外源铁对不同品种番茄光合特性、品质及镉积累的影响

【目的】在人工模拟镉污染土壤条件下,讨论了叶面喷施Fe对番茄Cd积累及化学形态的影响,旨在为镉污染土壤上番茄的安全生产提供理论依据。【方法】采用土培试验研究了在重金属Cd(10 mg/kg)污染条件下,叶面喷施不同浓度Fe(0、200和400μmol/L,Fe SO4·7H2O)对2个番茄品种(‘4641’和‘渝粉109’)生长、光合特性、品质及果实Cd形态和Cd积累量的影响。【结果】叶面喷施Fe提高了番茄的根、茎、叶、果实干重及植株总干重,增幅分别为20.4%~48.6%、13.3%~56.0%、16.0%~63.1%、9.8%~16.5%和21.6%~40.3%,随着喷施Fe浓度的增加,番茄各部位干质量及总干质量呈先增加后降低的趋势,比较两个番茄品种,‘4641’耐Cd性更强,而‘渝粉109’对Fe的反应更为敏感;随着喷施Fe浓度的增加,2个番茄品种的叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)呈先增加后降低趋势,在Fe 200μmol/L时最大,品种‘4641’的Pn、Gs和Tr较对照分别增加了8%、11%和2.9%,而‘渝粉109’较对照分别增加了28.7%、15.5%和18.8%。而喷Fe处理却降低了番茄叶片胞间CO2浓度(Ci),比较2个供试番茄品种,‘4641’光合作用和蒸腾作用强度均高于‘渝粉109’;喷Fe提高了2种番茄果实的硝酸盐含量以及渝粉‘109’还原糖含量,降低了‘渝粉109’果实氨基酸含量,喷施高浓度Fe(400μmol/L)能提高2种番茄果实Vc含量,与对照相比,‘4641’和‘渝粉109’果实硝酸盐增加的幅度分别为18.1%~22.2%、2.3%~22.0%,Vc较对照分别增加了8.2%和13.2%;番茄果实中Cd的主要存在形态为残渣态,其次为盐酸提取态,去离子水提取态和乙醇提取态所占比例较小,残渣态Cd(FR)和盐酸提取态Cd(FHCl)为活性偏低形态Cd,占Cd提取总量的70.8%,去离子水提取态(FW)和乙醇提取态(FE)为活性较高形态Cd,仅占Cd提取总量的11.8%,有效地抑制了Cd的毒害作用。叶面喷施Fe降低了番茄果实各形态镉含量;番茄中Cd主要积累在叶和茎中,而果实和根的积累量较少;喷Fe降低了番茄叶、根、茎、果实的Cd含量,降低幅度分别为7.1%~21.9%、35.6%~50.4%、13.0%~37.0%和2.8%~8.2%,但喷施高浓度Fe(400μmol/L)相比低Fe(200μmol/L)时的番茄各部位Cd含量有所增加,无论是非否喷施Fe,叶、茎、果实中的Cd积累量以及总Cd积累量总是以‘4641’‘渝粉109’,表明在Cd污染土壤上种植‘4641’较‘渝粉109’风险更大。【结论】叶面喷施适量Fe能够促进番茄的光合作用和蒸腾作用,提高了番茄各部位的干重,降低了Cd对番茄的毒害效应,同时减少了番茄各部位Cd含量。     

镉积累差异水稻品种生长发育对清除NO的响应

  【目的】   研究一氧化氮 (NO) 对镉 (Cd) 胁迫下水稻苗期生理生化及氮代谢响应的调节作用,探讨通过清除NO提高水稻耐Cd能力的措施。   【方法】   以Cd高积累 (TN1) 和Cd低积累 (春江06) 品种为材料,进行了Cd胁迫 (40 μmol/L) 水培试验。以Cd胁迫营养液为对照,在对照基础上设置添加硝普钠 (Cd+SNP)、添加NO清除剂CPTIO (Cd+CPTIO)、添加硝酸还原酶抑制剂钨酸钠 (Cd+TU) 处理,共4个处理。处理后12天,测定不同处理对水稻幼苗生长、NO₃–-N分配、根系特性及光合特性的影响。   【结果】   NO对高Cd和低Cd积累水稻品种的影响不同。与对照相比,Cd+SNP处理降低高Cd积累水稻品种幼苗地上部和地下部NO₃?-N含量,但对幼苗生物量和氮素吸收没有显著抑制效果;Cd+CPTIO处理会提高幼苗生长、氮素积累量及氮效率 (P < 0.05);增加或清除NO处理均显著降低了地上部和地下部的Cd含量。对于低Cd积累水稻品种,Cd+SNP、Cd+CPTIO、Cd+TU处理间幼苗生物量、氮素吸收量均无显著差异。   【结论】   品种基因型对NO信号的调节敏感度不同,高Cd 积累品种清除NO处理可以显著抑制Cd的吸收和向地上部的运转,促进幼苗的生长和对氮素的吸收利用,抑制硝酸还原酶活性处理缓解Cd胁迫促进幼苗生长的效果不稳定。而对于低Cd积累水稻品种,清除NO处理也有一定的缓解Cd吸收和向地上运转的效果,但其重要性不如基因本身的拒Cd能力。因此,Cd胁迫下,高Cd积累水稻品种采用清除NO的措施可有效缓解Cd胁迫,促进水稻的生长,但对于低Cd积累水稻品种,清除NO也可以进一步降低Cd的向上运输,但是对水稻幼苗生长和氮素利用的影响不显著。     

镉胁迫下施硒对冬小麦幼苗镉吸收、抗氧化能力及植株超微结构的影响

【目的】硒(Se)在提高植物抗逆性方面起着重要作用。硒减轻植物重金属Cd毒害的直接和间接机制需要进一步研究。【方法】供试作物为小麦(Triticum aestivum L.)。水培试验设置5个处理：Hoagland基础营养液(CK),营养液中只添加Cd 5μmol/L (Cd5Se0),添加Cd 5μmol/L和Se 5μmol/L (Cd5Se5),只添加Cd 20μmol/L(Cd20Se0),同时添加Cd 20μmol/L和Se 5μmol/L (Cd20Se5)。通过测定小麦镉含量和抗氧化系统相关指标,研究硒对小麦镉吸收时间动力学的影响以及小麦抗氧化体系中的调控机制;并观察了叶片和根系细胞的超微结构。【结果】镉胁迫下,施硒使小麦地上部的镉含量降低了18.20%～38.16%,镉积累量显著降低了40.79%～43.05%(P<0.05)。小麦根系在0～24 h内对镉的吸收特征符合一元二次方程,24 h内,在Cd5和Cd20条件下,施硒后小麦对镉的吸收量分别降低了48.96%和11.47%。相较于CK,在Cd20条件下,根和叶片中超氧阴离子■的产生速率以及过氧化氢(H     

不同辣椒品种镉吸收积累能力及关键期研究

  【目的】   比较不同辣椒品种植株Cd的吸收和积累动态差异,明确Cd积累关键期,为生产上规避辣椒Cd积累提供技术支持。   【方法】   以8个辣椒品种为材料进行了田间小区试验,供试土壤全镉含量为0.194 mg/kg。在辣椒苗期 (移栽当天)、壮苗期 (移栽后32 天)、结果期 (移栽后65 天)、成熟期 (移栽后111天) 采样,分析辣椒植株根、茎、叶及果实生物量、Cd含量,计算不同组织间的Cd运转系数。   【结果】   供试8个品种分为菜椒和朝天椒两类。4次采集的样品,叶部Cd含量均为菜椒 > 朝天椒,果实Cd含量在结果期菜椒高于朝天椒,成熟期朝天椒显著高于菜椒。朝天椒果实以品种艳椒425的Cd含量最低,菜椒以品种苏椒5号Cd含量最低。壮苗期为辣椒植株Cd的快速积累期,朝天椒根、茎和叶Cd含量移栽后0到32天分别增加了14.9、51.2和51.9倍,菜椒分别增加了8.9、25.6和39.9倍。结果期Cd积累变缓,移栽后65天朝天椒根、茎和叶Cd含量比移栽后32 天分别增加了0.35、0.55和–0.13倍,菜椒分别增加了0.20、0.01和–0.29倍;成熟期 (移栽后111 天) 朝天椒根、茎和叶Cd含量比结果初期 (移栽后65天) 分别增加了–0.29、0.44和–0.40倍,菜椒分别增加了–0.34、–0.14和–0.32倍。不同辣椒品种Cd在植株内的转运能力有差异,4次采样根–茎Cd转运效率菜椒 > 朝天椒,而茎–叶、叶–果和茎–果Cd转运效率则是朝天椒 > 菜椒。辣椒果实Cd积累量与壮苗期茎的Cd含量呈极显著正相关 (P < 0.01),与茎–果、叶–果Cd转运效率显著相关 (P < 0.05)。   【结论】   壮苗期前 (移栽后0～32天) 为辣椒植株Cd的快速积累期,该时期辣椒根茎叶中的Cd含量可以增加数十倍,进入结果期Cd含量的增加速率大大降低。壮苗期辣椒茎的Cd含量与果实Cd积累量呈极显著相关。菜椒根中的Cd向茎的转运能力较强,而朝天椒茎叶中的Cd向果实中转运能力较强,因而,朝天椒果实Cd积累能力高于菜椒。     

不同铁效率玉米品种苗期适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异

  【目的】  石灰性土壤高pH和高重碳酸盐含量严重影响土壤中有效铁含量,导致作物缺铁黄化、减产,铁高效玉米品种的推广应用是实现石灰性土壤玉米高产稳产的重要途径。 本研究探讨不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异,旨在为铁高效玉米品种的推广应用提供科学依据。  【方法】  试验以铁高效玉米品种正红2号 (ZH2)、正大619 (ZD619) 和铁低效玉米品种川单418 (CD418)、先玉508 (XY508) 为材料,设置极低铁处理 (Fe0,Fe浓度为0 μmol/L)、低铁处理 (Fe10,Fe浓度为10 μmol/L) 和正常供铁 (Fe100,Fe浓度为100 μmol/L) 3个处理,通过砂培试验,研究不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系形态特征、干物质重、铁积累及铁吸收利用差异。  【结果】  低铁胁迫下,玉米幼苗的根干重、单株干重、铁积累量、根系相对铁吸收效率均显著降低,而根冠比与铁素生理效率均显著升高,且随胁迫程度的增加变幅加大;总根长、根表面积、根体积和根直径则表现出明显的品种差异,与正常铁处理 (Fe100)相比,低铁处理下铁低效品种的总根长、根表面积和根体积显著降低,根直径显著增加,而铁高效品种的总根长和根表面积差异不显著,根体积显著增加,根直径在极低铁处理(Fe0)下显著降低,低铁处理 (Fe10)下差异不显著;铁高效品种总根长、根表面积、根体积、根干重、单株干物重、铁积累量和根系铁吸收效率的降幅及根冠比的增幅均明显低于铁低效品种,而铁生理效率的增幅高于铁低效品种。相关性分析结果表明,玉米幼苗铁积累量与总根长、根表面积、根体积和根干重均呈显著正相关,而与根冠比呈负相关,其中与总根长 (R2 = 0.8546) 和根表面积 (R2 = 0.8983) 相关性最强。  【结论】  与铁低效玉米品种相比,铁高效玉米品种低铁胁迫下具有较优的总根长、根表面积及较高的根系铁吸收效率与铁生理效率,促进了其对铁的高效吸收与利用,提高了其对低铁环境的适应能力。     

不同基因型冬小麦镉累积差异及其与根系形态的关系

为了探讨不同冬小麦品种对镉吸收的差异性及其与根系形态的关系,利用水培试验研究不同浓度Cd处理下籽粒镉含量较高的新麦9817(XM)和籽粒镉含量较低的洛优9909(LY)2个小麦品种吸收、累积镉的差异及其根系形态变化特征。结果表明:同一镉浓度下,LY的生物量高于XM,且单株镉累积量高于XM,其对镉胁迫有更好的适应性。中高浓度镉(50,100μmol/L)处理下,LY根系中Cd含量高于XM,而Cd迁移系数低于XM。植株体内镉迁移系数低是造成小麦籽粒中Cd含量低的主要原因。低浓度镉(10μmol/L)胁迫对LY的粗根系的根长、根表面积、根体积有促进作用,XM则表现为抑制作用。中高浓度镉(50,100μmol/L)处理,对XM和LY根系均为抑制作用。XM植株体内镉累积量与根系总根长、根系表面积、根体积的相关系数分别为-0.868,-0.864,-0.838,均为极显著负相关;LY镉累积量与根系总长根系总根长、根系表面积、根体积均为极显著负相关,相关系数分别为-0.936,-0.933,-0.875。根系直径与镉累积量不存在相关关系。     

小麦苗期吸收和积累镉能力的品种间差异

采用水培方法,研究了25个小麦品种苗期对镉的吸收和积累的差异,以期筛选具有Cd低积累潜力的小麦品种。结果表明,Cd对地上部干物重有显著抑制作用,对地下部干物重影响因品种而异,对春性品种有抑制作用,对半冬性小麦品种有促进作用。小麦对镉的吸收、积累、耐性指数以及镉运转效率有极显著的品种间差异。在1μmol·L-1的Cd处理下,根系镉含量为33.1～139.7mg·kg-1,积累量为2.12～9.78μg·plant-1,地上部镉含量为3.6～15.3mg·kg-1,积累量为0.45～1.44μg·plant-1,表明小麦体内的Cd主要积累在地下部而非地上部。因此,以地上部Cd积累量为筛选指标,将25个小麦品种划分为Cd高积累型、Cd中积累型、Cd低积累型。     

不同积累型苋菜(Amaranthus mangostanus L.)镉吸收转运特征差异性研究

【目的】比较高积累型苋菜品种Tianxingmi与低积累型苋菜品种Zibeixian在Cd胁迫下Cd吸收转运特征差异性,揭示苋菜品种Tianxingmi高积累镉的机理。【方法】采用水培试验,添加代谢抑制剂来研究两品种苋菜根系吸收Cd的主要途径。分别在30 μmol/L CdCl₂处理4 h、8 h、16 h、1 d和2 d采样测定,采用非损伤微测技术（Non-invasive micro-test technique,NMT）,进行植物活体动态测试,调查、测量两品种苋菜根系Cd2+离子流特征,比较了两品种对代谢抑制剂的反应。【结果】在30 μmol/L CdCl₂处理1 d后,Tianxingmi生物量达到最大值5.90 g/plant,是Zibeixian生物量的二倍;Tianxingmi根、茎和叶中Cd浓度分别为609、254和62.3 mg/kg,分别是Zibeixian的1.4倍、1.9倍和1.6倍,地上部和全株的Cd累积量分别高达602.0、1308 μg/plant;Tianxingmi富集系数（BCF）与转运系数（TF）分别为Zibeixian的2.1倍和1.5倍,这些结果两品种均表现出显著性差异（P < 0.05）。NMT技术测定两品种根系Cd2+离子流,通过扫描位点测定发现,距根尖0~300 μm范围内两品种苋菜根系Cd2+内流最强且差别最大,并在此做定点位点测定,发现Tianxingmi根系Cd2+内流是Zibeixian根系Cd2+内流的3.75倍,说明了两品种的富集特征与NMT结果一致。添加代谢抑制剂处理显著降低了高积累型Tianxingmi各器官中的Cd浓度,富集系数（BCF）与转运系数（TF）,以及根系Cd2+内流（P < 0.05）,主动吸收特征明显,而对低积累型Zibeixian的相关生理指标影响不大。【结论】两苋菜品种Cd吸收转运特征均表现出显著性差异。Tianxingmi具有更强的Cd吸收和向地上部转运与累积能力,并且根系对Cd的吸收与转运是主动需能的过程,共质体途径在Cd进入Tianxingmi根系并向地上部运输的过程中起着主要作用。     

铝、镉胁迫对空心菜生长及抗氧化特性的影响

为明确铝(Al)、镉(Cd)胁迫对空心菜植株生长、有害元素积累和抗逆生理代谢的影响,采用营养液培养试验,模拟酸性环境(p H值4.5),对空心菜幼苗进行Al、Cd单一及复合处理3周,测定相关指标。试验结果表明,与对照组相比,单独10μmol·L-1Al和0.5μmol·L-1Cd处理促进空心菜植株生长;高浓度Al(100μmol·L-1)、Cd(5μmol·L-1)胁迫导致植株根系和地上部Al、Cd大量积累,诱导叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性增强,丙二醛(MDA)含量增多;叶片叶绿素含量明显降低,植株生物量大幅下降。Al、Cd复合处理植株各器官有害元素含量均显著高于单一毒害处理,尤其是根系,并诱发更严重的植株生长抑制效应和氧化胁迫,表明Al、Cd对空心菜植株的生长抑制和氧化胁迫具有协同性。本试验研究结果可为Al、Cd复合污染酸性菜园蔬菜安全栽培提供理论指导。     

施氮对镉胁迫下杂交相思树生长及镉吸收分配的影响

【目的】研究不同水平氮的供应对木本固氮植物杂交相思树适应镉环境胁迫及其生物修复能力的影响,可为有目的地进行相思树栽培提供施肥依据。【方法】以杂交相思树 (Acacia mangium × Acacia auriculiformis) 为试材进行了盆栽试验。Cd2+ 设3个水平(0、30、60 mg/kg),在Cd2+ 30 mg/kg的基础上设施尿素2个水平(0.4、0.8 g/kg) ,共5个处理。研究了杂交相思幼苗的干物质、氮(N)、磷(P)、钾(K)、镉(Cd)的积累和分配规律。【结果】Cd2+ 胁迫显著抑制了杂交相思幼苗根、茎、叶和总干物质的积累,限制了N、P、K等元素的吸收和积累;杂交相思Cd转移系数为0.044～0.224,根Cd含量明显高于茎和叶,并且根部Cd累积能力要大于地上部;但Cd2+ 60 mg/kg胁迫下,杂交相思通过向地上部分转移Cd以更好地适应强胁迫环境。Cd2+ 30 mg/kg胁迫下,高氮 (0.8 g/kg) 较低氮 (0.4 g/kg) 更显著地促进了茎、叶和植株总的P、K积累,而低氮更有效地增加了根的N、P、K积累量;高氮较低氮更显著地提高了茎、叶干重以及干物质在茎叶中的分配比例,低氮则提高了根干重以及干物质在根中的分配比例和根冠比;Cd2+ 胁迫下施氮显著促进了杂交相思对Cd的吸收和积累,提高了Cd转移系数;低氮更显著地促进了根、叶和总Cd的积累,高氮更显著地促进了茎Cd的积累及Cd在茎、叶中的分配比例。【结论】Cd2+ 胁迫下杂交相思通过改变干物质及N、P、K、Cd积累和分配规律以及提高N、P和K利用率的方式,保证根系生长,以更好地适应胁迫环境。低Cd2+ 胁迫下 (30 mg/kg),施氮可缓解杂交相思由镉胁迫所引起的对N、K吸收的抑制,促进杂交相思各器官干物质以及N、P、K、Cd的积累。低施氮量 (尿素 0.4 g/kg) 促进相思树生长的效果更佳,高施氮量 (尿素 0.8 g/kg) 促进Cd向地上部的运转,提高其对Cd生物修复能力。     

镉安全水稻材料根系细胞壁果胶对镉的响应特征

【目的】研究镉(Cd)处理下水稻根系细胞壁果胶对Cd胁迫的响应,进一步深化Cd安全水稻材料根系细胞壁Cd的固持机制。【方法】以Cd安全水稻材料D62B为研究对象,普通材料Luhui17为对照进行水培试验。设4个Cd质量浓度处理：0 mg/L (CK)、0.5 mg/L (Cd0.5)、1.0 mg/L (Cd1)、2.0 mg/L (Cd2)。在水稻分蘖期采集根系样品,分析细胞壁多糖中果胶、半纤维1、半纤维2以及残渣部分的Cd含量,测定果胶糖醛酸含量、果胶酯化度、果胶甲酯酶(PME)活性、根系过氧化氢(H₂O₂)含量以及细胞壁过氧化物酶(POD)活性,进而分析根系细胞壁果胶对Cd的响应特征。【结果】1) Cd胁迫下,D62B和Luhui17根系细胞壁果胶合成增加,根系细胞壁低酯化和高酯化果胶糖醛酸含量均表现为D62B高于Luhui17。Cd处理下D62B根系细胞壁低酯化和高酯化果胶糖醛酸含量较对照分别增加了13.21%～71.82%和22.10%～64.27%,Luhui17分别增加了24.14%～137.86%和13.12%～41.26%。...     

水稻镉安全材料分蘖期根部镉积累分布特征

【目的】镉 (Cd) 低积累作物的培育和应用是减少土壤中Cd通过食物链危害人体健康的重要途径。通过研究Cd处理下水稻分蘖期根部Cd的积累分布特征,揭示水稻Cd安全材料根部Cd的固持机理,为水稻Cd安全品种的培育提供理论依据。【方法】以水稻Cd安全材料D62B为供试材料,普通材料Luhui17为对照,进行水培试验。水稻秧苗于三叶一心时移栽至盆中 (40 cm × 60 cm × 15 cm),以CdCl₂·2.5H₂O加入营养液,设0 (CK)、0.5 (Cd0.5)、1.0 (Cd1)、2.0 (Cd2) mg/L 4个Cd浓度处理,30天后收获,分为根和地上部测定其Cd全量。采用化学试剂逐步提取法和差速离心法分别测定根部Cd化学形态和亚细胞分布特征,并进一步结合细胞壁多糖,研究其对Cd的响应特征。【结果】1) Cd处理下D62B各部位Cd含量显著低于Luhui17,转移系数较小,其根部Cd向地上部转移较少。2) 随Cd处理浓度升高D62B根部水提取态Cd分配比例降低,盐酸提取态Cd、残渣态Cd分配比例升高,Cd移动性减弱。D62B根部Cd以氯化钠提取态为主 (48.9%～52.1%),高浓度Cd处理 (2.0 mg/L) 下其分配比例是Luhui17的1.11倍,水提取态是Luhui17的82.3%,其根中Cd的移动性弱于普通材料。3) D62B根部Cd主要分布于可溶部分和细胞壁,其中细胞壁Cd分配比例为38.6%～41.8%,高于Luhui17。随Cd处理浓度升高,D62B根细胞壁Cd分配比例降幅小于Luhui17,其细胞壁对Cd的固持作用有限但强于普通材料。4) D62B根细胞壁半纤维素1的Cd含量是果胶的7.74～8.40倍,Cd主要与细胞壁中半纤维素1结合。半纤维素1 Cd含量随Cd处理浓度升高而显著增加,2.0 mg/L Cd处理下D62B和Luhui17半纤维素1单位总糖Cd结合量较1.0 mg/L Cd处理分别增加32.6%、11.2%,D62B根细胞壁半纤维素1的Cd结合能力强于Luhui17。【结论】水稻Cd安全材料D62B各部位Cd含量低于Luhui17,其转移系数较小。D62B根中Cd主要为氯化钠提取态,随Cd处理浓度升高,根部Cd向移动性较弱的化学形态转化。D62B根细胞壁中Cd主要与半纤维素1结合,由于其Cd结合能力较强,D62B根细胞壁对Cd的固持作用强于普通材料。因此,D62B对Cd的转移能力弱于普通材料,是其籽粒Cd安全的重要原因。     

外源ABA提高甘蓝型油菜抗镉胁迫能力和氮素生理利用效率

  【目的】  植物脱落酸 (ABA) 可调节植物生长、种子休眠和叶片衰老，还可对非生物胁迫作出反应。比较添加外源ABA前后镉 (Cd) 胁迫下甘蓝型油菜的生理反应，可深化对脱落酸提高作物抗性和氮素生理利用效率作用机理的认识。  【方法】  供试甘蓝型油菜品种为814号，试验设3个处理:正常培养 (CK)、10 μmol/L CdCl₂ (Cd) 和5 μmol/L ABA + 10 μmol/L CdCl₂ (A + Cd)。在处理4天后，观察甘蓝型油菜表型，测定脯氨酸及丙二醛 (MDA) 含量、Cd含量、硝酸盐和铵盐含量以及硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性等相关指标。  【结果】  与Cd处理相比，A + Cd处理甘蓝型油菜新叶SPAD值提高了1.1倍，根部脯氨酸含量增加了29.0%，MDA 含量降低了48.3%。外源ABA的添加会抑制甘蓝型油菜对Cd的吸收，降低甘蓝型油菜地上部和地下部Cd含量，减小Cd对甘蓝型油菜的毒害作用，影响甘蓝型油菜对NO₃–的吸收，降低油菜体内的总氮含量。与Cd处理相比，A + Cd处理甘蓝型油菜根部NR活性显著提高82.8%，更多的NH₄+分配到了地上部，地上部GS活性升高了32.1%，增强了甘蓝型油菜体内的氮同化和代谢过程，氮素生理利用效率显著提高了17.2%。  【结论】  外源ABA的添加可降低Cd的吸收量，提高氮代谢相关酶活性，促进脯氨酸的合成和降低丙二醛的生成，进而增强甘蓝型油菜对Cd的抗性，增强甘蓝型油菜体内氮同化和代谢的过程，并提高甘蓝型油菜的氮素生理利用效率。     

高磷处理下矿山生态型水蓼根系耐受特征

  【目的】  磷富集植物对高磷具有良好的耐性是其应用于植物修复的前提。本研究探讨磷富集植物矿山生态型水蓼根系对高磷的耐受能力,为后期利用其修复环境中的过量磷提供一定的理论依据。  【方法】  采用矿山生态型和非矿山生态型水蓼(ME和NME)进行了水培试验,营养液中设置无机磷2、4、8、16 mmol/L 4个高浓度处理,以正常磷0.5 mmol/L浓度为对照,分析对比了两种生态型水蓼根系对高磷的耐受特征。  【结果】  随着磷浓度的增加,ME地上部和根系生物量和磷积累量均先显著增加后降低,在磷浓度4 mmol/L时出现峰值,而NME则大体呈降低趋势。高磷处理ME地上部和根系生物量分别为NME的1.35～2.56和1.18～1.86倍,除磷浓度16 mmol/L处理外,ME地上部和根系磷积累量分别为NME的1.35～2.58和1.36～1.96倍,磷积累能力更强。ME根系质膜开始受到明显损伤的营养液磷浓度是8 mmol/L,而NME是磷浓度4 mmol/L。随着磷浓度的增加,ME根系中H₂O₂、MDA和NME根系中的MDA含量均表现为先稳定后显著增加,而NME根系中的H₂O₂含量则持续增加;两种生态型水蓼根系SOD、POD和CAT活性均先显著增高后降低,分别在磷浓度4和2 mmol/L时显著高于对照。与NME相比,ME根系抗氧化酶活性更高,对H₂O₂和MDA的清除能力更强。两种生态型水蓼根系亚细胞组分磷含量均表现为可溶部分(含液泡)＞细胞壁＞细胞器。随着磷浓度的增加,两种生态型水蓼各亚细胞组分磷含量均显著增加,且在磷浓度2和4 mmol/L处理下,根系可溶部分(含液泡)磷分配比例明显高于对照,液泡是其磷素储存的重要场所。  【结论】  矿山生态型水蓼对高磷的耐受能力和磷积累能力均强于非矿山生态型水蓼。高磷处理下矿山生态型水蓼存在根系自由基和保护酶动态平衡、细胞壁固持和可溶部分的液泡区隔化现象,这是其根系的重要耐受特征。     

不同芹菜品种镉吸收和运转差异研究

【目的】 研究镉胁迫下芹菜生长、镉吸收和向上运转品种间差异,为筛选镉低积累型芹菜品种减少镉对人体的危害提供依据。 【方法】 以10个芹菜品种为试材进行基质无土栽培试验,基质为蛭石,营养液采用1/2华南农业大学叶菜类营养液配方,以只浇灌营养液的处理作为对照,浇灌含15 mg/L氯化镉（CdCl₂）的营养液为Cd胁迫处理;每3 d浇灌一次,每次浇灌0.2 L,累计浇灌15次,每盆Cd施用量为45 mg。移栽45 d后,测定生长指标与根、叶柄和叶片Cd含量。计算相对生长量（relative growth yield,RGY）和转运系数（translocation factor,TF）,并筛选出高、低Cd积累品种。分别对高、低Cd积累品种进行穴盘基育苗,14 d后采用华南农业大学叶菜类营养液配方进行营养液栽培,21 d后利用非损伤微测技术（non-invasive micro-test technology,NMT）测定根系分生区、伸长区和根毛区Cd2+离子流速。 【结果】 与非Cd胁迫相比,Cd胁迫使‘速生四季西芹王’、文图拉西芹’、‘四季小香芹’、‘实心香芹’、 ‘雪白芹菜’ 地下部受到显著抑制,对地上部无显著影响;Cd胁迫促进了 ‘四季小香芹’ 地上部生长;而 ‘种都金黄芹菜’、‘红芹’、‘鲍芹’ 地上部受到显著抑制,对地下部则无显著影响;‘马家沟芹菜’ 和 ‘速生香芹’ 地上部和地下部均生长均受到抑制。食用器官叶柄中Cd含量以 ‘种都金黄芹菜’ 和 ‘雪白芹菜’ 最高;‘速生香芹’ 和 ‘实心香芹’ 最低。地上部Cd含量高的 ‘种都金黄芹菜’ 和 ‘雪白芹菜’ 对Cd转运能力也最高;Cd含量低的 ‘速生香芹’ 对Cd转运能力也最低。在根系成熟区（根毛区）,‘种都金黄芹菜’ 较 ‘速生香芹’ 有更高Cd2+ 离子流速。 【结论】 Cd胁迫下,芹菜不同品种生长、Cd吸收、转运和积累存在显著差异。‘四季小香芹’、‘速生四季西芹王’、‘文图拉芹菜’、‘实心香芹’ 和 ‘雪白芹菜’ 较为耐镉;而 ‘种都金黄芹菜’、‘红芹’、‘鲍芹’、‘马家沟芹菜’ 和 ‘速生香芹’ 对镉敏感。‘雪白芹菜’ 和 ‘种都金黄芹菜’ 为高Cd积累型,‘实心香芹’ 和 ‘速生香芹’ 为低Cd积累型,其中 ‘实心香芹’ 表现为低Cd含量和高生长量。高Cd积累型芹菜较低Cd积累型芹菜有更强Cd2+ 吸收能力和Cd转运能力,根部Cd2+ 流速可用于低积累品种的快速筛选。      

宛氏拟青霉提取物增强水稻抗低温胁迫的最佳施用水平

【目的】施用生物刺激素是可持续农业中缓解作物低温胁迫的重要措施。本文主要研究了本课题组从野生沙棘内生菌提取的一种新型生物刺激素（宛氏拟青霉提取物）增强水稻抗低温胁迫的最佳施用浓度和生物学机制。【方法】通过室内培养，于野生沙棘体内分离出宛氏拟青霉 (Paecilomyces variotii) 菌株，菌株再经发酵和提纯获得供试生物刺激素PVE (Paecilomyces variotiiextracts)。以水稻为试验材料设置了萌发和液培试验，试验设0、0.05、0.10、0.20、0.50和1.00 μg/L 6个PVE施用水平，研究了低温 (15℃) 胁迫下不同浓度PVE对水稻种子萌发、幼苗生长、根系发育、光合特性和氧化损伤的影响。【结果】1)施用PVE的各处理提前打破了种子休眠，种子发芽率在第5天和第6天较CK分别提高66.7%～106.7%和28.2%～47.8%。2) PVE在0.05～0.50 μg/L浓度范围较CK显著增加地上部生物量7.9%～20.4%，提高了根系重量12.5%～28.1%。3) PVE在0.10 μg/L浓度条件下，较CK显著提高水稻总根长、根表面积、根体积和根平均直径48.0%、36.6%、36.2%和35.2%。4) PVE在0.05～0.50 μg/L浓度范围较CK显著提高水稻叶片光合速率5.1%～34.4%，并提高了叶片气孔导度和蒸腾速率。5) PVE在0.10 μg/L浓度条件下较CK显著提高叶片SOD、CAT和POD活性46.9%、9.6%和18.4%，提高根系SOD、CAT和POD活性28.0%、12.7%和16.4%，并显著降低叶片和根系中MDA含量22.0%和29.8%。6) PVE在0.05～0.50 μg/L浓度范围内均具有缓解低温胁迫的能力，以0.10 μg/L为最佳施用浓度。当超过0.10 μg/L，PVE对低温胁迫的缓解能力随着施用浓度的提升反而减弱。【结论】PVE在0.10 μg/L的浓度下可提高叶片光合能力和减少细胞氧化损伤，增加根系吸收养分的面积，显著缓解低温对水稻幼苗的胁迫。建议PVE的施用水平为0.10 μg/L。     

曼地亚红豆杉(Taxus media cv“Hicksii”)栽培基质中适宜的锰、锌、铜浓度及采收时期研究

【目的】紫杉醇具有独特的抗癌机理和广谱强效的抗癌活性,被认证为目前最有效的天然抗癌药物之一。曼地亚红豆杉作为提取紫杉醇重要地天然源料,而备受重视。本试验旨在分析锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)三种微量元素对两种树龄曼地亚红豆杉植株生长及紫杉醇含量的影响,为曼地亚红豆杉药用原料林定向培育及通过合理施用微肥确定适宜采收期提供科学借鉴。【方法】以3年和5年生曼地亚红豆杉"Hicksii"幼苗为材料,采用砂基培养方式,使用高效液相色谱检测了施用不同浓度锰(0、4.50、9.00、13.50和18.00μmol/L)、锌(0、0.15、0.30、0.45和0.60μmol/L)和铜(0、0.40、0.80、1.20和1.60μmol/L)对3年和5年生曼地亚红豆杉"Hicksii"树苗生长及紫杉醇含量的影响。【结果】1)3种微量元素对两种不同年龄树苗的生长和枝叶紫杉醇含量影响显著。最适宜3年和5年生树苗生长(株高、地径、新梢长度)和生物量(枝叶与根系鲜/干重)积累的Mn浓度为9.00μmol/L,Zn浓度为0.40μmol/L;3年生树苗的最适宜Cu浓度为0.30μmol/L,5年生为0.15μmol/L。3年生树苗的Mn浓度为9.00μmol/L,5年生树苗为4.50μmol/L以及两种树龄树苗的Zn浓度为0.40μmol/L和Cu浓度为0.30μmol/L时,微量元素有利于两种不同年龄树苗枝叶的紫杉醇积累。高于该适宜浓度则抑制树苗枝叶的紫杉醇积累,且浓度越高抑制作用越强。2)3种微量元素处理下,5年生树苗紫杉醇含量显著高于3年生树苗,对两种树苗紫杉醇含量影响效果顺序为MnZnCu。3)在生长期3~10月,不同浓度Mn、Zn、Cu处理下的两种树苗均表现出相同规律:3~6月树苗紫杉醇积累量逐渐降低,6月降到最低,7月开始逐渐升高,9~10月含量趋于稳定。【结论】施用微量元素Mn 9.00μmol/L、Zn 0.40μmol/L和Cu 0.15~0.30μmol/L,5年龄"Hicksii"树苗,在9~10月份进行采收是紫杉醇含量高的关键点。     

硒对镉胁迫下寒地水稻镉含量与分配的影响

【目的】研究施硒对不同镉污染土壤上镉在水稻各器官中的分配及稻米中镉含量的影响,探讨通过施硒降低水稻镉吸收量及在稻米中分配的可行性。【方法】采用盆栽试验,以垦鉴稻6号为材料,研究添加不同浓度镉(0、2、4和8 mg/kg土壤)的条件下,施硒(0、0.07和0.14 mg/kg土壤)对水稻不同器官镉含量和镉分配的影响。成熟期整盆收获,分别测定叶片、叶鞘、茎秆、根系和糙米、精米镉含量、硒含量和干物重,计算镉积累量和分配比例。【结果】1)当土壤镉浓度在0 4 mg/kg时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度增高而显著增加,但当土壤中镉浓度4 mg/kg时,糙米和精米中镉含量增加不显著。未施硒(Se0)时,Cd2(4 mg/kg)和Cd3(8mg/kg)处理糙米中镉含量分别为0.221 mg/kg和0.234 mg/kg,分别是Cd0处理的15.8和16.7倍,均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.2 mg/kg),精米镉含量未超过国家食品安全规定的限量,Cd3处理精米中镉含量最高,为0.174 mg/kg。2)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,糙米和精米的镉含量均低于我国国家食品安全规定的稻米镉限量,且Se2(0.14 mg/kg)处理优于Se1(0.07 mg/kg)处理。其中Cd1(2 mg/kg)浓度时,Se2处理的精米镉含量下降幅度最大,比Se0降低31.5%(P0.01)。3)镉在各器官中的分配比例为根系茎鞘稻谷叶片。随着硒浓度的增加,镉在根系中的分配比例增加,在地上部的分配比例减少,在稻壳中的分配比例增加,在精米中的分配比例下降。在Cd1浓度时,根系镉分配比例范围为60.9%67.8%,稻谷镉分配比例为12.6%13.8%;Se2处理稻壳中镉分配比例比Se0增加5.2个百分点,而精米中镉分配比例则下降了6.2个百分点。4)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加,Se2处理对干物重的影响优于Se1处理。Cd1、Cd2和Cd3浓度下,Se2处理比Se0处理稻谷干物重分别增加了6.4%(P0.01)、5.2%(P0.05)和11.3%(P0.01)。【结论】施硒可降低镉污染土壤上水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量,并能显著降低精米中镉的分配比例,保证稻米的食用安全性,尤其在Cd加入量为2mg/kg土浓度下,施硒效果最显著,以施Se量为0.07 mg/kg处理的效果最好。     

不同光强下龙葵对镉的吸收积累及生理响应

采用土培方法探讨了不同光强（自然光和50%遮光）和镉（Cd）不同添加量（0、 25、 50、 75和100 mg/kg）复合处理下,龙葵对Cd的吸收累积特征,超氧化物歧化酶（SOD）、 过氧化物酶（POD）、 过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性以及叶绿素、 丙二醛（MDA）、 谷胱甘肽（GSH）和植物螯合肽（PCs）含量等的变化特征。结果表明, 自然光条件下龙葵叶绿素b、 叶绿素a+b以及地上和地下部Cd富集量均显著低于遮光处理; 叶和根的SOD、 POD、 CAT和APX活性在自然光条件下随土壤Cd添加量的增大先升后降,而在遮光处理下则持续升高; 除Cd 25 mg/kg处理时根POD及叶CAT活性在不同光强处理下没有显著差异外,其余Cd添加量处理下SOD、 POD、 CAT和APX活性在自然光条件下均显著高于遮光处理; 自然光条件下龙葵叶和根的MDA含量显著高于遮光处理,而叶和根的GSH含量和叶中PCs含量均显著低于遮光处理。研究结果表明,遮光环境促进了龙葵对Cd的富集,并且减轻了Cd对龙葵的氧化胁迫。