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     

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。     

白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量对 CO2 浓度倍增和干旱胁迫的响应

【目的】 探明 CO₂ 浓度倍增对干旱胁迫下白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量的影响,为未来大气 CO₂ 浓度升高以及干旱、半干旱地区水分亏缺等逆境下白羊草的生长提供理论依据和技术参数。 【方法】 盆栽试验采用裂区设计,研究了黄土丘陵区典型草本植物白羊草光合特性和非结构性碳水化合物 (NSC) 及其组分 (可溶性糖和淀粉) 的含量对不同 CO₂ 浓度 (400 μmol/mol 和 800 μmol/mol) 和不同水分处理 [35%～40% FC (重度干旱胁迫)、55%～60% FC (轻度干旱胁迫) 和 75%～80% FC (对照)] 的响应。 【结果】 CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫对白羊草光合–光响应曲线参数和 NSC 及其组分含量有显著影响,但 2 个因素之间没有显著的交互作用。CO₂ 浓度倍增显著提高了白羊草叶片最大净光合速率 (P_max )、表观量子效率 (AQY)、光饱和点 (LSP) 和光补偿点 (LCP)(P < 0.01),而干旱胁迫则显著降低了P_max 、AQY 和LSP (P < 0.01)。CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫均提高了白羊草地上部分可溶性糖含量。在正常 CO₂ 浓度条件下,与对照相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫均显著降低了白羊草地上部分和根系部分淀粉含量。CO₂ 浓度倍增使对照、轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下白羊草地上部分淀粉含量分别提高了 17.4%、44.2% 和 18.7%,根系部分淀粉含量分别提高了 17.3%、88.4% 和 54.4%。轻度和重度干旱胁迫均显著降低了正常 CO₂ 浓度条件下白羊草根系部分 NSC 含量。CO₂ 浓度倍增显著提高了对照处理和轻度干旱胁迫处理下白羊草地上部分以及轻度干旱胁迫处理和重度干旱胁迫处理下白羊草根系部分 NSC 含量。在正常 CO₂ 浓度下,轻度和重度干旱胁迫导致白羊草地上部分和根系部分可溶性糖含量与总 NSC 含量比值的显著提高。在倍增 CO₂ 浓度下,重度干旱胁迫显著提高了白羊草地上部分可溶性糖含量与总 NSC 含量的比值,而对照处理和轻度干旱胁迫处理无显著差异。 【结论】 干旱胁迫促进了白羊草体内淀粉向可溶性糖的转化,导致可溶性糖含量的升高和淀粉含量的降低。CO₂ 浓度倍增促进了白羊草地上部分和根系部分淀粉和 NSC 含量的积累,为干旱胁迫下白羊草生理代谢活动所需可溶性糖提供了来源。CO₂ 浓度升高能够缓解干旱胁迫造成的不利影响,提高了白羊草的抗旱性。      

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。     

NaCl 胁迫下外源壳聚糖对菜用大豆叶绿体抗氧化系统的影响

【目的】 叶绿体是植物体产生活性氧 (ROS)、且对盐最敏感的细胞器,本试验研究了外源壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆[Glycine max (L.) Merr.]叶绿体内抗氧化系统的影响,以期探讨壳聚糖对 NaCl 胁迫下光合作用的调节机制。 【方法】 试验于 2014 年 4 月至 6 月在内蒙古民族大学试验基地日光温室内进行。采用蛭石栽培,选用菜用大豆盐敏感品种 ‘理想高产 95-1’ (LX)、耐盐品种‘绿领特早’ (LL)为试材。试验设 4 个处理:1) 叶面喷洒清水,根部浇灌营养液 (对照);2) 叶面喷洒壳聚糖溶液,根部浇灌营养液;3) 叶面喷洒清水,根部浇灌溶有 NaCl 的营养液;4) 叶面喷洒壳聚糖溶液,根部浇灌溶有 NaCl 的营养液。 【结果】 外源壳聚糖显著降低了 NaCl 胁迫下两品种菜用大豆叶绿体 H₂O₂的含量,显著提高了过氧化物酶 (POD)、抗坏血酸过氧化物酶 (APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶 (MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GPX)活性以及胁迫中期还原型抗坏血酸 (AsA)、还原型谷胱甘肽 (GSH)含量;与盐敏感品种 LX 相比,耐盐品种 LL 在胁迫 6～15 d 期间维持了相对较低的 H₂O₂含量,相对较高的 DHAR 活性及 AsA 含量,在整个胁迫期间维持了相对较高的 APX、GR、GPX 活性,在胁迫后期(12 d、15 d)维持了相对较高的 GSH 含量。 【结论】 外源壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆叶绿体内 POD 活性及 AsA-GSH 循环产生了显著诱导作用,但对不同品种的诱导效果不同,耐盐品种 LL 的 AsA-GSH 循环维持了相对较强的活性氧清除能力,这可能是其维持较强光合能力,进而维持较旺盛生长的重要原因之一。      

不同硝铵比对油菜生长、生理与产量的影响

【目的】 探究不同形态氮肥及配施比对油菜全生育期 (苗期、花期、收获期) 生长、生理与产量的影响,旨在为油菜生产中氮肥合理施用,促进油菜高产高效栽培提供理论依据。 【方法】 试验以石英砂为基质,以Hoagland营养液为基础进行盆栽试验,供试油菜品种为氮高效型湘油15和氮低效型814。在营养液总氮量相等 (N 15 mmol/L) 的条件下,设5个处理:硝态氮 (NO₃–)/铵态氮 (NH₄+) 摩尔比例分别为100/0 (N1)、75/25 (N2)、50/50 (N3)、25/75 (N4)、0/100 (N5)。于油菜移栽后70 d、130 d、180 d收获全株,用根系扫描仪 EPSON(PER-FECTION C700) 对根进行扫描,用WinRHIZO PRO2009软件进行分析,获得植株总根长、根系总表面积、根系平均直径、根总体积等数据。植株样品分为根、茎、叶、角果 (花),测定生物量和氮含量,籽粒测定生物量、氮含量和油分含量。 【结果】 N1、N2处理的两个氮效率油菜品种在全生育期的干重、根长、根表面积、根体积、氮累积量、籽粒产量、油产量均显著高于其他处理,N1、N2两个处理间差异不显著,N5处理的最差。N2、N3、N4处理苗期叶片的叶绿素含量 (SPAD值) 均显著高于N1、N5处理。不同氮效率品种分析表明:N1、N2、N3、N4处理下氮高效品种湘油15在全生育期的根长、根表面积、根体积、籽粒产量、含油量、油产量显著高于氮低效品种814。氮高效品种湘油15在收获期地上部和根的干重显著高于氮低效品种814,而氮累积量无显著差异。 【结论】 适宜的铵态氮、硝态氮配比 (75%NO₃– + 25%NH₄+) 能够促进油菜生长、增强光合作用、提高产量。较高的根长、根表面积、根体积以及对硝态氮的高效利用是湘油15氮效率高于814的基础与关键。为油菜生产上氮肥合理施用及不同氮效率油菜品种筛选提供理论依据。      

叶面喷施锌硒肥对谷子抗氧化酶活性及籽粒锌硒含量的影响

  【目的】   研究叶面喷施锌、硒肥对谷子叶片抗氧化酶活性以及锌、硒在籽粒积累的影响,为谷子生产中合理施用锌、硒肥以及开发富锌富硒谷子提供参考。   【方法】   在2016—2017年,以冀谷21为试材进行田间小区试验。分别设3个锌水平 (0、2.25、4.50 kg/hm2) 和3个硒水平 (0、30、60 g/hm2),共组成7个处理分别为对照 (Zn0Se0)、单施低硒 (Zn0Se1)、单施低锌 (Zn1Se0)、低锌低硒 (Zn1Se1)、低锌高硒 (Zn1Se2)、高锌低硒 (Zn2Se1)、高锌高硒 (Zn2Se2),随机区组排列。分析了谷子叶片中超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-Px) 的活性,籽粒锌硒含量以及谷子产量。   【结果】   喷施锌、硒对叶片SOD、POD和GSH-Px活性影响达到显著或极显著水平。在低锌 (2.25 kg/hm2) 水平下,随着硒肥施用量的提高,SOD与GSH-Px活性均呈现出先升后降的趋势,且在低锌低硒配合处理下酶活性均达到最高。在低硒 (30 g/hm2) 水平下,随着锌肥施用量增加,SOD与GSH-Px活性先升后降。高锌高硒配合不利于叶片抗氧化酶活性的提高。喷施锌、硒对籽粒锌、硒的吸收影响极显著。单施锌、单施硒可显著提高籽粒Zn、Se含量。低Zn水平下,配施低Se提高了籽粒Zn含量,配施高Se则降低Zn含量。低Se水平下,配施Zn可提高籽粒的Se含量,而高Se水平下,提高Zn水平对籽粒Se含量没有显著影响。低锌低硒 (Zn 2.25 kg/hm2、Se 30 g/hm2) 对产量提高效果最好。   【结论】   叶面喷施Zn和Se可以显著提高叶片中的抗氧化酶活性,但是同时喷施Zn和Se,需注意喷施浓度。喷施低锌低硒 (Zn 2.25 kg/hm2、Se 30 g/hm2) 有利于提高谷子叶片抗氧化酶活性、籽粒锌硒含量与产量,Se和Zn有一定的协同效应。喷施高量Zn对Se的吸收没有显著的副作用,但是高锌时再喷施高Se则抑制籽粒Zn的吸收。     

硒对镉胁迫下寒地水稻Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的影响

研究了镉胁迫下施硒后水稻各器官Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的变化,并探讨了施硒对缓解镉胁迫下水稻养分吸收的可行性。采用人工模拟镉胁迫的盆栽试验方法,研究不同镉浓度(0,2,4,8mg/kg土壤)下,施硒(0,0.07,0.14mg/kg土壤)对水稻不同器官Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的影响。结果表明:(1)随着土壤镉浓度的增加,水稻各器官镉含量均增加,不同器官镉含量表现为根系茎鞘叶片精米。(2)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,各器官中镉含量下降,Se2(0.14 mg/kg)优于Se1(0.07 mg/kg)处理。Cd1(2mg/kg)浓度时,Se2处理精米镉含量比Se0降低31.5%(P0.01)。(3)镉胁迫下,施硒对水稻各器官中Zn、Fe、Cu、Mn含量影响不同。相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,叶片Zn含量下降,Fe含量增加;茎鞘Zn、Fe含量下降,而Cu含量增加;根系Zn、Cu含量下降,而Fe、Mn含量增加;精米Zn、Mn、Cu、Fe含量增加。其中Cd2(4mg/kg)浓度时,与Se0处理相比,Se2处理茎鞘Zn含量降低了36.2%;叶片和根系Fe含量增加了15.4%和11.4%;精米Zn、Mn、Cu、Fe显著含量增加,分别增加了43.3%,15.8%,52.6%,20.5%(P0.01)。施硒能显著降低镉胁迫下寒地水稻镉含量,Cd1浓度下,施硒后精米镉含量下降幅度最大;镉胁迫下施硒影响水稻对Zn、Fe、Cu、Mn的吸收,尤其Cd2浓度下,施硒对精米Zn、Mn、Cu、Fe含量影响较大,Se2处理效果最佳。     

铵态氮和硝态氮调节盐胁迫豌豆幼苗生长和根系呼吸的作用

【目的】 土壤盐渍化在干旱和半干旱灌溉区是制约农业生产的非生物因素之一,合理的调控措施可以减轻盐渍化对植物的危害,本文探讨了氮源调节豆科植物盐胁迫的生理生态机制。 【方法】 采用砂培试验,以3个豌豆品种 (银豌1号、S5001-1和Ha) 为供试材料,设定三个盐分浓度(0、50、100 mmol/L),分别供应铵态氮和硝态氮4 mmol/L,每个品种均设六个处理。培养29天后对豌豆幼苗生物量、根系生长参数、根系呼吸及植株盐分离子含量进行测定。 【结果】 1) 三个盐分浓度相比,50 mmol/L NaCl处理下的3个豌豆品种幼苗的地上生物量和根系生长指标(根干重、根长和根表面积)显著高于0和100 mmol/L NaCl处理,且硝态氮处理显著高于铵态氮;2) 与无NaCl处理相比,3个豌豆品种植株含水量在100 mmol/L NaCl处理下明显降低,且硝态氮处理的显著低于铵态氮处理;3)豌豆根系呼吸速率均随着盐分浓度的增加和培养时间的延长总体呈降低趋势。3个豌豆品种根系呼吸速率对硝态氮和铵态氮的反应不同,相同盐分水平下,银豌1号铵态氮处理的高于硝态氮,Ha品种则相反,而S5001-1品种在两种氮源间差异不大。在50 mmol/L NaCl胁迫下,豌豆品种S5001-1与Ha硝态氮处理的根系呼吸累积量明显高于铵态氮,而银豌1号则相反;100 mmol/L NaCl胁迫下,豌豆品种Ha硝态氮处理的根系呼吸累积量显著高于铵态氮,其他两个品种在不同氮源处理间无差异。相同盐分胁迫水平下,银碗1号铵态氮处理的根系呼吸累积量明显高于品种S5001-1和Ha,而硝态氮处理下,品种Ha的根系呼吸累积量最高。4) 3个豌豆品种幼苗地上部Na+和Cl–含量均随盐浓度的增加而增加,而不同氮源对Na+在豌豆体内累积的影响因豌豆品种而异。 【结论】 在中度盐分胁迫下,施氮肥可缓解盐分胁迫对豌豆幼苗生长的影响,硝态氮缓解能力高于铵态氮,但在重度盐分胁迫下,盐胁迫是影响植物生长和离子吸收的主导因子,氮源调节作用变弱。尽管不同豌豆品种的根系呼吸对NH₄+-N与NO₃–-N的反应不同,但NO₃–-N缓解盐胁迫的效果总体上好于NH₄+-N。      

两种材质灌水器负压供水压力对菠菜水分利用效率及养分吸收的影响

【目的】 进行不同材质灌水器和不同供水压力的双因素试验,以期为菠菜生长选择适宜材质的灌水器和供水水平提供技术参数。 【方法】 以常规浇水为对照 (CK),负压灌溉灌水器采用陶瓷头 (T) 和PVFM (P),并分别设置了–4 kPa (W1)、–8 kPa (W2)、–12 kPa (W3) 3个供水压力水平,共7个处理。在遮雨网室内以盆栽的方式研究了不同处理对菠菜耗水量和土壤含水量的动态变化、菠菜的生长发育指标、干物质量 、产量及其养分吸收的影响。 【结果】 在菠菜的整个生育期,耗水速率呈先慢后快的趋势,相同灌水器菠菜累计供水量和土壤含水量随着供水压力的减小而减小,不同负压处理土壤含水量不同且都比CK高,供水压力在设定的–12～–4 kPa范围内,土壤含水量可以控制在18.6%～27.4%之间,变异系数范围0.039～0.052,属于弱变异,而CK变异系数为0.103,属于中等变异。在相同供水负压下,PVFM材料处理的菠菜累计耗水量均高于陶瓷头。供水压力在–8～–4 kPa之间的负压灌溉处理土壤含水量较高,菠菜生长良好,叶片数适中,叶面积较大,比–12 kPa和CK处理有利于菠菜生长。两种材质灌水器比较则是PVMF更有利于菠菜生长发育,–8 kPa处理PVFM比陶瓷头的干物质量显著增加了36.2%。菠菜保持产量、生物量较高的情况下,最优水分利用效率的处理为W2P,与CK相比,该处理下菠菜产量提高了59.9%,耗水量降低了35.9%,水分利用效率提高了88.3%。随着供水压力的减小,菠菜氮磷钾吸收量先增大后减小,但均高于CK的吸收量。供水压力为–8 kPa的氮磷钾吸收量最高,相同供水压力不同灌水器下,氮磷钾的吸收量均以PVFM的较高。所有处理菠菜吸收K₂O最多,N次之,P₂O₅最少。 【结论】 本试验中,采用PVFM作为灌水器材质,控制灌溉水压在–8 kPa (W2P处理) 时较有利于菠菜的生长,也更有利于菠菜水分利用效率、产量和养分吸收量的提高。      

硒镉伴生对富硒土壤柑橘生长及生理代谢的影响

为保障富硒柑橘的安全生产,明确富硒土壤硒镉伴生现象对柑橘生长、硒镉吸收转运和抗氧化能力的影响,采用盆栽试验,以一年生大雅柑橘为试验材料,研究添加硒代蛋氨酸(SeMet,CK,模拟富硒土壤)和添加SeMet与镉(模拟富硒土壤硒镉伴生)对富硒土壤柑橘的生长指标、硒镉含量、叶片还原型抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环效率的影响。结果表明,与CK相比,富硒土壤中,硒镉伴生增加了柑橘叶片叶绿素a+b、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量,但对株高、新梢长度、新梢数量以及根茎叶的干物质量影响不显著;在富硒土壤中,硒镉伴生显著增加了大雅柑橘硒含量和硒的富集系数(BCF),降低了硒的转运系数(TF);硒和镉主要分布在根系,其次是叶片和茎;在AsA-GSH循环中,硒镉伴生使过氧化氢(H₂O₂)和还原型抗坏血酸(AsA)含量显著上升,脱氢抗坏血酸(DHA)含量上升但未达到显著水平,抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性显著上升,而GSH和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量下降,AsA/(AsA+DHA)和GSH/(GSH+GSSG)比值降低,谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性显著降低。本研究为阐明镉胁迫对富硒土壤柑橘的生理影响机制提供了理论依据。     

硒(Ⅳ)预处理下根表铁膜对水稻幼苗吸收和转运汞的影响

采用水培试验的方法研究硒(Se,Ⅳ)预处理下,根表铁膜对水稻幼苗吸收和转运汞(Hg)的影响。将水稻幼苗置于Se0和Se0.5(mg L-1)培养液中培养2周,再用4种不同浓度的Fe2+溶液(0、25、50和100 mg L-1即Fe0、Fe25、Fe50、Fe100)诱导水稻根表形成不同数量的铁膜,随后置于0.3 mg L-1的Hg Cl2培养液中继续培养72 h。结果表明,根表铁膜对水稻幼苗生长无显著影响,但硒可以增加其生物量。碳酸氢钠―柠檬酸三钠―连二亚硫酸钠(DCB)提取液(即根表铁膜)中含铁比例(57.3%~96.2%)显著高于水稻幼苗地上部(1.1%~17.5%)和根部(2.7%~25.9%),水稻幼苗的大部分铁被积累至DCB提取液中。随着根表铁膜数量的增加,根和地上部汞含量均显著降低。在Fe50和Fe100处理中,硒的加入显著减少了地上部和根部的汞含量,也显著降低了汞的分配系数,Se(Ⅳ)预处理能明显提高铁膜固持汞的量。综上所述,Se(Ⅳ)预处理和根表铁膜均能阻碍水稻幼苗对汞的吸收和向地上部的转运,减轻水稻汞胁迫,从而起到保护水稻避免汞毒害的作用。本研究对于提高汞污染区稻米质量和保证粮食安全具有一定的现实意义。     

Root zone selenium reduces cadmium toxicity by modulating tissue-specific growth and metabolism in maize (Zea mays L.)

The effects of selenium (Se) cadmium (Cd) interactions on plant growth and metabolism are not fully clear. In the present study, we assessed whether Se could alleviate the toxic effects of Cd on growth and metabolism of maize. Seeds of maize variety FH-985 were sown in pots filled with sand treated with CdCl₂ (0, 50 and 100 µM) and Se (0, 2 and 4 mg L^?1) through Hoagland’s nutrient solution. Low Se (2 mg L^?1) increased germination percentage and rate, while high Se (4 mg L^?1) increased fresh and dry biomass under Cd stress. Interestingly, all Se concentrations were effective in alleviating the toxic effects of Cd on photosynthetic pigments, whereas higher Se mitigated the Cd-induced oxidative stress and increased flavonoids both in the shoots and roots while phenolics in the roots. The results demonstrated that root zone Se altered tissue-specific primary metabolism in maize. Furthermore, low Se mitigated the Cd-induced decrease in total proteins in the root. Overall, Se-mediated decrease in the oxidative stress in the shoots while increase of secondary metabolites in the roots helped the plants to grow faster at early growth stage and caused increase in the biomass under different Cd regimes.     

Influence of Selenium on Cadmium Toxicity in Cucumber (Cucumis sativus cv. 4200) at an Early Growth Stage in a Hydroponic System

An experiment was established to assess the ability of selenium (Se) to reduce cadmium (Cd) toxicity when tomato was grown hydroponically. A factorial experiment was arranged in a completely randomized design with six replicates in cucumber (Cucumis sativus cv. 4200). The Se was applied at four levels [0 mg L^–1 (Se0), 2 mg L^–1 Se (Se1), 4 mg L^–1 Se (Se2), and 6 mg L^–1 Se (Se3)], whereas Cd was applied at three levels [0 µM Cd (Cd0), 5 µM Cd (Cd1), and 7 µM Cd (Cd2)]. The Se improved the dry weight of roots even when plants were exposed to Cd. Treatment Se1 improved the dry weight of shoots in Cd1 and Cd2. Treatments Se1 and Se2 improved photosynthesis in Cd1. Treatment Se1 significantly improved stomatal conductance in Cd2 at all levels of Se relative to Cd2. The greatest Cd concentration in leaves was observed in Cd2 × Se0 and while Se concentration in solution increased in response to Se1, Se2, and Se3. The greatest Se level reduced Cd uptake the most. Growth and photosynthetic attributes can be negatively affected by Cd, but Se has the ability to buffer, or improve, several attributes.     

不同氮形态对镉胁迫下小白菜生长及镉含量的影响

【目的】研究施用速效氮肥（全铵、全硝、硝铵复合和尿素）对镉（Cd）污染土壤小白菜生长和Cd含量的影响,为合理选择氮肥,缓解Cd对植物生长的胁迫并减少Cd在作物体内的积累提供依据。【方法】以小白菜为试材,采用菜园土进行了盆栽试验。以CdCl2溶液模拟土壤Cd胁迫,设土壤Cd含量0、1、3和5 mg/kg 4个水平,每个胁迫水平分别供应小白菜铵态氮、硝态氮、硝铵（1:1）和尿素4种氮形态,总氮添加量均为N 400 mg/kg土。收获后分析各处理间小白菜的生长、光合、氧化胁迫及Cd含量的差异。【结果】 1）与无Cd对照相比,Cd 1 mg/kg处理水平下,全铵、全硝、硝铵和尿素处理的小白菜可食部分鲜重分别下降了31%、16%、21%和26%;Cd 3 mg/kg处理水平下分别下降了58%、28%、35%和39%;Cd 5 mg/kg处理水平下分别下降了83%、38%、52%和69%。全硝和硝铵处理间小白菜Cd耐受系数（TICd）差异不显著,但均高于全铵和尿素处理。2）与无Cd对照相比,Cd 1 mg/kg处理下,全铵、全硝、硝铵和尿素处理小白菜叶片的光合速率分别下降了14%、10%、12%和13%;Cd 3 mg/kg处理分别下降了33%、22%、25%和40%;Cd 5 mg/kg处理分别下降了53%、42%、41%和56%。与无Cd对照相比,1 mg/kg Cd浓度时全铵、全硝、硝铵和尿素处理小白菜叶片的丙二醛含量分别增加了11%、4%、9%和11%;超氧自由基产生速率分别增加了5%、1%、2%和4%,综合比较,以全硝处理下小白菜受Cd的光合抑制及氧化胁迫相对最小。3）3个Cd处理水平,均以施用全铵和尿素处理的小白菜体内Cd含量最高,硝铵处理次之,全硝处理最低。【结论】在供试菜园土上,小白菜施用铵态氮和尿素易引起Cd在小白菜体内的积累。施用硝态氮可缓解Cd诱导的光合抑制和氧化胁迫,减轻Cd对小白菜的生长胁迫,降低作物体内Cd的含量。     

直流电场与添加剂强化东南景天修复镉污染土壤

通过盆栽试验,研究交换直流电场(电压梯度1.0 V cm-1、通电时间6 h d-1)和添加剂(15 g kg-1猪粪堆肥、10 g kg-1腐殖酸肥或5 mmol kg-1乙二胺四乙酸二钠(EDTA)对超积累植物——东南景天修复镉污染土壤的影响。结果表明,施加直流电场和添加剂均显著(p0.05)提高土壤有效态镉含量,促进东南景天对镉的吸收转运。在电场作用下,东南景天地上部镉含量提高26.6%~47.5%;在添加剂(猪粪堆肥、腐殖酸肥、EDTA)作用下,东南景天地上部镉含量分别提高22.9%~33.1%、14.3%~29.4%和6.1%~12.0%。双向切换电场方向能有效控制土壤pH的剧烈变化,施加直流电场对东南景天地上部生物量无显著影响。施加15 g kg-1猪粪堆肥和10 g kg-1腐殖酸肥显著提高东南景天地上部生物量,增幅分别为40.3%~43.7%和16.3%~18.2%,但是,添加5 mmol kg-1EDTA却显著抑制东南景天的生长,东南景天地上部生物量减少7.3%~7.5%。综合东南景天地上部镉含量和生物量,在猪粪堆肥―交换直流电场和腐殖酸肥―交换直流电场的联合作用下,东南景天地上部镉积累量分别提高了135%和100%,因此,猪粪堆肥和腐殖酸肥联合交换直流电场可显著促进东南景天对镉的吸收积累,提高东南景天修复镉污染土壤的效率。     

土壤中水分和镉供应量对油菜器官中镉分布特征的影响

为探究油菜作为镉(Cd)污染农田修复植物的可行性,本研究以德油5号为试验材料,采用全生育期土培盆栽试验,设置高、中、低3个水平的土壤水分及4个水平的土壤镉含量,研究不同土壤水分条件下油菜对镉的吸收和富集规律。结果表明,土壤水分与镉浓度对油菜的吸镉能力影响显著,且其吸收量随着土壤水分与镉浓度的增加而增大;油菜不同器官的镉含量差异较大,其地上部分吸镉量为土壤总镉含量的0.41%～1.17%,叶片镉含量为总吸收量的46.4%～72.6%;不同水分条件下,油菜器官的镉富集量差异明显,高水、中水处理下油菜各器官的镉富集表现为叶>茎>根>角果壳>籽粒,低水处理下表现为叶>根>茎>角果壳>籽粒。综上,油菜整体具有较强的吸镉能力,但镉离子不溶于菜籽油,说明油菜可吸收土壤中的镉,又不影响菜籽油食用,是修复镉污染农田土壤的理想植物。本研究为利用油菜进行重金属土壤综合治理提供了理论依据。     

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。     

不同浓度硫处理下硒镉交互胁迫对水稻幼苗的生理特性影响

以淮稻6号为试验材料,采用水培的方法,研究了不同硫（S）浓度下（9、720mg·L-1）硒（Se）（5mg·L-1）和镉（Cd）（1、10mg·L-1）交互胁迫对水稻幼苗一些生理特性的影响,主要研究指标包括生物量、巯基物质含量和硒、镉含量。结果表明：（1）Cd对水稻幼苗各部分生长状况抑制能力大小不同,其对根长的抑制作用明显大于对茎长的抑制;（2）在无Se条件下,随着Cd浓度的增加,Cd对水稻幼苗生长的毒性不断增大,在加入一定浓度的Se后,Cd的毒性作用得到缓解;（3）在不同浓度S处理和Se、Cd交互胁迫下,随着S浓度增大,Cd对水稻幼苗毒性作用减轻;但高浓度的S处理反而对Cd与Se交互实验中Cd的毒性产生协同作用;（4）高浓度的S处理可以抑制水稻幼苗对Se的吸收;（5）巯基物质含量随着胁迫时间的增加呈先上升后下降的趋势。在Se、Cd交互实验中,低浓度S处理可以提高水稻幼苗中GSH和PCs的含量,从而促进植株体内重金属和PC的络合作用,缓减Cd对水稻幼苗的毒害。     

镉对油菜幼苗生长及微量元素含量的影响

通过营养液培养,重点研究了不同浓度镉（Cd）胁迫下,中双9号冬油菜（Brassica napus L.）幼苗体内生理生化及微量元素（Fe、Mn、Zn、Cu）含量的变化特征,目的是进一步阐明Cd胁迫对油菜生长产生毒害的作用机理。结果发现,Cd胁迫显著抑制了油菜幼苗的生长,植株根系和地上部干重随着Cd浓度的升高而显著降低;油菜幼苗叶片中光合色素含量也随着Cd浓度的升高而显著降低;油菜幼苗根系和地上部4种微量元素浓度也随着Cd浓度的升高发生了显著变化;同时,油菜幼苗体内抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性随着Cd浓度的升高表现出先显著升高后显著降低的趋势。这些结果表明,外源Cd胁迫通过降低油菜幼苗光合色素含量、抑制植株光合作用,引起幼苗体内养分代谢紊乱,诱导产生氧化胁迫等抑制了油菜幼苗的生长。研究还发现,中双9号油菜幼苗地上部Cd浓度和Cd富集量显著低于根系,中双9号应该属于低吸收Cd的冬油菜品种。