不同填闲模式对黄瓜根际土壤酶活性及细菌群落的影响

以温室连作3年黄瓜土壤为研究对象,以黄瓜为主栽作物,以青葱、小麦、油菜为不同季节填闲作物设置盆栽试验,采用常规化学方法、PCR-DGGE及qPCR技术,研究不同填闲模式对黄瓜土壤酶活性及细菌群落的影响.结果表明: 随着种植茬次的增加,填闲小麦处理的土壤脲酶、中性磷酸酶及转化酶活性均显著高于填闲青葱和油菜处理,同时油菜处理显著高于青葱处理;不同填闲模式间黄瓜根际土壤细菌群落结构不同,冬季填闲青葱和夏季填闲小麦处理维持了相对较高的多样性指数.qPCR检测结果表明: 随着种植茬次的增加,小麦处理的土壤细菌数量显著高于青葱和油菜处理.综上,不同填闲模式对土壤酶活性和细菌群落均产生一定影响,改变了土壤环境,其中夏季填闲小麦能保持相对较高的土壤酶活性、土壤细菌群落结构多样性及细菌数量.
     

超富集植物重金属吸收转运机制的研究进展

简要概述了近年来重金属超富集植物在重金属吸收、转运和耐毒机制的一些进展．以及抗生物胁迫的可能机制。     

超富集植物遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的机制

遏蓝菜Thlaspi caerulescens可以在其地上部累积大量重金属如锌、镉等,是公认的超富集植物。由于该植物生物量小,不宜直接用于重金属污染的土壤植物修复,而被广泛作为一种模式植物来进行重金属富集机制研究。遏蓝菜对重金属离子的累积大致经过螯合剂解毒、地上部长距离运输以及在液泡中的储存等生理过程。已经发现的植物体内的金属螯合剂——有机酸、氨基酸、植物络合素(PCs)、金属硫蛋白(MT)和尼克烟酰胺NA等,区室化以及长距离运输相关的转运蛋白——ZIP(ZRT/IRTlike protein)、CDF(Cation diffusion facilitator)、Nramp(Natural resistance and macrophage protein)和HMA(Heavy metal ATPase)等家族,以上各种基因、多肽与蛋白等共同参与了植物对金属累积与耐受过程并发挥各自重要的作用。以下主要介绍了遏蓝菜重金属超富集相关的基因、多肽和蛋白,以及它们在重金属螯合作用和运输过程中的功能。     

超富集植物对重金属耐受和富集机制的研究进展

超富集植物对重金属耐受和富集机制的研究成为近年来植物逆境生理研究的热点,在简要总结细胞壁沉淀、重金属螯合效应、酶活性机制和细胞区室化作用的基础上,概述了超富集植物对重金属的耐受机制,讨论了重金属跨根细胞质膜运输,共质体内运输、木质部运输和跨叶细胞膜运输的富集过程。     

重金属超富集植物的研究与利用

阐述了超富集植物的定义、特性及研究历史和现状,介绍了国内外应用超富集植物修复重金属污染土壤的实例,指出了超富集植物研究存在的问题和发展方向。     

重金属超富集植物及植物修复技术研究进展

植物修复技术（Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术,重金属超富集植物（hyperaccumulator)及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域,目前虽已有Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn等超富集植物发现的报道,但尚无一例报道来自于中国,中国具有广袤的国土面积、丰富的植物类型和多种（处）古老的矿山开采与冶炼场所,在中国开展超富集植物的寻找,研究与开发工作,将会有重要突破,并具有重要的理论与实践意义,本文拟就国内外在这一领域的研究进展作一简要综述。     

蚯蚓对秸秆还田土壤细菌生理菌群数量和酶活性的影响

在连续7a稻麦轮作系统中,通过测定作物收获后表层土壤(0-20cm)中4种细菌生理菌群数量和4种酶活性的变化,研究接种蚯蚓(Metaphire guillelmi)对秸秆(表施或混施)还田土壤的细菌生理菌群数量和酶活性的影响。试验设5个处理:对照、秸秆表施、秸秆混施、秸秆表施且接种蚯蚓、秸秆混施且接种蚯蚓。结果表明,单独秸秆还田促进了土壤氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌和无机磷分解菌数量增加,且土壤酶活性显著地增强;在秸秆表施方式下,接种蚯蚓使得上述4种细菌生理菌群微生物的数量增加;秸秆混施方式下,接种蚯蚓增加氨化细菌和无机磷分解菌数量,且土壤蛋白酶和蔗糖酶活性显著地增强(P0.05)。另外,蚓粪中4种细菌生理菌群微生物数量和水解酶活性都远远高于其周围土壤。在秸秆还田的作物轮作系统中,蚯蚓活动进一步增加土壤微生物数量和酶活性,对改善农田土壤肥力有着重要意义。     

土壤重金属的超富集植物研发利用现状及应用入侵植物修复的前景综述

植物修复作为一种绿色安全技术成为土壤重金属污染治理研究的热点领域之一。综述了当前已筛选用于土壤重金属污染修复的植物种类、研发现状及其应用模式, 总结了植物修复技术存在的问题及面临的困境。在此基础上, 围绕入侵植物生长繁殖快、生物量大、抗逆性强及其对某些重金属的超富集特性, 分析探讨了入侵植物作为土壤重金属污染修复的可行性及应用前景, 并提出对入侵植物修复的后续处理利用思路, 旨为综合利用入侵植物修复土壤重金属污染提供可能的新途径和新方法。     

杨桃对土壤重金属元素的吸收与富集

通过对廉江市杨桃（Averrhoa carambola）绿色食品基地不同土质、不同树龄的土壤样品及果实样品重金属元素Cd、Hg、Cu、Pb、As、Cr含量的检测,分析杨桃果实对土壤重金属元素的吸收与富集作用。结果表明：①果园土壤pH≤5．50,为酸性土壤,杨桃果园土壤和鲜果中的重金属含量均符合我国水果绿色食品生产的质量要求;②杨桃对土壤重金属的吸收因土壤质地和重金属元素的种类不同而异;③杨桃对重金属元素的富集,以Cd元素为最强,富集系数高达0．947,各种重金属的富集系数按大小排序为：Cd（0．947）〉Hg（0．098）〉Cu（0．023）〉Pb（0．003）〉As（0．001）：Cr（0．001）。     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

基于遥感和GIS的天津建成区扩张特征及驱动力

城市地域时空扩张特征是表征城市化水平的重要测量指标.利用1987-2006年4期TM(或ETM)影像资料,获取了天津市市内六区和环城四区近20年的土地利用变化数据.结合社会经济统计数据,应用GIS空间分析方法和空间重心转移模型,分析了天津市建成区的扩张过程、扩张方向及其驱动力.结果表明:2006年天津市中心城区基本上被建设用地所占据,建设用地达到全区面积的82.0%,而环城四区建设用地也占到了24.9%;1987-2006年,天津市建成区扩张非常明显,近20年来建设用地面积增加了19.1%,2001-2006年是天津市建成区扩张最明显时期,建设用地的增加主要来自耕地和水域;1987-2006年天津建成区主要以市内六区为中心呈外向型方式扩张,但总体上空间重心转移方向为东南;经济增长是建成区扩张最重要的因素,主要源于GDP的快速增长和产业结构的调整;交通的发展对城市用地的扩展有明显的促进作用,对城市空间扩张有指向性作用;人口增加也加剧了建成区扩张,但主要通过经济的发展对建成区扩张起作用;宏观政策在很大程度上决定了天津市扩张的格局和规模.     

Hyperaccumulators, arbuscular mycorrhizal fungi and stress of heavy metals

Use of plants, with hyperaccumulating ability or in association with soil microbes including the symbiotic fungi, arbuscular mycorrhiza (AM), are among the most common biological methods of treating heavy metals in soil. Both hyperaccumulating plants and AM fungi have some unique abilities, which make them suitable to treat heavy metals. Hyperaccumulator plants have some genes, being expressed at the time of heavy metal pollution, and can accordingly localize high concentration of heavy metals to their tissues, without showing the toxicity symptoms. A key solution to the issue of heavy metal pollution may be the proper integration of hyperaccumulator plants and AM fungi. The interactions between the soil microbes and the host plant can also be important for the treatment of soils polluted with heavy metals.     

植物修复——治理土壤重金属污染的新途径

介绍了重金属污染土壤的植物修复的概念、原理与研究动态以及重金属超积累植物的特性 ,及其在治理污染土壤中的潜力 ,为土壤重金属污染的整治及其生态的修复提出新途径。     

植物对重金属耐性的分子生态机理

植物适应重金属元素胁迫的机制包括阻止和控制重金属的吸收、体内螯合解毒、体内区室化分隔以及代谢平衡等。近年来,随着分子生物学技术在生态学研究中的深入应用,控制这些过程的分子生态机理逐渐被揭示出来。菌根、根系分泌物以及细胞膜是控制重金属进入植物根系细胞的主要生理单元。外生菌根能显著提高寄主植物的重金属耐性,根系分泌物通过改变根际pH、改变金属物质的氧化还原状态和形成络合物等机理减少植物对重金属的吸收。目前,控制菌根和根系分泌物重金属抗性的分子生态机理还不清楚。但细胞膜跨膜转运器已得到深入研究,相关金属离子转运器被鉴定和分离,一些控制基因如铁锌控制运转相关蛋白(ZIP)类、自然抵抗相关巨噬细胞蛋白(Nramp)类、P_1B-type ATPase类基因已被发现和克隆。金属硫蛋白(MTs)、植物螯合素(PCs)、有机酸及氨基酸等是植物体内主要的螯合物质,它们通过螯合作用固定金属离子,降低其生物毒性或改变其移动性。与MTs合成相关的MT-like基因已经被克隆,PCs合成必需的植物螯合素合酶(PCS), 即γ-Glu-Cys二肽转肽酶(γ-ECS) 的编码基因已经被克隆,控制麦根酸合成的氨基酸尼克烟酰胺(NA)在重金属耐性中的作用和分子机理也被揭示出来。ATP 结合转运器(ABC)和阳离子扩散促进器(CDF) 是植物体内两种主要膜转运器,通过它们和其它跨膜方式,重金属被分隔贮藏于液泡内。控制这些蛋白转运器合成的基因也已经被克隆,在植物中的表达证实其与重金属的体内运输和平衡有关。热休克蛋白(HSP)等蛋白类物质的产生是一种重要的体内平衡机制,其分子机理有待进一步研究。重金属耐性植物在这些环节产生了相关响应基因或功能蛋白质,分子克隆和转基因技术又使它们在污染治理上得到了初步的应用。     

植物螯合肽及其在重金属耐性中的作用

综述植物螯合肽的生物合成及其在重金属耐性中的作用．有毒重金属在土壤中的积累不仅影响作物的生长和产量形成,而且严重威胁农产品的安全性．植物对重金属的耐性和积累在种间和基因型之间存在着很大的差异,在重金属胁迫条件下植物螯合肽(PC)的合成是植物对胁迫的一种适应性反应,耐性基因型合成较多的PC谷胱苷肽是合成PC的前体,PC可与重金属螯合,并进一步转运至液泡贮存,使细胞质的重金属浓度降低,从而达到解毒效果．重金属诱导植物合成PC的遗传机理和生化途径有赖于分子生物学的深入研究,cD-敏感型拟南芥突变体Cad1-1(缺失GSH)和Cad2-1(缺失PC合成诱导酶)的分离及相关研究,佐证了PC在Cd-解毒中起关键作用．对PC在重金属污染土壤或水体的植物修复和农作物安全生产中的意义进行了讨论．     

Bacterial resistance mechanisms for heavy metals of environmental concern

Summary Bacterial species have genetically-determined systems for resistances to toxic heavy metals. Those for metals of environmental concern including mercury cadmium, arsenic and others are briefly summarized, considering the genes of the systems and the biochemical mechanisms by which the resistance proteins function.     

Metal accumulation and arbuscular mycorrhizal status in metallicolous and nonmetallicolous populations of <Emphasis Type="Italic">Pteris vittata</Emphasis> L. and <Emphasis Type="Italic">Sedum alfredii</Emphasis> Hance

Although Pteris vittata L. and Sedum alfredii Hance have been identified as an As hyperaccumulator and a Zn/Cd hyperaccumulator, respectively, for a few years, variations in metal accumulation among populations and their arbuscular mycorrhizal (AM) status have not been fully explored. Six populations of P. vittata and four populations of S. alfredii from southeast China were investigated. Up to 1,373 As, 680 Pb, 376 Zn, 4.8 Cd, 169 Cu mg kg⁻¹ in fronds of P. vittata and 358 As, 2,290 Pb, 23,403 Zn, 708 Cd, 342 Cu mg kg⁻¹ in shoots of S. alfredii were detected. Constitutive properties of As and Zn hyperaccumulation in metallicolous populations of P. vittata and S. alfredii, respectively, were confirmed. However, Cd hyperaccumulation in S. alfredii varied among populations. The two hyperaccumulators varied in efficiency in taking up other heavy metals. Different metal tolerance strategies adopted by the two hyperaccumulators varied among plant species and metal species. Low to moderate levels of AM colonization in P. vittata (4.2–12.8%) and S. alfredii (8.5–45.8%) were observed at uncontaminated and metal-contaminated sites. The relationship between metal concentrations and AM colonization in the two hyperacumulators was also examined. The abundance of AM fungal spores ranged from 16 to 190 spores per 25 g soil. Glomus microaggregatum, Glomus mosseae, Glomus brohultii and Glomus geosporum were the most common species associated with both P. vittata and S. alfredii. To our knowledge, this is the first report of AM fungal status in rhizosphere of P. vittata and S. alfredii.     

重金属污染土壤的植物修复技术

土壤受重金属污染的状况在国内外都相当严重,传统的重金属污染土壤的修复技术存在许多难以克服的缺陷;近年来,一种运用植物来去除有毒重金属的新兴修复技术(植物修复技术)给这一问题提供了良好的解决途径,该技术被认为是一种低成本有效的“绿色”技术.但其主要缺点是修复周期较长,筛选、培育超积累植物以及提高土壤中重金属的生物有效性是提高植物吸收效果、缩短修复周期的关键.本文就超积累植物的筛选、转基因超积累植物及螯合剂强化植物吸收等热点问题的研究进展作了介绍,并对我国当前植物修复技术研究工作的重点提出了建议.     

模拟大气细颗粒物中镉沉降对小白菜的毒性效应研究

为探究大气细颗粒物中镉(Cadmium,Cd)沉降对小白菜(Brassica rapa var.chinensis(L.)Kitamura)的毒性效应,本研究模拟不同浓度梯度大气细颗粒物中镉沉降(0、150、300和500μg/m3),分别代表对照、轻度、重度和严重污染,检测幼苗受胁迫后的生长状况、叶绿素相对含量(SP...