Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓某些生理特性的影响

主要研究了Pb、Cd单一及复合污染对弯叶灰藓外部形态及总叶绿素含量的影响,结果表明:不同浓度的Pb、Cd对弯叶灰藓造成不同程度的伤害,随着Pb、Cd胁迫浓度的增加,弯叶灰藓表现出逐渐严重的伤害症状,总叶绿素的含量也随之下降,并且复合污染效应明显大于单一污染效应。     

Pb、Ni胁迫对大羽藓抗氧化酶系统的影响

研究了Pb、Ni单一及复合胁迫下大羽藓细胞活性氧自由基的累积与清除、光合系统和膜系统的受损情况及其抗氧化酶系统的变化.结果表明：在较低胁迫浓度(Pb<0.1 mmol·L^-1,Ni<0.01 mmol·L^-1)下,大羽藓叶绿素含量具有应激效应,在较高胁迫浓度(Pb>0.1 mmol·L^-1,Ni>0.01 mmol·L^-1)下则具有抑制效应;随Pb-Ni复合胁迫浓度的增加,苔藓活性氧自由基和丙二醛的累积量逐渐增大;大羽藓超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性降低,过氧化物酶活性增加,过氧化物酶在清除Pb、Ni胁迫产生的活性氧自由基的过程中起着重要作用.大羽藓丙二醛含量和过氧化氢酶活性对Pb、Ni胁迫具有浓度依赖性,可以将其作为监测该类重金属污染的生物标志物.     

Cd、Pb复合处理下2种离子在植物体内的分布及其对植物生理指标的影响

以黄反、小麦为试验材料,以Cd、Pb复合浓度进行处理,研究了在不同处理水平下Cd、Pb在2种植物体内的分布,以及2种植物的叶绿素、脯氨酸含量、乙烯释放量的变化。结果表明,Cd、Pb主要累积于植物根部,不同复合浓度处理后,植物叶片中叶绿素含量下降,脯氨酸含量增高,乙烯释放量增加,并存在峰点。不同的植物及不同的浓度组合有着不同的影响,环境中Cd、Pb对植物的影响存在着相互作用。     

镉、铅及其复合污染对油菜部分生理指标的影响

采用盆栽试验的方法研究了土壤外源重金属Cd、Pb及其复合污染对油菜部分生理指标的影响。结果表明：Cd单一处理组中,油菜体内硝酸还原酶活性及根系活力均随Cd胁迫浓度的增加出现不同程度的先升后降的趋势,表明油菜对低浓度的Cd有一定的抵抗能力,但在高浓度的Cd胁迫下则受到伤害;Pb单一处理和Cd+Pb复合处理组中,硝酸还原酶活性及根系活力均随Cd、Pb浓度的增加而降低;Cd、Pb单一处理组中,随Cd、Pb浓度升高,油菜根内游离脯氨酸含量逐渐增加,Cd处理组的脯氨酸含量积累量显著大于Pb处理组,这进一步证实了Cd对植物毒害效应比Pb严重;Cd+Pb复合处理组中脯氨酸含量均高于所有单一处理,表明Cd、Pb复合污染对脯氨酸的积累有促进作用,Pb加强了Cd对植物的毒害,其交互作用机理值得进一步研究。     

水培条件下四种植物对Cd、Pb富集特征

利用水培方法测定了不同浓度下向日葵、蓖麻、紫花苜蓿及芥菜的生物量和植物体内重金属Cd、Pb含量,分析了植物对重金属的富集特征。结果表明:经过5周培养后,4种植物根部与地上部对重金属的富集量随着浓度的增加而增加,Cd浓度为20mg·L-1时,向日葵的根部Cd含量最高,达到237.86mg·kg-1,地上部Cd含量为89.48mg·kg-1;而Pb浓度为200mg·L-1时,芥菜根部对Pb的吸收量较高,达到597.22mg·kg-1,地上部Pb含量最高的则出现在向日葵处理Pb100mg·L-1中,为318.33mg·kg-1。4种植物对Cd、Pb的富集系数随重金属浓度的增加而减小;根部及地上部富集系数与生物量和重金属浓度呈现出一定的相关性;另外,在Cd、Pb复合处理中,一种重金属的存在会在不同程度上影响植物对另一种重金属的吸收。通过比较4种植物根部与地上部的生物量和对Cd、Pb富集特征,认为相对于其他3种植物向日葵对Cd、Pb具有较强的吸收潜力,并可以作为Cd、Pb污染土壤植物修复的备选植物。     

镉、铅及其复合污染对大麦幼苗部分生理指标的影响

以Cd、Pb为胁迫因子,以大麦为试验材料,采用室内培养法,研究了重金属Cd﹑Pb及复合污染不同时间（3、5d）对大麦幼苗叶片部分生理指标的影响。结果表明,随着 Cd﹑Pb及Cd+Pb处理浓度的增加,大麦幼苗叶片中可溶性糖的含量表现为先升后降。在Cd﹑Pb单一处理条件下,不同浓度Cd﹑Pb均可造成叶细胞膜透性增大,叶片的相对电导率和脯氨酸含量上升。不同浓度的Cd+Pb复合处理对叶细胞膜的损伤均大于单一处理,低浓度Cd+Pb（5+50 mg·L^-1）复合处理组的可溶性糖含量比单一处理高。在不同处理时间（3、5d）内,所有Cd+Pb复合处理组叶中脯氨酸含量均高于单一处理组,Cd﹑Pb复合处理对脯氨酸的积累有促进作用。单一处理中Cd对大麦幼苗的毒性比Pb大,而复合处理（Cd+Pb）对大麦幼苗的损伤和毒害作用比单一处理更为严重,其交互作用机理值得进一步研究。     

铅、镉及其复合污染对蚕豆根尖细胞的诱变效应

应用蚕豆根尖微核技术研究了Cd(1mgL^-1～25mgL^-1)、Pb(1mgL^-1～25mgL^-1)及其复合污染对根尖细胞的毒害作用,分析了重金属及复合重金属污染对蚕豆根尖细胞有丝分裂和微核及染色体畸变的影响。结果表明：Cd、Pb及其复合处理对蚕豆根尖细胞有丝分裂及染色体行为存在不同程度的影响。具体表现为：低浓度促进细胞分裂,高浓度则抑制细胞分裂;对染色体畸变的影响表现为：当浓度为1．0mgL^-1时Cd即产生显著效应,而Pb浓度达10．0mgL^-1时,表现出稳定的,强度较大的诱变效应,且随浓度的增加毒害增强。Cd、Pb间存在交互作用,Cd达低浓度时与Pb的交互作用明显而高浓度则不明显,且Cd、Pb间存在部分拮抗作用。     

土壤添加剂对蜈蚣草吸收转运铅、镉的影响

通过盆栽试验研究了磷酸二氢铵、柠檬酸与乙二胺四乙酸(EDTA)对蜈蚣草在Pb-Cd复合污染的2种北方典型土壤(潮土和潮褐土)中吸收转运Pb、Cd的影响。结果表明,EDTA显著提高了蜈蚣草体内Pb的浓度与积累量,其中羽叶的Pb浓度在潮土与潮褐土中分别为对照的33.9和5.97倍,积累量分别为对照的9.22与1.18倍。EDTA也显著提高了蜈蚣草体内Cd的浓度,其中羽叶Cd的浓度分别为对照的9.16和2.40倍;而对Cd的积累无促进作用。磷酸二氢铵与柠檬酸在2种土壤中对蜈蚣草吸收富集Pb、Cd均无促进作用。此外,磷酸二氢铵显著促进了蜈蚣草的生长;而EDTA显著降低了蜈蚣草的生物量。本研究可为蜈蚣草应用于北方Pb-Cd复合污染土壤修复和应用土壤添加剂来提高其修复效率提供理论依据。     

镉胁迫下三种藓类植物的细胞伤害及光合色素含量的变化

采用水培试验研究了不同浓度Cd 胁迫下3种藓类植物的细胞伤害、光合色素含量和Cd 含量的变化,以探讨其对Cd 胁迫的反应敏感性和耐性.结果表明：低浓度Cd （1 mg·L^-1）胁迫显著损伤尖叶拟船叶藓和匍枝青藓叶细胞,3种藓的叶细胞伤害率随Cd 浓度的升高而显著增加,高浓度Cd （100 mg·L^-1）胁迫下的细胞伤害率大小为匍枝青藓>湿地匍灯藓>尖叶拟船叶藓.低浓度Cd 胁迫（1 mg·L^-1）对3种藓类植物的总叶绿素含量无显著影响,随着Cd 胁迫浓度的增加（≥ 10 mg·L^-1）,3种藓类植物总叶绿素含量显著下降,降幅顺序为匍枝青藓>湿地匍灯藓>尖叶拟船叶藓;1和10 mg·L^-1 Cd胁迫对3种藓类植物叶绿素a/b值无显著影响,100 mg·L^-1 Cd胁迫下湿地匍灯藓和匍枝青藓叶绿素a/b值显著下降;Cd胁迫对匍枝青藓类胡萝卜素含量的影响最大,1 mg·L^-1 Cd下其类胡萝卜素含量显著降低.3种藓类植物均能显著地富集Cd,其体内Cd累积量以尖叶拟船叶藓最高,湿地匍灯藓次之,匍枝青藓最少.细胞伤害率、叶绿素和类胡萝卜素含量的变化可用来指示3种藓类植物对Cd胁迫的敏感性差异.尖叶拟船叶藓对Cd胁迫的耐受性最强,湿地葡灯藓和匍枝青藓相对较弱.3种藓类植物对Cd胁迫的耐受性与其体内Cd累积量呈明显的正相关关系.     

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。     

Metallic Elements in Hair as a Biomarker of Human Exposure to Environmental Pollution: A Preliminary Investigation in Hubei Province

Metallic elements in hair were assessed in human subjects randomly sampled from six villages in Hubei province, PR China, known to differ in industrial pollution. Metallic elements assessed included copper, zinc, lead, and cadmium. Subjects sampled included adults and children of both sexes. Soil and rice samples from the villages were also examined for contents of metallic elements. Soil and rice contents of copper, lead, and cadmium were higher in the villages closer to the pollution source (copper smeltery). Hair contents of copper, lead, and cadmium were higher in subjects from the polluted villages compared with subjects from the nonpolluted areas. No differences were found in hair zinc content among the villagers. Cadmium contents in rice and human hair were linearly correlated. For lead and copper a logarithmic relation was found. No difference was found between the two genders with respect to hair metallic contents. With regard to age, hair cadmium content was highest in the older age groups in the polluted villages and may reflect chronic exposure. No other systematic age effects were observed. It was concluded that contents of cadmium, lead, and copper in human hair do reflect the degree of environmental pollution.     

土壤中镉、铅、锌及其相互作用对作物的影响

通过作物盆栽模拟试验(砂壤质褐土、pH值8.2)揭示：土壤中分别施入镉(CdCl2)、铅[Pb(CH3COO)2]或锌(ZnSO4)其影响表现为,植物各器官镉的含量超过对照植物的数倍至500倍。土壤镉浓度<5ppm和<10ppm分别造成某些蔬菜和水稻的污染。铅主要积累在植物根部,土壤铅污染对作物的影响较小。锌主要积累在植物叶片和根部,对水稻产生生长抑制的土壤锌浓度临界值不大于200ppm,此浓度对旱作无影响。土壤中同时施入镉和铅,植物对镉的吸收增加。而土壤中镉的增加却减少了植物体内铅的含量。土壤中由于镉、锌或铅、锌相互作用的结果,水稻对它们的吸收都有增加。在旱地土壤锌浓度的增高,降低了植物对镉、铅的吸收。镉、铅、锌同时施入土壤由于相互作用的结果,除锌之外,植物对镉、铅的吸收有明显下降。评价土壤重金属污染,不仅要看它们的含量及其存在形态,而且要分析它们之间的相互作用(促进或拮抗)特点。     

镉胁迫对小报春幼苗生长及生理特性的影响

该研究采用盆栽控制试验,测定不同浓度(0、5、50、100、150、200 mg/kg)土壤Cd胁迫下小报春幼苗生长及生理生化指标,以探究小报春(Primula forbesii Franch.)对重金属镉(Cd)污染的抗性和敏感性,为新型香花地被植物应用于Cd污染土壤提供理论依据。结果表明:(1)低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫能促进小报春株高和根长的伸长,高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫下株高、根长和生物量明显降低。(2)随Cd胁迫浓度增加,小报春幼苗叶片光合作用、叶绿素含量、SOD和CAT活性先上升后下降,而其超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛含量、叶相对电导率和POD活性持续升高。(3)在Cd胁迫条件下,小报春体内K、Zn含量降低,叶和根中Ca、Mg含量显著增加,体内Cd含量明显升高,且根系Cd含量远远高于叶和叶柄。研究发现,小报春幼苗对Cd胁迫具有一定的耐性,低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫对小报春生长影响较小,但高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫对小报春产生明显的毒害作用,影响其正常生长;小报春可能通过增强体内抗氧化酶系统活性、增加叶和根中Ca、Mg含量和根系截留镉来减轻镉胁迫的伤害,提高自身耐受镉胁迫能力。     

土壤镉胁迫对田七体内镉分布及富集特性影响

田七(Panax notoginseng)是我国的一种传统珍贵的草本药用植物,其重金属污染问题已经引起广泛关注。为了分析田七不同部位对镉毒害的响应,明确不同浓度镉污染对田七体内镉分布的基本特征以及不同部位的富集特性,以揭示镉胁迫对田七不同部位的影响机制及富集转移特性。该研究在"田七之乡"广西靖西市田七园以3年生田七为材料,土培条件下以不施镉处理为空白对照,设置6个镉浓度(5、10、20、30、40、50 mg·kg~(-1))梯度,研究了在不同浓度镉胁迫下田七不同部位镉积累特征以及转移特性。结果表明:在不同器官(叶、茎、剪口、须根、主根)随着镉浓度的增加各器官镉的积累量均显著(P0.05)增加,呈现出正相关关系。田七不同部位镉含量的分布特征表现:空白对照下田七各器官镉累积分布表现为须根剪口主根茎叶;当镉浓度为5、10、20、30、40、50 mg·kg~(-1)时,田七镉分布表现为剪口主根须根茎叶;地下部的镉含量显著高于地上部的镉含量;随着镉浓度的增加,无论地下部生物富集系数还是地上部生物富集系数均表现为逐渐降低的趋势。     

镉胁迫后旱柳转录组变化分析

随着重金属镉(Cd)应用范围的扩大,由此引发的土壤镉污染问题日益严重。以具有植物恢复潜力的旱柳Salix matsudana作为研究对象,探究不同浓度的Cd (2.5 mg/L, 50 mg/L)胁迫后旱柳无性系1 d、7 d和30 d后基因表达与代谢通路的变化。转录组测序结果表明:共获得102 595个非冗余基因(Unigenes),相同浓度不同时间的差异基因总数为26 623个和32 154个;相同时间不同浓度的差异基因总数为8 550个、3 444个和11 428个。从中筛选得到与Cd胁迫响应密切相关的基因25个,其中金属硫蛋白、ABC转运蛋白、锌和锰转运蛋白等基因的表达不仅会随着Cd胁迫浓度变化而且同时受到胁迫时间的改变而发生改变;油菜素内酯合成通路的ROT3和黄酮类化合物合成通路的FLS、F3H均明显上调。此外Cd胁迫引起旱柳在代谢过程、细胞过程、膜、细胞器、细胞、细胞部分、催化活化和结合蛋白这8个方面发生改变,参与这些GO条目的差异表达基因数随着Cd浓度和胁迫时间的增加而增加。并对转录组信息的可靠性用RT-PCR和酶活性生理实验数据进行了验证。文中通过转录组测序分析旱柳Cd胁迫后的响应机制,从而为旱柳修复土壤Cd污染提供理论指导。     

Cadmium toxicity: Effects on cytoskeleton,vesicular trafficking and cell wall construction

Cadmium is a well-known environmental pollutant with distinctly toxic effects on plants. It can displace certain essential metals from a wealth of metalloproteins, and thus disturb many normal physiological processes and cause severe developmental aberrant. The harmful effects of cadmium stress include, but are not limited to: reactive oxygen species overproduction, higher lipid hydroperoxide contents, and chloroplast structure change, which may lead to cell death. Plants have developed diverse mechanisms to alleviate environmental cadmium stress, e.g., cadmium pump and transporting cadmium into the leaf vacuoles. This mini-review focuses on the current research into understanding the cellular mechanisms of cadmium toxicity on cytoskeleton, vesicular trafficking and cell wall formation in plants.     

镉胁迫下草莓幼龄期叶、根矿质元素积累和分布的变化

采用水培实验,研究重金属镉对草莓幼龄期叶、根矿质元素含量和分布的影响。结果表明,高量镉降低草莓根中K、Ca、Mg、P、Cu、Zn、Mn、Fe的积累,叶片相应元素以及B、Mo含量也随镉浓度增大而呈降低趋势;但镉浓度较低时,K、Mg、P、Zn在叶、根中的含量均增加,而后才随镉处理浓度提高而降低。在镉胁迫下,同一元素在草莓叶、根之间的分布也受到影响,而且某些矿质元素含量间有显著相关性。     

Spatial Distribution and Correlative Study of the Total and the Available Heavy Metals in Soil From a Typical Lead Smelting Area,China

Representative soil samples (n = 453) were collected from a lead smelting area in central China. The total and the available contents of several hazardous elements, including lead, cadmium, arsenic and mercury were determined. Inorganic acid were used for the pretreatment of the total element analysis. DTPA (Diethylene triamine pentacetate acid) digestion, an effective pretreatment procedure for the biological availability assessment of heavy metals, was used for bio-available assessment in this study. Graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS), inductively coupled plasma-optical emission spectrometer (ICP-OES) and inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) were employed for the instrumental analysis. The results indicated that the soil samples were seriously polluted by mercury, arsenic, lead and cadmium around the smelting factories, comparing to many other cities in China. Spatial distributions of the metal contents were then illustrated with maps. For 220 samples in pollution areas, average bio-effectiveness rates of cadmium, lead, mercury and arsenic in soils were 25.9%, 17.2%, 0.58% and 0.11%, respectively. The relationships of the total and the available contents of metals were investigated, among which lead and cadmium were found to can be expressed as linear and power function. These equations were tested inversely and further verified by the data from six randomly selected sites. The results will be helpful to assess the bioavailable contents of lead and cadmium fast and accurately only by the total contents and functional calculation in similar study.     

Biological monitoring of exposure to ambient lead and cadmium using avian feathers: A study from Northern India

Biological monitoring of exposure to ambient environmental lead and cadmium was performed using feathers of 26 species of birds native to Western Uttar Pradesh in Northern India. The rationale of this study was to address three questions. First, is there any avian species that can be treated as a suitable bioindicator of lead or cadmium present in the environment? Second, do the birds selectively accumulate lead and cadmium in their feathers and exhibit interspecies variation? Third, is there any threat to endangered species of this region from metal pollution? Average concentration of lead in the feathers of selected birds ranged from 3.40 µg/g in parrot to 301.6 µg/g in golden pheasant, whereas cadmium concentration was higher ranging from 40.20 µg/g in red crow to 450 µg/g in blue macaw. A comparison of results made through ANOVA revealed a significant difference in the concentration of lead (df = 25; F = 3965.54) and cadmium (df = 25; F = 8537.27) in their feathers. We hypothesize that feathers of synanthropic birds may be treated as suitable noninvasive tool to monitor the ambient environmental contamination by lead and cadmium. Their accumulation in endangered birds may lead to population decline causing serious ecological disturbances in the region.     

镉长期暴露对黑斑蛙的氧化胁迫和抗氧化能力的影响

在实验条件下,将黑斑蛙暴露于12．5mg／L和25．0mg／L浓度的镉溶液中30d,分别测定了黑斑蛙在暴露10、20和30d时肝、肾组织中镉（Cd）含量、过氧化产物丙二醛（MDA）的含量、还原型谷胱甘肽（GSH）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性,以探讨镉对机体的脂质过氧化作用及机体的抗氧化损伤机制。实验结果表明,不同剂量组黑斑蛙肝、肾镉含量、MDA含量均随着镉暴露时间的延长而升高,且肝MDA含量与镉在肝中的蓄积量呈显著正相关（R^2=0．8643,n=9）。肝脏GSH含量随镉暴露时间的延长而被显著诱导,且与MDA含量呈显著正相关（R^2=0．5933,n=9）;肾GSH含量则随暴露时间的延长而显著下降,与MDA含量呈显著负相关（R^2=0．8609,n=9）。不同剂量组肝SOD活性随镉暴露时间的延长而升高,肾SOD活性在高剂量组随镉暴露时间的延长表现为先升高后回落下降的趋势。可见,在镉的长期暴露下,细胞膜过氧化增强是镉伤害机体的主要原因,而GSH含量、SOD活性的升高则可能是机体抗过氧化的机理之一。