土壤—植物系统锌污染与修复技术研究进展

综述了近年来土壤—植物系统锌污染的研究态势,包括锌胁迫下土壤生态系统的响应、锌的土壤行为、锌污染土壤的生物修复尤其是植物修复以及未来的研究展望,以推动锌污染土壤治理的进一步研究。     

马铃薯锌营养特性及锌生物强化技术研究进展

锌是植物和人体必需的微量元素,锌缺乏是全球公共健康问题。在马铃薯主粮化背景下,探讨马铃薯锌营养特性及锌生物强化技术手段对实现马铃薯富锌、改善人体缺锌状况具有重要意义。本文从马铃薯锌营养功能、马铃薯产区土壤锌状况、育种以及农艺强化技术等方面进行了综述和展望,提出锌对马铃薯生长及产量和品质形成具有重要作用,农艺强化是目前马铃薯锌营养强化主要技术措施,育种强化需要进一步发掘利用优异种质资源,旨在为科学利用锌生物强化技术实现马铃薯富锌提供一定的理论依据。     

植物锌获得及转运研究进展

锌是植物生长发育不可缺少的微量元素之一，是植物细胞中多种酶和重要蛋白结构的辅助因子和活化剂。基于此，综述了锌的获得、转运及植物对缺锌的反应，并展望了锌强化策略的前景，以期为加强了解植物体内锌获得及锌转运及其调控机制提供参考。     

园艺植物锌素营养的研究

对国内外有关锌在园艺植物上的应用 ,植物体对锌的吸收 ,锌的生理功能 ,土壤和植物体内锌与其他元素间的关系和常见园艺植物矫治缺锌症方面的研究现状进行了综述。     

植物锌铁转运蛋白 ZIP 家族的生物信息学分析

锌铁转运蛋白ZIP家族成员对于控制植物体内锌铁平衡具有非常重要的作用.采用生物信息的方法对植物锌铁转运蛋白序列结构、性质及分子进化进行分析预测,结果发现,该蛋白由226～459个氨基酸组成,是一个多次跨膜蛋白,多数成员定位于细胞质膜、叶绿体膜及液泡膜上,其分子进化历程与物种进化历程并不一致,提示该蛋白序列分歧时间较早.研究结果能够为该蛋白基因的克隆、结构和功能的进一步深入研究提供理论基础.     

叶面施锌对不同水稻品种稻米锌营养的影响及其机理

研究水稻灌浆早期叶面施锌对稻米锌浓度及其生物有效性的影响及其与叶片气孔特征的关系,旨在为稻作生产上生物强化策略的制订提供参考依据。2016—2017年在土培条件下,以6个水稻品种为供试材料,于抽穗期、抽穗后6 d和12 d叶面喷施0.2%ZnSO_4共3次,以喷施等量清水为对照,抽穗灌浆期测定剑叶气孔导度和气孔结构,成熟期测定产量性状、糙米锌浓度、植酸浓度和植酸与锌的摩尔比。结果表明,尽管叶面施锌对水稻籽粒产量无显著影响,但显著改变稻米的锌含量水平。与对照相比,锌处理使两年所有品种糙米锌浓度平均增加27.9%(P0.01)。锌处理对各品种糙米植酸浓度没有影响,但使植酸与锌摩尔比平均下降23.4%(P0.01)。灌浆期叶面施锌对糙米锌浓度、植酸与锌摩尔比的影响因品种而异,表现在锌处理与品种间存在明显的互作效应,其中3个低锌水稻品种的响应明显大于3个高锌水稻品种。相关分析表明,叶面施锌导致糙米锌浓度的增幅与灌浆早期气孔导度呈显著正相关,但与气孔长度和密度相关不密切。水稻灌浆初期叶面施锌可大幅增加糙米锌浓度及其生物有效性,增幅因品种不同而异;水稻本身锌水平低,叶片气孔导度大均有利于叶面锌肥的吸收。     

结实期叶面施锌对小麦籽粒不同部位锌生物有效性的影响

2011年在土培条件下,以扬麦16号、扬麦13号和扬辐麦2号为供试材料,于花后每隔一周分别喷施0.2%或0.4% ZnSO4 3次,以喷施等量清水为对照,成熟期收获小麦籽粒并进一步区分为麸皮、次粉和面粉,测定各组分植酸浓度以及植酸与锌的摩尔比,明确结实期叶面施锌对小麦籽粒锌有效性的影响。结果表明：对照小麦籽粒麸皮、次粉和面粉植酸平均浓度分别为19.4、5.3、1.8 mg·g-1,最高和最低浓度相差约11倍。0.2%、0.4% ZnSO4处理对小麦麸皮、次粉和面粉中的植酸浓度均无显著影响,小麦面粉部位植酸与锌摩尔比明显小于麸皮和次粉部位。0.2% ZnSO4处理使供试品种麸皮、次粉和面粉部位的植酸与锌摩尔比平均分别下降37%、44%和43%;0.4% ZnSO4处理使对应部位植酸与锌摩尔比平均分别减少54%、58%和54%,均达极显著水平。尽管籽粒各组分植酸浓度以及植酸与锌摩尔比多存在品种间差异,但品种与锌处理间未发现互作效应。结合该研究前报可知,小麦花后叶面施锌不仅大幅增加现代小麦品种籽粒不同组分的锌浓度,而且使锌的有效性明显增强,是一种快捷的生物强化手段。     

植物微量元素锌的研究进展

综述了近年来植物体内锌的吸收、转运,介绍了锌的生理生化功能,以及锌对作物产量和品质的影响,并且展望了今后对锌研究的主要方面。     

氮锌交互作用对黄棕壤锌形态的影响

选用南方牧场土壤，在盆栽条件下，研究了氮锌交互作用对土壤中锌形态和生物有效性的影响。结果表明：(1)随施氮[(NH4)2SO4]水平增加土壤pH显著降低。在不施锌或低量施氮条件下，施氮对速效锌影响不大；施锌条件下，高水平施氮显著提高了土壤速效锌含量。(2)随施锌水平增加，交换态锌、松结有机态锌、氧化锰结合态锌、无定形氧化铁结合态锌、紧结有机态锌所占比例明显增加，晶形氧化铁结合态锌及残留态锌所占比例明显下降：随施氮水平增加，土壤中交换态锌所占比例显著增加，松结有机态锌亦呈增加趋势。氮锌配施对土壤中交换态锌含量有协同效应，从而提高了锌对牧草的有效性。试验结果对南方牧场合理施肥具有指导意义。     

东南景天对锌镉复合污染的反应及其对锌镉吸收和积累特性的研究

比较和分析了锌镉复合处理对东南景天(SedumalfrediiHance,景天科景天属,一种生长在浙江某一古老铅锌矿区土壤上的新锌超积累植物)的生长及其对锌和镉的吸收积累特性的影响。结果表明,Zn/Cd=500/100μmol·L-1下,植物生长最佳。镉、锌在东南景天体内的含量随着镉、锌处理浓度的提高而提高。锌在植物体内的分布为茎>叶片>根系,在Zn/Cd=1000/50μmol·L-1处理水平植株体内锌含量达到最大,其中茎中锌含量为23.2mg·g-1;而镉在植株体内分布则为叶片>茎>根系,在Zn/Cd=50/400μmol·L-1处理水平镉含量达到最大,其中叶片中镉含量为12.1mg·g-1。在一定处理范围内,锌的加入促进了植物对镉的吸收和积累,但镉的加入对植物体内锌的积累没有显著影响。高锌或高镉处理均抑制了植物对锌和镉的吸收和积累。表明东南景天不仅可以忍耐锌镉复合污染,还具有一定的超量积累锌和镉的能力。     

不同态锌在动物体内代谢的比较

锌是动物体内必需微量元素之一,具有重要的生物学功能,实验用葡萄糖酸锌、硫酸锌、氯化锌和醋酸锌给小白鼠饮水,锌浓度为100PPm。结果表明:肝脏、肾脏、眼球和血液中锌含量均以葡萄糖酸锌组最高,达峰值最快,依次为硫酸锌、氯化锌和醋酸锌,100PP锌对小白鼠有轻度的毒性作用。     

高锌日粮对断奶仔猪血清锌和粪便排泄锌含量的影响

选用80头"杜洛克×长白×约克夏"三元杂交断奶仔猪,按公母各半、体重相近的原则随机分为4个处理组(即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组),每组20头仔猪,分别饲喂在相同基础日粮中添加100 mg/kg锌(氧化锌,Ⅰ组)、1 000 mg/kg锌(氧化锌,Ⅱ组)、2 000 mg/kg锌(氧化锌,Ⅲ组)、3 000 mg/kg锌(氧化锌,Ⅳ组)的饲料,试验期6周.在试验的第14、28、42 d分别从各组随机采集6头仔猪的血液样本,进行血清锌的检测;试验的第1～7 d每日收集各组6头仔猪的粪便,以后每周收集1次,测定粪便中锌的含量.结果表明:高锌日粮能显著增加断奶仔猪血清的锌浓度;也可使断奶仔猪粪便中锌排泄浓度显著增加,易造成环境污染.     

锌肥喷施对棉株体内锌素分配动态变化的影响

[目的]探索棉花生长中对锌素吸收和积累的规律及不同浓度锌肥喷施对棉株体内锌素分配动态变化的影响.[方法]田间小区试验.[结果]苗期是棉花对锌素变化最敏感的时期;而蕾期和铃期是锌素吸收量最大的时期;花期生长最旺盛,吸收和消耗量均很大;虽然随着施锌水平的提高,各器官中锌含量都是逐渐升高的,但是总体来讲,苗期含量是最高的,蕾期和铃期差不多,其次是花期,吐絮期含量最低.[结论]根据不同棉花锌素吸收规律和不同生育时期对锌的消耗和积累规律来合理的补施锌肥,对棉花生产有重要意义.     

锌与尿素结合对锌有效性及尿素转化的影响

【目的】通过研究锌与尿素以不同方式结合施用对土壤中锌有效性及尿素在土壤中转化的影响,探究氮锌相互作用机制,为锌与尿素科学配伍及养分高效利用提供科学依据。【方法】将七水硫酸锌按0.5%和5%的重量份与尿素分别进行物理掺混（U+Zn）和熔融混合（UZn）,制备含锌尿素试验产品：U+Zn0.5、U+Zn5、UZn0.5和UZn5。采用土壤培养试验,研究锌与尿素以不同方式结合施用对土壤有效锌含量、土壤酰胺态氮含量、土壤NO₃^–-N和NH₄⁺-N含量及土壤脲酶活性的影响,并结合X射线光电子能谱和核磁共振波谱分析锌与尿素不同结合方式对锌有效性和尿素转化的影响机制。试验设置8个处理：①CK（对照）,不施任何肥料;②U,施用普通尿素;③Zn0.5,单施ZnSO₄·7H₂O;④Zn5,单施ZnSO₄·7H₂O;⑤U+Zn0.5,施用含锌尿素U+Zn0.5;⑥U+Zn5,施用含锌尿素U+Zn5;⑦UZn0.5,施用含锌尿素UZn0.5;⑧UZn5,施用含锌尿素UZn5。其中,处理②、⑤、⑥、⑦和⑧的氮用量相同,处理③、⑤和⑦的锌用量相同,处理④同⑥和⑧的锌用量。【结果】（1）与单施锌肥相比,锌与尿素以物理掺混和熔融混合方式结合后施用均可提高土壤有效锌含量,且熔融混合方式对锌有效性的提高效果强于物理掺混。在0.5%水平下,锌与尿素混合施用较锌肥单施土壤有效锌含量平均提高17.3%,而熔融混合较物理掺混平均提高了10.9%;在5%水平下,锌与尿素混合施用较锌肥单施土壤有效锌含量平均提高13.1%,熔融混合较物理掺混则平均提高了12.7%;在熔融混合方式下,0.5%用量（UZn0.5）的锌固定率较5%用量（UZn5）的降低了23.93个百分点。（2）与普通尿素（U）相比,4种含锌尿素均可减缓尿素水解,其中锌与尿素熔融结合较物理掺混结合更有利于延缓尿素水解,且以0.5%的用量时二者差异达到显著水平（P<0.05）。（3）锌与尿素结合可在培养后期提高土壤NH₄⁺-N含量,以UZn0.5提高幅度最明显。与普通尿素（U）相比,U+Zn5、UZn0.5和UZn5处理在培养后期可显著提高土壤NO₃^--N含量,且UZn0.5处理提高幅度显著高于UZn5处理。（4）锌与尿素熔融混合在培养后期可提高土壤矿质态氮含量,与U处理相比,UZn0.5和UZn5处理土壤矿质态氮含量分别提高了7.6%和1.9%,且UZn0.5较UZn5处理土壤矿质态氮含量仍高出5.6%,差异达显著水平（P<0.05）。（5）锌与尿素结合在培养前期可抑制土壤脲酶活性,熔融混合较物理掺混抑制效果更强;锌与尿素熔融混合可在培养后期提高土壤脲酶活性,UZn0.5处理提高土壤脲酶活性的程度高于UZn5处理。【结论】锌与尿素结合（物理掺混、熔融混合）均可减少土壤对锌的固定,提高土壤有效锌含量,以氮锌熔融混合效果更好。锌与尿素结合能够延缓尿素水解,在培养后期提高土壤NH₄⁺-N、NO₃^–-N和矿质态氮含量,以熔融混合方式和锌添加量以0.5%效果较好。0.5%添加量的七水硫酸锌与尿素熔融混合制成含锌尿素产品,在生产中具有推广前景。     

人工锌指蛋白随机库的构建及其在锌指核酸酶筛选中的应用

利用开源式(Oligomerized pool engineering,OPEN)方法筛选具有较高特异性和亲和性的锌指蛋白(Zinc finger protein,ZFP).以已知三锌指蛋白为框架,使单个锌指关键位点氨基酸编码序列产生随机突变,构建3个人工锌指蛋白随机库,建立和完善应用人工锌指蛋白随机库筛选特异性锌指蛋白的技术平台.以人DYRK1A基因为例,测试和验证该技术平台的可行性和效率,分别获得对DYRK1A基因靶序列中左侧和右侧位点具有较高亲和性的50个三锌指蛋白;然后将得到的锌指蛋白与非限制性核酸内切酶FokⅠ连接,构建DYRK1A锌指核酸酶(Zinc finger nucleases,ZFN),应用酵母验证系统测试DYRK1A锌指核酸酶的活性,结果表明,90％的组装锌指核酸酶能够在靶位点进行切割.     

不同锌水平果园苹果树锌含量的年周期变化动态

【目的】研究大田条件下不同锌水平果园苹果树体锌吸收运转分配和锌运转系数的周年变化,解释不同锌水平果园苹果树锌含量的周年变化规律。【方法】以盛果期‘红富士/平邑甜茶’苹果为试材,测定缺锌小叶病树和正常树周年内不同物候期土壤及树体各器官的锌含量。【结果】不同锌水平树体根系锌含量周年动态变化差异显著,正常树锌含量周年内基本处于稳定水平,而病树根系前期呈下降趋势,后期急剧上升;在多年生枝条中,正常树锌含量始终处于较高水平,且后期有所增加,而病树在生长发育后期锌含量显著降低;新生器官的锌含量变化趋势基本一致,但正常树的锌含量始终高于病树。【结论】小叶病树生长发育后期锌低位贮藏引起地上部/根锌的运转系数低、树体锌含量上运受阻,同时,缺锌改变了树体养分吸收的节奏,致使小叶病苹果树春夏根系供锌能力低,形成了生长发育后期锌在根系贮藏、上运困难的特有锌运转规律。     

黄土高原地区连续施锌条件下土壤锌的形态及有效性

 采用连续浸提形态分级方法，研究了连续施用锌肥后锌的土壤化学特性变化。结果表明，经过17年连续施用锌肥，锌在土壤中有明显的累积。0～60 cm各土层土壤全锌和有效锌（DTPA-Zn）含量均高于对照，并且表现出锌在表层土壤（0～15 cm）累积和向深层土壤迁移的特点。土壤中的锌主要以矿物态锌存在，占土壤全锌含量的95.57%～99.11%。其次为松结态锌，约占全锌的0.82%～3.58%。其它形态锌占全锌的比例很小，不到1.00%。锌肥施入土壤后各形态锌的含量都有较大幅度的增加，施入土壤中的锌有很大一部分转化为矿物态锌，只有一小部分进入土壤溶液，或与有机质、碳酸盐及氧化锰相结合。在土壤各形态锌中，交换态、松结态和碳酸盐态锌均能不同程度反映土壤锌的有效性。长期施用锌肥改善了小麦的锌营养状况，促进了小麦对锌的吸收，施锌小麦各器官锌含量和吸锌量均高于对照。     

哺乳期锌缺乏对小鼠海马锌离子含量影响的研究

目的检测哺乳期母鼠锌缺乏对其仔鼠大脑海马内锌离子含量的影响.方法 CD-1母鼠产后即喂以缺锌饲料（锌含量为0.85μg/g）以及去离子水,它们未断乳的仔鼠即作为锌缺乏组模型,在小鼠生后7、14、21 d,应用金属自显影技术检测海马中游离锌离子含量变化.结果与对照组相比,锌缺乏组未断乳仔鼠海马中的锌离子含量明显减少.结论哺乳期母鼠锌缺乏会导致仔鼠海马中游离锌离子含量显著减少.     

锌胁迫对三种柑橘砧木的生理特性和锌分配的影响

为了探究锌胁迫对柑橘砧木生长的影响,本文采用溶液培养的方法,测定了不同锌浓度如0 mg?L-1(锌缺乏)、0.005 mg?L-1(锌低量)、0.05 mg?L-1(锌适量)、0.5mg?L-1(锌过量)条件下枳壳、酸橙与红橘的相关生理指标及不同部位锌含量变化。结果表明：1）锌胁迫显著抑制了枳壳及酸橙的生长,而对红橘生长的影响较小。2）与锌适量处理相比,锌缺乏和锌低量处理时枳壳、酸橙根系POD活性均明显降低,各锌处理间红橘根系CAT活性无显著性差异;锌胁迫下三者叶片与根系脯氨酸含量均显著高于适量锌处理,不同锌处理下枳壳叶片MDA及其根系脯氨酸含量均相对低于酸橙与红橘。3）随着锌处理浓度的升高,三者根、茎、叶的锌含量均趋上升,且根系锌含量显著较高。锌过量处理下三者的叶/根、叶/茎、茎/根比均显著低于其他锌处理。可见,三种柑橘砧木对锌胁迫的反应存在明显的差异。