS1 1与HvBAS1 2基因的表达较对照均显著下调,且HvBAS1 2下调更为明显。研究表明,HvBAS1 1和HvBAS1 2很可能都参与了青稞内源BRs的失活,但二者的功能存在差异。     

Micromorphological and chemical characterisation of Stachys recta L. subsp. serpentini (Fiori) Arrigoni in comparison to Stachys recta L. subsp. recta (Lamiaceae)

Stachys recta L. is a very polymorphous species in which numerous subspecies were recognised. S. recta L. subsp. serpentini (Fiori) Arrigoni is a typical endemism growing on serpentine soils in northern Apennines and particularly in Tuscany (Italy). In order to contribute to a better knowledge of this plant and to its differentiation with respect to S. recta L. subsp. recta, the micromorphological characters (non-glandular and glandular trichomes) and the essential oil composition of the two subspecies were investigated. Micromorphological characters were studied using scanning and transmission electron microscopy, while light microscopy was used for histochemical observations. Essential oil analysis was carried out by gas chromatography and mass spectrometry.In the two examined taxa, the morphology and distribution of glandular and non-glandular trichomes, and the different essential oil composition, may be considered distinctive characters at subspecies level. This is consistent with the taxonomic classification considering S. recta subsp. serpentini a subordinate taxon of S. recta.