Cu^2＋对菱叶片生理指标及超微结构的毒理学效应分析

研究了不同Cu^2＋处理浓度（0、0.002、0.004、0.006、0.008 mmol·L^-1）对菱叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数、膜脂过氧化和抗氧化系统等的影响,并用透射电镜观察了其叶细胞超微结构的变化。试验结果表明：随着Cu^2＋浓度的增加：（1）叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm显著下降,Fo显著上升;（2）活性氧（AOS）产生速率、丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性逐渐升高;超氧化物歧化酶（SOD）、游离脯氨酸（Pro）和可溶性糖含量显著下降;抗坏血酸（AsA）、还原型谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽还原酶（GR）含量呈先升后降趋势,且始终高于对照;（3）电镜观察发现,Cu^2＋对叶片细胞器的超微结构特别是叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤。以上结果表明,本试验过量Cu^2＋的胁迫破坏了菱正常生理生化活动,并造成功能紊乱,最终导致菱的死亡。     

Fe2+、Cu2+、Zn2+对植物生理特性影响的比较分析

以浸水处理为对照系统分析了Fe2+、Cu2+、Zn2+等金属离子对植物胁迫损伤相关的7个生理指标,并应用数理统计学和生物化学的相关原理和方法从氧自由基伤害的角度比较分析了这三种离子处理对植物生理特性的影响。结果表明:不同离子处理由于对植物造成的胁迫损伤不同,因而它们对植物生理特性的影响效应也有明显差异,并且这种差异与其所处理的离子胁迫性质间存在显著的关联性。     

Cd2+胁迫对石龙尾超微结构的影响

以在不同浓度梯度Cd2+溶液中培养48h的石龙尾为实验材料,用透射电镜观察叶细胞超微结构的损伤,结果表明:Cd2+浓度越高,超微结构的损伤越严重。表现为核糖体数目减少;高尔基体膨胀或消失;线粒体出芽或破裂;质膜收缩产生质壁分离,胞间连丝断裂;叶绿体膨胀,类囊体解体,进而影响了细胞的整体功能,造成细胞损伤乃至死亡。     

Cu2+对铜锈微囊藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用浮游植物荧光仪（Photo-PAM）研究了不同Cu²⁺浓度处理不同时间（12、24、48、72、96 h）对铜锈微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长及叶绿素荧光特性的影响。结果表明:在一定时间（96 h）内,低浓度Cu²⁺(1μmol·L^-1)处理的铜锈微囊藻的藻细胞密度以及PSII最大光合效率（Fv/Fm）、PSII实际光合效率（ΦPSII）、光能利用效率（α）与对照相比变化不显著,最大电子传递速率（Pm）显著下降;高浓度Cu²⁺(2、4、6、8μmol·L^-1)处理下,藻细胞密度及Fv/Fm、ΦPSII、α、Pm随着Cu²⁺浓度的加大和胁迫时间的延长均显著降低,浓度为6、8μmol·L^-1 Cu²⁺处理48 h,铜锈微囊藻Fv/Fm、ΦPSII、α、Pm的测得值为0。可见,高浓度Cu²⁺(≥2μmol·L^-1)处理极大地影响铜锈微囊藻的生长及叶绿素荧光特性,胁迫作用显著。     

Cd2+、Hg2+对菱幼苗生长及其超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性的影响

利用不同浓度Ｃｄ＾２＋、Ｈｇ＾２＋处理菱幼苗,研究重金属离子对菱生长、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）活性的影响,比较了Ｃｄ＾２＋、Ｈｇ＾２＋对同一植物的毒性差异,Ｃｄ＾２＋、Ｈｇ＾＾２＋各处理浓度与均抑制菱幼苗生长,使叶绿素含量下降,Ｃｄ＾２＋的抑制作用比Ｈｇ＾２＋的作用明显。Ｃｄ＾２＋、Ｈｇ＾２＋对ＳＯＤ、ＰＯＤ活性有不同的影响效果;Ｃｄ＾２＋处理最艉地ＳＯＤ、ＰＯＤ活性升高,但     

Cu2+胁迫对2种速生柳幼苗生长及生理特性的影响

以营养溶液中培养的‘苏柳172’(Salix jiangsuensis CL J-172)和垂柳(Salix babylonica Linn)幼苗为材料,分析它们在不同浓度Cu2+溶液(0、20、40、80、100、200、300μmol.L-1)下的生长以及部分生理指标的变化,以明确2种速生柳树用于植物修复的潜力。结果显示:2种柳树幼苗的生物量、叶片色素含量、根系活力以及根系形态的各指标都随Cu2+浓度的增加而显著降低。它们叶片SOD和POD活性以及脯氨酸含量随Cu2+浓度的增加呈先上升后下降的趋势,‘苏柳172’和垂柳中SOD活性在Cu2+浓度为20μmol.L-1时最大,其POD活性分别在Cu2+浓度为100和40μmol.L-1时达到最大,而其脯氨酸含量在Cu2+浓度为200μmol.L-1时达到最大。可见,2种柳树生长均受到Cu2+胁迫的抑制,它们能够在一定程度上通过增加保护酶活性和脯氨酸含量来提高对Cu2+的耐受性,且‘苏柳172’对Cu2+的忍耐力强于垂柳。     

外源脯氨酸（Pro）对茶菱抗Cd2+胁迫能力的影响

以高等水生植物茶菱（Trapella sinensis Olive）为材料,研究了外施不同浓度的脯氨酸（Pro）对Cd²⁺毒害的缓解效应。结果表明,茶菱体内Pro含量在单一Cd²⁺毒害下明显增加,外施Pro后,显著降低;叶绿素和可溶性蛋白含量在单一Cd²⁺毒害下大幅下降,外施Pro后,失绿症状有所减轻;保护酶（SOD、CAT、POD）系统在单一Cd²⁺毒害下比例失调,平衡被打破,活性下降,外施Pro后,SOD、POD活性较对照升高,CAT持平,其比例维持在正常范围内;O^－₂产生速率在单一Cd²⁺毒害下大大加快,外施Pro后,其产生速率恢复正常水平;丙二醛（MDA）含量在单一Cd²⁺毒害下积累加剧,外施Pro后,积累程度有所降低。因此,外源Pro可以通过减轻叶绿素和可溶性蛋白的降解,促进蛋白合成,减缓MDA积累,降低O^－₂产生速率,增强保护酶活性来增强植物对重金属胁迫的抗性,增强植物对逆境的适应能力。本实验中Pro作用的最佳浓度范围为40~60 mg·L^-1。     

Cu2+、Zn2+、Cd2+对黑水虻幼虫生长的影响及在虫体和虫粪的积累

为研究不同金属离子对黑水虻幼虫生长的影响及在虫体和虫粪中的积累分布规律,通过在黑水虻幼虫饲料中加入不同浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+),分析观测了幼虫增重、虫体和虫粪中金属含量等情况。结果表明,适量的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)可以促进黑水虻幼虫的生长,Zn~(2+)浓度在400 mg/kg时黑水虻幼虫的体重最高。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)在黑水虻幼虫体内和虫粪中的残留随着饲料中Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)浓度的升高而增加。Cu~(2+)、Zn~(2+)在虫体中的残留比例都小于50%,大部分残留在虫粪中,Cd~(2+)在10、20、40 mg/kg处理中虫体的残留比例大于50%,最高达到了91.3%,而在80、160 mg/kg处理中虫体残留量比例小于50%。各重金属在虫粪中的残留主要以残渣态存在,且各形态的含量顺序在高浓度处理中都为残渣态酸溶态水溶态碱溶态。说明饲料中适量金属离子的添加有利于黑水虻幼虫生长,但过量的添加会抑制黑水虻幼虫生长,并造成金属离子的积累。     

重金属Cu2+、Pb2+单因子及联合毒性对泥鳅卵细胞DNA的损伤效应

采用室内暴露试验方法, 研究了不同浓度Cu2+(0.01、0.10、0.25mg/L)、Pb2+(0.05、0.50、0.75mg/L)单因子染毒以及Cu2++Pb2+(0.01 mg/L+0.05mg/L、0.10 mg/L+0.50 mg/L、0.25 mg/L+0.75 mg/L)联合染毒对泥鳅卵细胞DNA的损伤效应, 并以SCGE技术进行检测。结果显示, Cu2+与Pb2+单因子染毒对泥鳅卵细胞DNA的损伤具有较为显著的剂量-效应与时间-效应关系(P0.05)。Cu2++Pb2+联合染毒, 在溶液暴露的0-5d表现为剂量-效应与时间-效应关系(P0.05); Cu2++Pb2+暴露5-10d 则表现出拮抗作用。研究结果显示, Cu2+、Pb2+ 单因子及联合染毒均造成泥鳅卵细胞DNA损伤, 具有基因毒性效应。       

Mg2+和Na+对多核酶系统体外切割反应的影响

为了进一步了解2价Mg^2＋和1价Na+存在与否的情况下,多核酶系统对底物RNA的切割效率,构建了pGEM Coat′A,pGEM Coat′A196Rz 质粒和pGEM MDR1靶质粒．通过用SP6/T7转录试剂盒在体外转录RNA, 在无细胞系统进行切割反应,反应产物通过6％变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,干胶、X光片曝光自显影,利用Image J 生物图像分析软件分析. 结果表明,多核酶系统的切割效率依赖于二价Mg^2＋的浓度,切割产物随Mg^2＋浓度的增加而增加,而且具有反应时间的依赖性. 在Na+浓度低于200 mmol/L且单独存在时,没有切割产物生成．相反,在Na⁺和Mg^2+共存时,表现出Na⁺抑制Mg2+诱导的切割活性,切割效率明显低于Mg²⁺单独存在时的结果.这些结果提示,在生理环境下,Mg²⁺对于多核酶系统对底物的切割反应是必需的,而Na⁺则不是．     

Fe3+对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及荧光特性的影响

为探求适宜雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度和Fe³⁺对藻细胞荧光特性的影响,以BBM为基础培养基,选用EDTA-FeNa(Ⅲ)为Fe³⁺源,设置0、1.79、8.95、17.9、35.8、71.6μmol·L^-16种Fe³⁺浓度梯度,实验测定藻的生长并分析不同Fe³⁺对藻细胞叶绿素荧光和77 K低温荧光等的影响。结果表明:适合雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度为8.95μmol·L^-1,Fe³⁺浓度较高时,雨生红球藻的生长受到抑制,Fe³⁺浓度低于1·79μmol.L^-1将产生低铁限制。W alz-PAM测定数据显示,在铁不足或高铁抑制条件下,雨生红球藻光系统Ⅱ活性明显下降,开放态的反应中心数目减少,光合作用受到抑制。77 K低温荧光光谱显示,在铁不足或高铁抑制条件下,710 nm荧光峰降低,684 nm和694 nm荧光峰相对增强,说明能量在两个光系统分配上发生变化,能量更多的分配给光系统Ⅱ,限制了光系统Ⅰ的活性。在高铁抑制条件下,CP₄₇蛋白荧光峰降低,CP₄₃蛋白荧光峰增强,推测存在D₁蛋白降解。     

Ultrastructural Study of Leaf Cells Damaged from Hg2+ and Cd2+ Pollution in Hydrilla verticillata

Hydrilla verticillata (L. f.) Royle was cultivated in water medium polluted with Hg2+and Cd2+ of different gradient concentrations for 3 days and 6 days respectively. Leaves of H. verticillata lost their green color gradually with the increasing pollutant concentration. Ultrastructural observation showed, at its early stage, dispersion of dictyosomes, disintegration after swelling of endoplasmic reticulum, swelling or vesiculation of thylakoids of chloroplasts and cristae of mitochondria and condensation of chromatin of nucleus. More serious damage was shown in the plant cells with heavier pollution, such as disappearance of ribosomes, agglutination of chromatin of nucleus, dispersion of nucleolus, disruption of nuclear membrane, disintegration of chloroplasts and mitochondria, collapse of plasmodesmata due to plasmolysis, focal dissociation of cell wall and eventually cells death. The results indicated that Hg2+ and Cd2+ might injure all the membranous and non-membranous structures of cells, though there existed different degrees of endurance of cell structures to the poison. The lethal concentration of Hg2+ to cell of H. verticillata ranged from 1 to 2 mg/L, and that of Cd2+ ranged from 2 to 3 mg/L.     

超富集植物对重金属耐受和富集机制的研究进展闫 研 李建平 赵志国 林庆宇(505) 狭叶香蒲吸收Cd2+的动力学特征

采用水培方法,加入Cd2+浓度为0、0.2、0.4、0.6、1、1.2、1.5mg·L-1,分别在4、8、12、24h研究狭叶香蒲幼苗吸收Cd2+的动力学特征。结果表明,狭叶香蒲对Cd2+的吸收基本符合Michaelis-Menten动力学模型。在上述几个时间段中,以0～4h时间段内狭叶香蒲对Cd2+吸收的最大吸收速率Vmax最大,Km最小,α值也最大,此时根系吸收能力最强。随时间的延长(4～24h),Vmax变小,但是净吸收速率V仍在增加。用V-C作图法和L-B作图法求解动力学参数结果差异不大,且两种方法曲线模拟的相关性均较好。     

慈姑(Sagittaria sagittifolia L.)对环境镉胁迫因子的应答

主要研究了水环境中Cd²⁺污染对慈姑(Sagittaria sagittifolia L.)根的毒害影响。结果表明:在Cd²⁺胁迫下,慈姑根出现不同程度的褐变、发黑,生长受到限制;叶和根尖细胞超微结构受损,叶绿体膨大、类囊体排列紊乱、线粒体嵴减少、空泡化、染色质凝集等;根尖细胞在扫描电镜下呈细胞壁增厚、细胞形状扭曲和排列不规则现象。能谱分析结果表明随外界Cd²⁺浓度增大,单个慈姑根尖中的Cd²⁺含量升高,其他营养元素的吸收受到不同程度的影响。Cd²⁺对慈姑的毒害有明显的剂量效应和时间效应。     

汞、铬离子对黄鳝头肾组织结构的影响

采用毒性实验方法,用不同浓度的汞离子(Hg2 )、铬离子(cr6 )分别处理黄鳝(Monopterus albus),经1、2、4、8 d后光镜观察黄鳝头肾组织结构及免疫细胞数量的变化.结果表明,对照组黄鳝头肾实质内未见肾单位结构,主要由淋巴组织、造血组织和血窦构成.淋巴组织主要由淋巴细胞密集排列成淋巴索或聚集成团状;造血组织主要由红血细胞密集排列成细胞索或聚集成团状.淋巴组织和造血组织在头肾实质中各占据一定的区域或相间分布,且分别被血窦所分隔.黑色素巨噬细胞分散于淋巴细胞之间,数量较少,排列较松散,尚未集结成明显的球状体.经两种重金属离子分别染毒后的黄鳝头肾与对照组相比,组织结构表现出相似的变化,即随着重金属离子浓度的增加和染毒时间的延长,头肾组织中的黑色素巨噬细胞聚集形成黑色素巨噬细胞中心,并逐渐增大、增多,最后减少;淋巴组织逐渐松散,排列稀疏混乱,淋巴细胞界限逐渐不清晰,呈退化趋势,数量减少.红血细胞大量破坏,血窦扩张.与Cr6 相比,Hg2 对头肾组织结构的毒性影响更大,病变现象更为明显.     

大豆初生根凯氏带对铜离子的通透性

采用在根内生成有色铜沉淀的方法研究大豆(Glycine max)初生根凯氏带对铜离子的通透性。用真空泵抽取浓度为200 μmol·L^–1 的CuSO₄溶液进入根中, 然后在重力作用下从根基部灌注400 μmol·L^–1的K₄[Fe(CN)₆]溶液, 两种物质在根内相遇即可产生棕色的Cu₂[Fe(CN)₆]沉淀, 根据沉淀的位置来确定铜离子所经过的途径。结果表明: Cu²⁺可以穿过内皮层凯氏带, 在木质部导管壁以及凯氏带至木质部之间的细胞壁处产生棕色沉淀, 侧根发生的部位也产生了大量的沉淀; 当抽取K₄[Fe(CN)₆]溶液后再灌注CuSO₄溶液, 发现Cu²⁺仍然可以穿过凯氏带, 并在凯氏带外侧以及外皮层细胞的细胞壁处产生棕色沉淀。研究结果证明凯氏带并不是一个可以完全阻止离子进出的完美屏障。     

Different Tolerance to Light Stress in NO3−- and NH4+-Grown Phaseolus vulgaris L.

Abstract: NH₄⁺‐grown plants are more sensitive to light stress than NO₃^?‐grown plants, as indicated by reduced growth and intervenal chlorosis of French bean (Phaseolus vulgaris L.). Measuring the time course of F_v/F_m ratios under photoinhibitory light regimes did not reveal any difference in PS II damage between NO₃^?‐ and NH₄⁺‐grown plants, in spite of some indications of higher energy quenching in NO₃^?‐grown plants. Also, a direct action of NH₄⁺ as an uncoupler at the thylakoid membrane could be excluded. Instead, biochemical analysis revealed enhanced lipid peroxidation and higher activity of scavenging enzymes in NH₄⁺‐grown plants indicating that these plants make use of metabolic pathways with stronger radical formation. Evidence for higher rates of photorespiration in NH₄⁺‐grown plants came from experiments showing that electron flux and O₂ evolution were decreased by SHAM in NH₄⁺‐grown plants, and by antimycin A in NO₃^?‐grown plants. Further, the comparison of electron flux and of photoacoustic measurements of O₂ evolution suggested that in NH₄⁺‐grown plants the Mehler reaction was also increased, at least in the induction phase. However, the major cause of N form‐dependent stress sensitivity is assumed to be in the coupling between photosynthesis and respiration, i.e., NO₃^?‐grown plants can utilize the TCA cycle for the generation of C skeletons for amino acid synthesis, thus improving the ATP: reductant balance, whereas NH₄⁺‐grown plants have enhanced rates of photorespiration.