西北部分矿区豆科植物根瘤菌重金属抗性及16S rDNA RFLP分析

从生长在西北部分矿区的豆科植物根瘤中分离筛选到对重金属有抗性的38株根瘤菌,采用PCR-RFLP分子技术进行16S rDNA指纹图谱分析,选取每种类型的代表菌株进行16S rDNA全序列测定,建立系统发育树状图,并对38株菌进行Zn、Hg、Cu、Cd和Pb5种重金属的抗性研究。结果表明,供试菌株分别归属于中华根瘤菌属（Sinorhizobium）、根瘤菌属（Rhizobium）和土壤杆菌属（Agrobacterium）。代表菌株CCNWSX1277和CCNWSX1294可耐受2.0mmol·L-1的Zn2＋,CCNWSX1277可耐受0.25mmol·L-1的Hg2＋,多数代表菌株可耐受1.6mmol·L-1的Cu2＋,仅3株代表菌株可以耐受Cd2＋,其中CCNWSX1277能耐受1.4mmol·L-1的Cd2＋,所有代表菌株能耐受2.5mmol·L-1的Pb2＋。Agrobacterium属的2株代表菌株对5种重金属均有较强的耐受性;而Rhizobium属的4株菌和Sinorhizobium属的3株菌对5种重金属的耐受性不同,表现出较大的差异。总体来看,供试菌株对重金属的耐受性顺序为Agrobacterium〉Rhizobium〉Sinorhizobium。     

铜胁迫对苜蓿中华根瘤菌抗氧化酶系的影响

探讨铜胁迫对苜蓿中华根瘤菌抗氧化酶系的影响,揭示苜蓿中华根瘤菌对铜的生理抗性机制。以铜抗性菌株Sinorhizobium meliloti CCNWSX0020和铜敏感性S.meliloti CCNWSX0018为材料,测定其对铜的最小抑制浓度（MIC）和最大耐受浓度（MTC）及不同铜浓度对其抗氧化保护酶活性的变化。结果表明：（1）在YMA固体培养基上,S.meliloti CCNWSX0020和S.melilotiCCNWSX0018的MIC分别为0.5mmol·L^-1和0.2mmol·L^-1Cu^2＋,MTC分别为1.8mmol·L^-1和0.8mmol·L^-1Cu^2＋。（2）Cu^2＋浓度≤0.4mmol·L^-1时,S.meliloti CCNWSX0020菌体内的SOD、CAT和GPX活性变化不显著;S.meliloti CCNWSX0018菌体内的SOD、CAT和GPX活性显著升高;Cu^2＋浓度为0.6mmol·L^-1和0.8mmol·L^-1时,前者SOD、CAT和GPX活性显著升高,后者保护酶活性开始降低。随着Cu^2＋浓度升高,S.meliloti CCNWSX0020的GR活性增强,与对照相比,Cu^2＋浓度为0.8mmol·L^-1时GR活性提高了110.51%;而S.meliloti CCNWSX0018的GR活性则反之。（3）在Cu^2＋浓度≤0.8mmol·L^-1胁迫下,抗性菌株S.meliloti CCNWSX0020可通过提高SOD、CAT、GPX、GR的活性以降低Cu^2＋的毒害效应,为丰富根瘤菌抗铜机制提供了理论基础。     

西北部分地区鸡眼草根瘤菌的多样性及系统发育分析

对分离自西北部分地区鸡眼草(Kummerowia striata)的53株根瘤菌,进行唯一碳源和氮源利用、抗生素、染料和苯酚抗性、耐盐性等98项生理生化性状测定,并结合16S rDNA PCR-RFLP分析,对供试菌株进行了遗传多样性研究.结果表明,不同地理来源,甚至来源于同一地区的不同菌株在碳、氮源利用、耐盐性、对苯酚抗性程度等方面存在着一定差异,12.5%的菌株能耐受300 μg/mL氯霉素,58.9%的菌株能耐受2%NaCI,38%的菌株能耐受700 mg/L苯酚.通过16S rDNA PCR-RFLP分析,53株供试菌株分别属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、根瘤菌属(Rhizobium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和土壤杆菌属(Agrobacterium),说明分离自鸡眼草的根瘤菌在种及属的水平上具有非常丰富的遗传多样性.     

有机酸对针铁矿和膨润土吸附Cd2+、Pb2+的影响

用平衡吸附法研究了不同浓度的有机酸（乙酸、酒石酸和柠檬酸）对针铁矿和膨润土吸附Cd^2＋、Pb^2＋的影响。结果表明：（1）低浓度（〈0．6mmolL^-1）有机酸促进供试矿物吸附Cd^2＋和Pb^2＋，随着有机酸浓度增加，吸附逐渐被抑制。高浓度（〉1．0mmolL^-1）有机酸对Pb^2＋吸附的抑制作用比对Cd^2＋的强。有机酸浓度的变化对针铁矿Cd^2＋、Pb^2＋吸附率的影响大于对膨润土的。（2）不同Cd^2＋浓度下，有机酸对膨润土Cd^2＋吸附强度的影响大于针铁矿。加入高浓度Cd^2＋（8．0mmolL^-1）时，低浓度有机酸对膨润土吸附Cd^2＋的促进作用比加入低浓度Cd^2＋（0．4mmolL^-1）时明显，高浓度有机酸对膨润土吸附Cd^2＋的抑制作用与低浓度Cd^2＋时相近。（3）低浓度有机酸（〈0．6mmolL^-1）时，酒石酸、柠檬酸对针铁矿吸附Cd^2＋的促进作用大于乙酸，而它们对膨润土吸附Cd^2＋的促进作用相似；在三种有机酸高浓度（〉1．0mmol L^-1）时，针铁矿对Cd^2＋的吸附都趋于稳定，而柠檬酸对膨润土吸附Cd^2＋的抑制作用比乙酸和酒石酸的明显。不同种类有机酸下，矿物对Pb^2＋吸附率大小的变化基本一致。     

5种重金属暴露对斑马鱼呼吸运动的影响

为了探讨外源性重金属暴露对鱼类呼吸反应的影响,利用鱼类的呼吸参数的变化来预警水体污染。尝试以斑马鱼为实验生物,进行了5种重金属离子对斑马鱼的急性毒性实验;应用生物早期预警系统（BIO-SENSOR 7008）,研究了斑马鱼在不同重金属浓度暴露1 h后的呼吸反应变化情况及预警结果。结果表明,Hg^2＋、Cu^2＋、Cd^2＋、Zn^2＋、Pb^2＋等重金属对斑马鱼的96 hLC50分别为0.14、0.174、6.497、44.48、116.432 mg.L-1;安全浓度分别为0.014、0.017、0.65、4.5、11.6 mg.L^-1;应用呼吸参数的预警浓度分别为0.08、0.08、4.8、7.5、105 mg.L^-1。其中系列浓度Hg2＋暴露下斑马鱼呼吸频率和呼吸强度都显著升高（F=2.75,P〈0.05;F=28.95,P〈0.01）;Cu^2＋、Cd^2＋等暴露对斑马鱼呼吸频率和呼吸强度先升高再降低（P〈0.01）;Zn^2＋暴露则对斑马鱼呼吸运动具有显著抑制作用（P〈0.01）;而Pb2＋对斑马鱼呼吸强度影响较小（P〉0.05）。斑马鱼呼吸参数作为生物监测指标来预警水体Hg^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋等重金属污染较为敏感。     

外源钙对镉胁迫下芥菜型油菜幼苗生长和生理特性的影响

通过水培试验研究5、10mmol·L^-1Ca^2＋对不同水平镉处理下的油菜幼苗生物量、根长、丙二醛（MDA）和H2O2含量以及抗氧化酶活性的影响,利用HPLC分析外源钙对油菜幼苗镉胁迫下还原型谷胱甘肽（GSH）含量的变化情况。结果表明,镉处理浓度为150、300、450μmol·L-^1时,5和10mmol·L-1Ca^2＋均能有效增加植株的生物量和根长,5mmol·L^-1Ca^2＋能显著减少油菜幼苗中MDA和过氧化氢（H2O2）含量,增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽转移酶（GST）的活性及GSH的含量。镉胁迫浓度为600μmol·L-1时,施钙后油菜幼苗出现生物量低、MDA含量高、抗氧化酶活性和GSH含量均下降,与CK相比差异不显著（P〉0.05）。镉处理浓度≤450μmol·L-1时,5mmol·L^-1Ca^2＋能明显缓解芥菜型油菜生长和生理所受胁迫,外源钙可作为减轻镉胁迫对油菜毒害的保护剂。     

SO2诱导拟南芥气孔保卫细胞致死效应研究

以拟南芥叶片下表皮为材料,研究了SO2体内衍生物——亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液（3：1,mmol·L^-1／mmol·L^-1）对气孔保卫细胞的致死作用。结果表明,浓度0．5～4．5mmol·L^-1的SO2衍生物处理表皮3h可引起保卫细胞死亡,细胞死亡率呈浓度依赖性增高。抗坏血酸（AsA）或过氧化氢酶（CAT）与SO2衍生物共同作用时,保卫细胞死亡率显著降低。Ca^2＋合剂乙二醇双四乙酸（EGTA）或Ca^2＋通道抑制剂LaCl3与SO2衍生物共同作用时,保卫细胞死亡率亦显著降低。研究发现,一定浓度的SO2可诱导拟南芥保卫细胞死亡,胁迫可能通过诱导活性氧、激活质膜钙通道,造成胞外Ca^2＋内流,引发细胞死亡。     

铜胁迫对弯囊苔草（ Carex dispalata）生长和生理特性的影响

用水培方法研究了弯囊苔草在不同Cu^2＋浓度（1、5、25 mg·L^-1）胁迫下的生长特性和部分生理生化指标的变化。结果表明,不同Cu^2＋浓度胁迫下,弯囊苔草正常生长,但其生长特性表现出高浓度抑制的相关性, 高浓度下没有新生根。弯囊苔草叶片3种抗氧化酶活性都随胁迫时间的延长呈先上升再下降趋势。SOD在处理的第4 d达到峰值,且活性一直显著高于对照（P＜0.05）,3种Cu^2＋浓度处理下的峰值大小顺序为5 mg·L^-1＞25 mg·L^-1＞1 mg·L^-1。POD和CAT活性在处理第7 d达到峰值,POD活性峰值大小顺序为5 mg·L^-1＞1 mg·L^-1＞25 mg·L^-1;CAT活性峰值大小顺序为25 mg·L^-1＞5 mg·L^-1＞1 mg·L^-1。丙二醛（MDA）和可溶性糖含量都是随着胁迫时间的延长而上升,处理结束时的丙二醛（MDA）（r=0.988 0）和可溶性糖含量（r=0.951 2）与Cu^2＋浓度表现出正相关性。脯氨酸（Pro）含量随胁迫时间的延长也呈先上升后下降趋势,1 mg· L^-1和5 mg·L^-1 Cu^2＋浓度处理下脯氨酸（Pro）含量在处理第4 d达到最大值,25 mg·L^-1高浓度处理下脯氨酸（Pro）含量在处理第7 d达到最大值。叶绿素在5、25 mg·L^-1 Cu^2＋浓度处理下随胁迫时间的延长呈先上升后下降的趋势,1mg·L^-1Cu^2＋处理下的叶绿素含量不断上升,实验结束时各处理下叶片的叶绿素含量与处理浓度呈负相关。结果表明弯囊苔草能通过调节体内抗氧化酶活性来增强其抗氧化胁迫能力,这为其作为铜污染水体的修复植物提供了可能。     

西安市北郊污灌区土壤中抗铅链霉菌的多样性分析

从西安市北郊污灌区采集土样,用添加K2Cr2O7 75 μg·mL^-1和青霉素2 μg·mL^-1的高氏1号、HV和SC固体培养基分离到120株具有链霉菌特征的放线菌。采用浓度梯度法,用含Pb^2＋培养基对分离菌株进行筛选,得到50株抗铅链霉菌。在抗铅能力实验结果的基础上,选取14株抗性较强链霉菌代表菌株进行形态培养特征、生理生化和16S rDNA基因序列相似性等分析。结果表明,14株代表菌株可归为6个不同的颜色类群,其表型特征与生理生化性质和链霉菌相符合,在系统发育树上处于8个不同的进化分支。菌株HQ0031与已知链霉菌相似性差异较大,可能为链霉菌属内1个潜在新种。研究表明西安市北郊污灌区土壤中抗铅链霉菌具有丰富的多样性,可为重金属污染环境的生物修复提供有益的微生物资源。     

Cr^6＋对高丹草幼苗生理特性与根尖细胞有丝分裂的影响

采用室内培养的方法,研究了不同浓度（0、0．5、1．0、1．8mmol·L^-1）K2CrO4处理高丹草幼苗后对其生长、相关生理特性及细胞分裂的影响。结果表明,随着Cr^6＋处理浓度增加,高丹草幼苗生长受到抑制,质膜透性、丙二醛（MDA）含量持续升高;叶片中可溶性糖、脯氨酸（Pro）含量呈现升高趋势,1．0mmol·L^-1处理下增加幅度最为显著;可溶性蛋白和叶绿素含量逐渐降低。此外,不同浓度（0、50、100、150mmol·L^-1）Cr^6＋处理影响高丹草幼苗根尖分生区细胞有丝分裂,统计分析结果显示：有丝分裂指数、染色体畸变率、微核率与处理浓度间有很好的线性关系,处理浓度与有丝分裂指数显著负相关（P〈0．05）,与染色体畸变率、微核率呈显著正相关（P〈0．05）。高丹草幼苗生长生理变化规律、根尖有丝分裂指数、染色体畸变率及微核率可以作为监测环境中Cr^6＋含量的参考指标。     

土壤重金属污染背景下的任豆修复试验

为寻找适合矿业尾矿坝人工生态恢复的植物,以广西南丹长坡矿堆存 50 a之久的尾矿坝为背景,通过盆栽模拟,运用室内土培和水培两种试验方法,研究了不同矿土比例（尾矿样与泥土比例分别为5∶0、4∶1、3∶2、2∶3、1∶4、0∶5）以及不同浓度（0、2.5、5、10、25、50、100、150、200、250 mg·L^-1）Pb^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋在任豆苗体内的吸收、积累和分布的动态变化规律。结果表明,任豆对Pb、Cu、Zn都具有一定的吸收能力,任豆幼苗可以在一定的重金属胁迫环境下存活,任豆对重金属Pb的耐性最大,在高浓度下依然可以存活。任豆对不同类型的重金属的吸收及转运能力存在较大差异,从任豆对Pb、Cu、Zn的转运能力来看,任豆并非这3种重金属的超累积植物。试验表明,任豆在矿业尾矿坝的人工生态恢复（植物修复）中有一定的应用价值,但能否大规模采用任豆作为尾矿坝的生态修复物种,尚需进一步研究验证。     

自然水体生物膜对Pb^2＋Zn^2＋的吸附特性

以合肥董铺水库为水源、天然纯棉绳为人工基质培养自然水体生物膜,研究了该生物膜对Pb^2＋和Zn^2＋的吸附特性及其影响因素。结果表明,单一重金属离子体系中,生物膜对两种重金属离子的吸附均符合Freundlich吸附等温式（RP2b=0.9900,RZ2n=0.9989）和Langmuir吸附等温式（RP2b=0.9823,RZ2n=0.9792）;吸附过程符合Langmuir二级动力学方程（RP2b=0.9992,RZ2n=0.9999）;在pH6-7、温度25-30℃的条件下,Pb^2＋和Zn^2＋有较高的去除率;在Pb^2＋-Zn^2＋两元混合体系中,生物膜对Pb^2＋的吸附选择性明显比Zn^2＋强。     

几种油料作物对铬、铅的耐受性与积累研究

选取花生（Arachis hypogaea）、大豆（Glycine max）、向日葵（Helianthus annuus）、蓖麻（Ricinus communis）4种油料作物,采用不同浓度的Cr3＋、Pb2＋水培处理,研究了4种油料作物对Cr3＋、Pb2＋的耐受能力和富集特征。结果表明,随着Cr3＋、Pb2＋处理浓度的升高,4种油料作物株高、根长、地上部与根部生物量和耐受指数均不同程度降低。其中,花生、向日葵地上部生物量降幅较小。4种作物地上部Cr、Pb含量随处理浓度的升高呈增加趋势,200mg.L-1 Cr3＋处理下大豆地上部Cr含量最高（5322mg.kg-1）,400mg.L-1 Pb2＋处理下向日葵地上部Pb含量最高（1439mg.kg-1）。4种作物地上部对重金属的富集量随着Cr3＋、Pb2＋处理浓度的升高而增加,并且大部分重金属积累在根部。其中,花生Cr、Pb积累量和迁移率均较高,100mg.L-1 Cr3＋、200mg.L-1 Pb2＋处理下地上部Cr、Pb积累量分别为420.5、492.4μg.株-1,迁移率分别为23.1%、11.7%。综合分析表明,花生对Cr3＋、Pb2＋具有较强的耐受和积累能力,可作为Cr3＋、Pb2＋污染环境中植物修复的油料作物。     

改性花生壳对水中Cd^2＋和Pb^2＋的吸附研究

用高锰酸钾对花生壳进行改性,制成改性花生壳吸附材料,并进一步就该吸附剂对水中重金属离子Pb^2＋、Cd^2＋的吸附去除性能进行了考察,结果表明,吸附在18h后基本达到平衡,吸附Pb^2＋和Cd^2＋最佳初始pH值分别为4.5和6.5,对Pb^2＋的吸附量最大达到104.75mg·g^-1,对Cd^2＋的吸附量最大达到43.11mg·g^-1。对Pb^2＋和Cd^2＋在该吸附剂上的竞争吸附研究结果表明,竞争吸附的干扰使得Cd^2＋的吸附量降低88.47%,Pb^2＋的吸附量降低20.80%,且Pb^2＋的吸附量为Cd^2＋的5-6倍,吸附剂对重金属离子的吸附选择顺序为Pb^2＋〉Cd^2＋。     

铬在中华稻蝗（Oxya chinensis）体内的累积及对抗氧化系统的影响

昆虫体内的重金属主要是通过消化途径实现代谢过程的。本文中以不同浓度六价铬（Cr6＋）溶液（0、7.5、15、30mg·L^-1）培育的小麦对中华稻蝗（Oxya chinensis）从4龄若虫开始进行慢性染毒,待其发育到成虫时分别测定虫体、粪便、小麦叶片内的Cr含量以及成虫体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和总抗氧化能力（T-Aoc）。结果显示,生长于0、7.5、15、30mg·L^-1Cr6＋溶液中的小麦,其叶片中Cr浓度分别为5.77、6.85、9.88、18.33μg·g^-1。随着Cr6＋浓度的增加,虫体内和粪便中Cr的累积量也逐渐增大,在30mg·L^-1时达到最大值。中华稻蝗体内SOD活力随着处理浓度的增加,变化不明显,未达到显著水平。而CAT、GPx活力和T-Aoc随着处理浓度的增加,呈先升高后降低的趋势,在7.5mg·L^-1时达到最大值。本文结果表明,中华稻蝗体内的Cr含量随着染毒浓度的增加而增大,是对环境中重金属Cr污染的一种间接反应。通过测定中华稻蝗体内的Cr含量,可以对环境中Cr污染进行评估;同时,中华稻蝗抗氧化酶系统在机体防御过氧化物损伤方面起着重要作用。     

重金属胁迫条件下空心莲子草的生长和营养特征分析

空心莲子草是一种常见的水生植物,并能在重金属污染的水体或附近土壤中生长。本研究发现,空心莲子草能富集6种常见的重金属元素,其富集能力为：Zn2＋〉Mn2＋〉Pb2＋〉Cu2＋〉Cd2＋〉Cr3＋。高浓度（1mmol/L）Cu2＋、Mn2＋、Zn2＋和Cr3＋等重金属胁迫处理条件下,空心莲子草的根冠比增加,生物干重、总根长和总根表面积都相应降低。此外,高浓度（1mmol/L）Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋或Zn2＋分别胁迫处理条件下,空心莲子草的K＋、Ca＋和Mg＋等元素的含量变化差异显著（P〈0.05）。以上研究表明,空心莲子草通过改变体内钾钙镁等重要生长元素营养情况来适应重金属污染的胁迫,有很强的富集重金属元素的能力,进而降低污染、净化水体。空心莲子草对重金属污染的生长响应及体内重要矿物元素营养特性之间的相互关系,可能为重金属污染的水土生物修复提供理论依据。