重金属镉和铬在中华稻蝗（Oxya chinensis）体内的组织分布

为研究重金属在中华稻蝗(Oxya chinensis)自然种群体内的累积分布,以山西省代县水稻田中华稻蝗为研究对象,用火焰原子吸收法测定中华稻蝗不同组织部位的镉和铬含量.研究结果表明:镉和铬在中华稻蝗自然种群不同组织部位的富集量不同,且雌雄间存在一定的差异.镉在雌虫体内的富集顺序为中肠＞后肠＞前肠＞翅＞头＞卵巢＞足＞体壁;在雄虫体内为中肠＞前肠＞后肠＞足＞头＞体壁.镉在雌雄中华稻蝗消化道内均有较高的富集并以中肠的累积量最高,雌虫为6.7984 mg·kg-1,雄虫为3.347 7 mg·kg-1,且与其他组织部位间存在显著差异(P＜0.001).中华稻蝗雌虫各组织部位对铬的累积浓度依次为中肠＞足＞体壁＞头＞卵巢＞前肠＞翅＞后肠,中华稻蝗雄虫体内铬浓度的分布依次为足＞体壁＞中肠＞头＞前肠＞精巢＞后肠.多因素方差分析结果表明,自然条件下雌雄中华稻蝗对重金属镉和铬的累积具有组织特异性,两种重金属在中华稻蝗体内的累积规律有所不同.     

镉长期暴露对中华稻蝗抗氧化机制的影响

采用生长于Cd2+污染条件下的小麦苗喂养中华稻蝗的慢性染毒方法,研究了Cd2+胁迫对中华稻蝗SOD、CAT、GPx活性和H2O2浓度的影响.结果表明,在Cd2+的作用下,中华稻蝗体内SOD、CAT、GPx活性和H2O2浓度均发生变化,表明Cd2+可导致中华稻蝗体内产生ROS.SOD、CAT、GPx 3种酶对Cd2+有一定的耐受性:当Cd2+浓度在这3种酶的耐受范围内,酶活性提高,反之酶活性降低.Cd2+与抗氧化系统间的关系复杂,SOD、CAT、GPx共同承担清除ROS、保护中华稻蝗的重要作用.     

凤凰铅锌矿区土壤-水稻系统中重金属的行为特征分析

基于野外田间采样和室内分析,研究了凤凰铅锌矿区耕层土壤中Pb、Cd、Hg、As等重金属的质量状况及其在水稻不同部位的迁移富集情况.结果表明,该地区的土壤和稻米均受到多种重金属不同程度的污染:耕层土壤中Pb、Cd、Hg、As的平均含量分别达到875、10.70、4.25和62.24 mg·kg-1,与国家规定的土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)相比,分别超标2.9、35.7、8.5、2.5倍;稻米中Pb、As污染严重,与国家粮食卫生标准(GB2715-2005)相比,Pb、As分别超标2.0～7.7倍和0.9～2.9倍,而稻米Hg、Cd污染相对较轻.植株各部位重金属的含量顺序除Cd为稻根＞茎秆＞稻叶＞稻米外,Pb、Hg、As均表现为稻根＞稻叶＞茎秆＞稻米.土壤重金属含量与土壤有机质含量和砂粒含量正相关,与硅铝铁率、粉砂粒和粘粒含量负相关,并显著影响其在稻根中的含量水平.相较土壤而言,稻叶与稻米中重金属含量间的相关性更强,且大多达到显著性水平,表明在凤凰铅锌矿区,除从土壤摄取外,叶面传输也是稻米中重金属累积的重要途径.     

中华稻蝗（Oxya chinensis）对重金属镉的累积及排泄

为了研究重金属镉(Cd)在植食性昆虫体内的累积和排泄规律,通过Cd慢性染毒的方法,用不同浓度Cd溶液培养的麦苗饲喂中华稻蝗(从4龄若虫至成虫),采用原子吸收法测定Cd在中华稻蝗(Oxyachinensis)整虫和中肠的蓄积及Cd在其粪便和蜕中的排泄量。研究结果表明,Cd在中华稻蝗整虫和中肠中的累积规律相似,即随着麦苗中Cd含量的增加,整虫和中肠中Cd的累积量明显升高,且各处理间存在显著差异(P<0.05)。部分Cd可以通过粪便的排泄和蜕皮过程而排出体外。用不同Cd浓度的麦苗饲喂中华稻蝗后,其粪便和蜕中的Cd排泄量与对照组相比显著升高(P<0.05),且各处理间差异显著(P<0.05)。中华稻蝗整虫、中肠、粪便和蜕中的Cd含量与食物(麦苗叶片)中的Cd含量存在显著的剂量-反应关系,其相关系数分别为:整虫0.977、中肠0.920、粪便0.967、蜕0.840。研究结果可为进一步研究Cd在中华稻蝗体内积累和排泄的动态变化规律提供理论和实验依据。     

田间试验条件下不同基因型水稻对Cd和Pb的吸收分配特征

准确阐明重金属污染土壤中不同基因型水稻品种生长和重金属摄收与积累特征是实现安全生产的保障.以浙江省主栽的11个单季杂交晚稻和常规晚稻为供试品种,在台州温岭Cd、Pb污染土壤上种植,研究了不同基因型水稻对Cd、Pb元素吸收积累的差异.结果表明,不同基因型水稻糙米Cd、Pb含量存在较大差异,其中秀水09、黄华占、秀优5号和绍糯9714糙米Cd含量未超标,钱优8704和黄华占糙米Pb含量未超标.Cd、Pb在不同器官间的分配存在差异,总体上Cd浓度表现为根＞茎＞叶、糙米,Pb浓度表现为根＞叶＞茎＞糙米.水稻不同亚种和杂交组合各器官对Cd、Pb积累存在差异,糙米和茎、根Cd含量与水稻类型关系密切,糙米Cd浓度的顺序为籼型杂交稻＞粳型杂交稻＞常规籼稻＞常规粳稻.除稻根外,其他器官Pb浓度与水稻类型无关.亲本不育系不同的杂交组合F1代的重金属积累存在差异,故可通过筛选重金属低积累的亲本,从遗传上加以改良,培育重金属摄收少、分配安全的杂交稻组合.     

土壤-作物-昆虫系统中镉在中华稻蝗体内的累积

采用人工配置镉污染土壤、塑料盘种植小麦及笼中喂养中华稻蝗的方法,研究了重金属镉在中华稻蝗不同体段和器官(头部、胸部、腹部、消化道、后足、精巢以及卵巢)的累积状况。供试中华稻蝗以生长于镉浓度为0、15、30、45、60、75、90mg·kg-1土壤中的小麦为食,小麦叶片中重金属镉的含量依次为0.36、12.95、19.89、21.95、22.91、26.68、27.96mg·kg-1。镉通过食物链进入中华稻蝗体内。结果表明,土壤中的镉可以通过小麦进入中华稻蝗体内。对于雄性与雌性中华稻蝗,在上述不同体段中,以消化道的累积浓度最高,在不同浓度下累积浓度依次为:雄性0.97、5.74、18.90、16.67、49.70、35.80、27.70mg·kg-1;雌性0.70、5.68、27.10、23.98、49.75、40.14、83.21mg·kg-1;均在后足的累积浓度最低,依次为:雄性0.09、0.12、0.30、0.25、0.23、0.09、0.88mg·kg-1;雌性0.04、0.10、0.33、0.46、0.21、0.15、0.61mg·kg-1。对于空白组,在相同体段雄性的累积浓度高于雌性;对于处理组,同一浓度相同体段,雌性的累积浓度高于雄性。     

三种重金属对中华稻蝗金属硫蛋白基因表达的影响

以栖息于稻田且主要取食水稻茎叶的中华稻蝗(Oxya chinensis)成虫为供试材料,经氯化镉、氯化铜和硫酸锌(Cd Cl2、Cu Cl2和Zn SO4)3种重金属急性染毒,采用RT-q PCR技术检测中华稻蝗2个金属硫蛋白基因(Oxya chinensis metallothionein,Oc MT1,Oc MT2)在精巢、卵巢和肌肉中的表达变化。结果表明,3种重金属均可诱导中华稻蝗MT基因不同程度的上调表达。经Cd急性处理后,3个器官组织中Oc MT1和Oc MT2表达水平在一定浓度范围内随着Cd浓度的增高而诱导表达上调;经Cu急性处理后,精巢和卵巢中Oc MT1在最低浓度时的诱导表达量最高,Oc MT2表达水平随着Cu浓度的增大而升高,肌肉中2个MT基因随着Cu浓度的增大而升高;经Zn处理后,Oc MT1和Oc MT2表达水平随着Zn浓度的升高而升高。由实验结果可以看出,3种重金属对中华稻蝗MT在不同器官组织均有诱导表达作用,但各浓度处理后其诱导表达水平不同,Oc MT对不同重金属的敏感性具有显著差异。     

湛江水稻生产环境及其稻米中Cd的安全性评价

为研究湛江稻米生产环境及其稻米中Cd的安全性,抽样测定了湛江4个水稻主产区的大田土壤、灌溉水、植株器官和稻米中重金属镉(Cd)的含量.结果表明:早稻与晚稻均表现为,Cd在根中的积累量显著地高于茎、叶和稻米.同时,Cd在稻米中的积累量显著地低于茎、叶,Cd在茎、叶中的含量水平相当,水稻植株器官对Cd的富集水平基本为根＞叶＞茎＞稻米,根系是吸收和积累Cd的主要植株器官;湛江市4个水稻主产区生产的稻米中Cd的含量范围为0.034～0.047 mg· kg-1,符合国家粮食卫生控制标准值(GB 2715-2005),尚不存在Cd暴露的风险.水稻种植区的土壤中Cd含量为0.155～0.180 mg·kg-1,达到国家土壤环境质量一级标准(GB 15618-1995),仍属于自然背景值范围;灌溉水的重金属Cd含量的范围为0.001 9～0.004 9 mg·L-1,均达到国家农田灌溉水标准(GB 5084-2005)的要求.因此,湛江市水稻生产的土壤和灌溉水环境是安全的,生产的稻米Cd的安全性高,不会危害消费人群的身体健康.     

适于轻度Cd、As污染土壤种植的水稻品种筛选

对重金属具有高耐性、低富集的水稻品种可用于轻度重金属污染的水稻土。采用温室盆栽试验研究2种水稻土(红泥田和黄泥田)中Cd、As污染对9种水稻生长的影响,分析不同水稻品种对Cd、As富集能力的差异。结果表明,As污染处理下所有水稻品种的生物量均显著降低,在红泥田上,水稻生物量降低幅度为29.4%～54.3%;在黄泥田上,降低幅度为29.5～53.3%。不同水稻品种对As耐性有显著差异(P<0.05),晚粳9707(粳稻)生物量降幅较小,耐性较高;浙1500(籼稻)降幅较大,耐性较低。对于Cd污染处理,在2种类型土壤上9种水稻对Cd耐性差异不显著。不同水稻品种对土壤Cd、As的富集能力有显著差异(P<0.05)。在2种类型土壤上,德农2000(杂交稻)和浙1500(籼稻)分别对As、Cd的富集系数最高,对As、Cd污染敏感;南粳32(粳稻)对Cd、As的富集系数均较低,对Cd、As污染不敏感。在9个水稻品种中,南粳32对Cd、As的富集能力最低,并且对As耐性较高,适合在Cd、As轻度污染的水稻土上种植。     

北京市农田土壤重金属年际差异分析与评价

通过对2005年至2009年北京市农田土壤重金属含量的持续监测,分析了该地区农田土壤中As、Hg、Cu、Cd、Cr和Pb等重金属的统计特征和年度变化趋势,并结合国家土壤环境质量标准,对农田环境质量进行了评价.结果表明,2005年至2009年间,As、Hg、Cu、Cd、Cr和Pb等重金属中,Hg和Cr的含量有逐年上升的趋势,Hg的平均含量逐年为0.053、0.066、O.070、0.072 mg·kg-1和0.079 mg·kg-1,Cr平均含量为50.0、52.4、55.3、58.6 mg·kg-1和62.1 mg·kg-1.其他重金属含量上下波动,无上升或下降的变化趋势.结合重金属含量统计和单因子评价结果,重金属的污染程度依次为Cd＞Hg＞Cu＞Pb＞Cr＞As.北京农田整体处于清洁状态,但存在着个别的Hg和Cd污染.