Pb、Cd复合胁迫下4种植物抗氧化防御差异性研究

为了解植物在Pb、Cd复合胁迫下抗氧化系统的响应, 研究了重金属超富集植物龙葵、印度芥菜和非重金属超富集植物玉米和萝卜在Pb、Cd复合胁迫下抗氧化系统的变化。研究结果显示: Pb、Cd复合胁迫下超富集植物印度芥菜和龙葵的叶生物量显著减少, 根和茎生物量在低浓度处理下减少不明显; 非超富集植物萝卜和玉米的生物量随重金属浓度升高显著降低。超富集植物的SOD活性随重金属浓度升高逐渐升高; 4种植物POD活性随重金属浓度变化规律各不相同, 非超富集植物玉米和萝卜POD活性总体上随重金属浓度增加而提高; 超富集植物叶片MDA含量随重金属浓度升高逐渐升高; 印度芥菜和萝卜的总GSH含量显著高于其他两种植物。超富集植物的SOD、MDA、TAST、总GSH和PC与土壤重金属毒性系数呈显著相关; 非超富集植物玉米的POD和总GSH与重金属毒性系数呈显著相关, 而萝卜的TAST和PC与重金属毒性系数呈显著相关性。不同植物的解毒机制并不相同, 因而进一步了解超富集植物的相关酶基因调控对阐明解毒机制尤为重要。     

印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

通过盆栽试验对比研究了印度芥菜(Brassica juncea)和油菜对复合污染土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复效率.初步探讨印度芥菜品种Wild Garden Pungent Mix净化重金属污染土壤的应用潜力.结果表明:Cd,Pb复合污染条件下,与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb的抗耐性较强,地上部生物量较大,是同处理油菜的1.1～2.0倍.印度芥菜和油菜对重金属Cd,Pb的吸收富集表现出较为一致的特点,并且对土壤中重金属的吸收能力顺序均为Cd＞Pb,对土壤中Cd的吸收达到了100 mg/kg以上.表现出了超富集植物的特性.但相比之下,印度芥菜对土壤中Cd,Pb的吸收富集能力强于油菜.同时通过多元回归分析表明,两种植物对Cd,Pb的吸收不存在复合效应.本研究中,印度芥菜对Cd的净化率为0.35%～9.22%,是同处理下油菜的2.1～3.5倍;印度芥菜对Pb的净化率只有0.015%～0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4～5.5倍,但远小于对Cd的净化率.研究表明,该品种印度芥菜具备应用于修复Cd污染土壤的潜力.     

Pb,Zn对超富集植物(小鳞苔草)抗氧化酶活性的影响

通过人工气候箱盆栽实验,研究Pb,Zn及其复合胁迫对小鳞苔草(Carex gentilisFranch.)根和叶中SOD,POD及CAT活性的影响。结果表明:叶片SOD活性随Pb和Zn浓度增加均呈缓慢上升趋势,根部SOD则表现为有升有降的过程,Pb Zn复合处理可提高根部和叶片SOD活性,最高分别为201.8 U/gFW和233.1U/gFW。根部POD活性随Pb,Zn浓度增加均出现不同程度提高,但叶片POD活性呈有升有降的过程;根部和叶片POD在Pb Zn复合处理中活性增幅明显,最高分别为对照的7.47倍和1.49倍。根部和叶片中CAT在Pb,Zn及其复合处理中活性均受到不同程度的抑制。方差分析显示,Pb对根部3种酶活性影响显著;Zn对叶片POD活性影响显著;Pb Zn互作对植株体内POD和根部SOD影响极显著。经综合分析,小鳞苔草在Pb,Zn及其复合胁迫条件下,SOD和POD起主要作用,并具有耐Pb高浓度胁迫的抗氧化酶活性调控能力,可望在中国西部铅锌复合污染区植物修复中提供一种新资源。     

重金属铅镉胁迫对芋生长发育和产量的影响

采用盆栽试验研究了0(对照),500、1 000、1 500、2 000 mg·kg~(-1)和2 500 mg·kg~(-1)6个浓度的铅(Pb)与0(对照)、0.5、1.0、1.5、2.0 mg·kg~(-1)和2.5 mg·kg~(-1)6个浓度的镉(Cd)溶液分别处理土壤对芋生长发育和产量的影响。结果表明,Pb胁迫抑制芋植株的生长,株高最大低于对照25.3%,对芋叶长、叶宽的影响不显著;而Cd浓度在1.0 mg·kg~(-1)以上显著促进了植株的生长,株高最大高于对照42.1%,最大叶长高于对照60.1%,最大叶宽高于对照60.9%。在1 000 mg·kg~(-1)和1 500 mg·kg~(-1)Pb胁迫下,叶绿素含量显著高于对照,浓度大于1.0 mg·kg~(-1)时Cd胁迫显著高于对照;Pb胁迫MDA含量同比对照显著增加,最大增加了60.8%,Cd胁迫仅在1.0mg·kg~(-1)显著高于对照45.4%。Pb胁迫可溶性糖含量先升后降,1 000 mg·kg~(-1)时显著高于对照40.6%,Cd胁迫时呈上升趋势,最大高于对照33.5%;Pb胁迫可溶性蛋白呈上升趋势,最大高于对照144.0%,Cd胁迫时先上升后下降,1.5 mg·kg~(-1)时显著高于对照37.0%;Pb、Cd胁迫均使SOD活性下降,最大下降幅度分别为37.8%和60.0%,使POD和CAT活性增强,POD最大增强幅度分别为119%和78.7%,CAT最大增强幅度分别为298.5%和65.5%。Pb或Cd胁迫均导致芋产量明显下降,最大下降分别为53.6%和56.5%。     

Pb,Zn对超富集植物（小鳞苔草）抗氧化酶活性的影响

通过人工气候箱盆栽实验,研究Pb,Zn及其复合胁迫对小鳞苔草（Carex gentilisFranch.）根和叶中SOD,POD及CAT活性的影响。结果表明：叶片SOD活性随Pb和Zn浓度增加均呈缓慢上升趋势,根部SOD则表现为有升有降的过程,Pb＋Zn复合处理可提高根部和叶片SOD活性,最高分别为201.8 U/gFW和233.1U/gFW。根部POD活性随Pb,Zn浓度增加均出现不同程度提高,但叶片POD活性呈有升有降的过程;根部和叶片POD在Pb＋Zn复合处理中活性增幅明显,最高分别为对照的7.47倍和1.49倍。根部和叶片中CAT在Pb,Zn及其复合处理中活性均受到不同程度的抑制。方差分析显示,Pb对根部3种酶活性影响显著;Zn对叶片POD活性影响显著;Pb＋Zn互作对植株体内POD和根部SOD影响极显著。经综合分析,小鳞苔草在Pb,Zn及其复合胁迫条件下,SOD和POD起主要作用,并具有耐Pb高浓度胁迫的抗氧化酶活性调控能力,可望在中国西部铅锌复合污染区植物修复中提供一种新资源。     

Cr、As、Pb、Cd复合污染对茶树叶片酶活性和细胞膜透性的影响

通过盆栽实验,研究了土壤中Cr、As、Pb、Cd复合污染对茶树叶片酶活性和细胞膜透性的影响。结果表明,茶树叶片酶活性和细胞膜透性的变化趋势基本一致,均随浓度的增加而增加,说明茶树在本实验浓度范围内对4种重金属的复合污染具有耐受性;极差分析表明,对SOD活性和细胞膜透性影响顺序为CrAsPbCd,对POD和CAT活性影响顺序为CrAsCdPb;方差分析表明,Cr对茶树SOD、POD、CAT活性和细胞膜透性的影响极显著;As对SOD、POD和细胞膜透性影响极显著,对CAT活性影响显著;Cd、Pb对POD活性和细胞膜透性的影响显著,而对SOD和CAT活性的影响相对较小,说明茶树对Cr、As污染更敏感,耐受能力较Cd、Pb弱。     

不同浓度Hg2+ 、Cr3+ 和Pb2+单一胁迫对绿豆膜脂过氧化物含量及抗氧化酶活性的影响

研究了不同浓度Hg2+、Cr3+ 和Pb2+胁迫条件下,绿豆花荚期叶片中膜脂过氧化物（MDA）含量及抗氧化酶,包括(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的变化情况。结果表明,Hg2+、Cr3+和Pb2+胁迫后,随着浓度的升高,绿豆叶片中MDA含量也逐渐升高,与对照相比均呈差异显著性;在Cr3+和Pb2+胁迫下,绿豆叶片中SOD酶活性随着浓度的升高呈现升高的趋势;在低、中浓度Hg2+胁迫下,SOD酶活性低于对照,但高浓度下,SOD酶活性高于对照;Hg2+处理后,POD随着浓度的增加,表现出先升高后降低又升高的趋势;低、中浓度Cr 3+处理使绿豆叶片内POD活性降低,但在高浓度时表现出POD活性增强;随着Pb2+处理浓度的增加,POD活性逐渐降低;Hg2+ 和Cr3+处理使CAT活性升高,但Pb2+处理后,CAT活性随浓度的升高先下降,再升高,然后又下降。研究表明Pb2+对绿豆的生态毒性较大。     

DBP和Cd复合污染对油菜的毒性作用研究

通过盆栽试验,研究了不同浓度的DBP(0,5,10,20,30,50,100mg/kg)和Cd(5mg/kg)复合污染对油菜抗氧化酶系统(SOD、CAT、POD)活性、MDA含量、游离脯氨酸含量和可溶性蛋白含量的影响。结果表明,随着DBP浓度的升高,油菜抗氧化酶系统活性、游离脯氨酸及可溶性蛋白含量均呈先升高后降低的趋势;当DBP浓度为5,10mg/kg时,SOD和CAT活性比对照组显著提高,在一定程度上减轻了油菜受到的毒害作用;当DBP浓度为50,100mg/kg时,SOD和POD活性、游离脯氨酸及可溶性蛋白含量与对照组比均显著降低,说明高浓度的DBP可能进一步加剧了油菜受到的毒害作用;随着DBP浓度的升高,油菜MDA含量也逐渐升高,并与对照组比差异显著,说明其细胞膜脂质过氧化作用逐渐加重。     

Ni、Pb、Cd复合胁迫对匍灯藓生理特性的影响

以匍灯藓(Plagiomnium cuspidatum (Hedw.)T.Kop.)为材料,通过土培法探究Ni、Pb、Cd胁迫对苔藓光合系统、抗氧化系统的影响.结果表明:(1)随着处理重金属浓度的增加,匍灯藓叶绿素含量显著性下降(p＜0.05),并且苔藓对Ni+Pb和Pb+Cd处理更为敏感.(2)在不同重金属处理下,AsA含量的增加趋势是Ni+ Pb＞Ni＞Ni+ Pb+Cd＞Cd+ Ni＞ Pb＞ Pb+ Cd＞Cd.(3)Ni、Pb、Cd单种元素处理和Ni+Pb处理的苔藓SOD活性,在低浓度下升高,在高浓度下降低;其余处理方式下SOD活性呈下降趋势,下降速率较快的是Ni+Pb+Cd和Cd+ Ni处理.POD和CAT活性均随着胁迫浓度的增加而下降;当处理方式为Ni+Pb+Cd且浓度为160 mmol/L时,POD活性最低,比对照组下降了98.39％;CAT活性在Ni+Pb处理时下降速率最快.PPO活性仅在Ni+Pb+Cd处理时出现高浓度抑制现象;其余相对于对照组都增加,而且2种元素处理的增加量明显大于单种元素处理.匍灯藓的抗氧化体系中对Ni、Pb、Cd复合处理的抵抗起关键作用的是AsA和PPO,可作为藓类植物受Ni、Pb、Cd复合胁迫的敏感生理指标.     

印度梨形孢诱导油菜抗旱性机理的初步研究

印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种根部内生真菌,能够促进许多植物的生长,提高作物的产量,而且还能诱导植物产生对生物或非生物胁迫的抗性.为了研究印度梨形孢对油菜(Brassica napus L.)抗旱性的影响,本研究用20％的聚乙二醇6000(PEG)对有印度梨形孢定殖和无印度梨形孢定殖的油菜植株进行模拟干旱胁迫处理,分析两者在受干旱胁迫后丙二醛(MDA)含量、相对电导率大小、脯氨酸(Pro)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性以及干旱相关基因表达水平的差异.结果表明,接种印度梨形孢的油菜植株叶片中MDA含量和相对电导率均显著低于未接种印度梨形孢的油菜植株;Pro含量显著高于未接种印度梨形孢的油菜植株,在PEG处理后的第72小时,接种印度梨形孢的油菜叶片中Pro含量是未接种印度梨形孢的油菜的1.3倍;SOD、POD和CAT活性明显高于未接种印度梨形孢的油菜植株,PEG处理后的第24小时SOD、POD和CAT活性分别是对照油菜的1.17、1.38和1.27倍.RT-PCR分析表明,干旱胁迫下有印度梨形孢定殖的油菜叶片中编码合成脂质转运蛋白的基因575表达上调,PEG处理后的第9小时其表达量是对照的3.2倍.本研究研究结果表明印度梨形孢提高油菜对干旱胁迫的抗性与MDA含量、质膜透性、Pro含量、抗氧化酶活性和干旱相关基因的表达相关,印度梨形孢可能是通过提高油菜整体抗氧化能力、维持细胞生物膜完整性和细胞内渗透压以及降低膜脂的过氧化水平,从而增强了油菜对干旱胁迫的抗性.本研究初步明确了印度梨形孢提高油菜抗旱性的作用与部分机理,为深入研究印度梨形孢提高油菜的抗逆性作用及其机理提供基础资料.