镉和模拟酸雨胁迫对苦楝幼苗镉含量及叶片抗氧化系统的影响

为探讨苦楝在重金属Cd和酸雨的单一及复合胁迫下的生理响应特征,采用人工配置土壤盆栽试验,研究不同浓度Cd(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg^-1)和3个梯度模拟酸雨(pH值5.6、4.5、3.5)单一及复合处理对苦楝幼苗生物量、Cd含量及叶片保护性酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性和抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)的影响。结果表明,除低浓度Cd(≤30 mg·kg^-1)单一及其与pH值4.5酸雨复合处理对幼苗地上部、地下部生物量有促进作用外,其他处理均表现出抑制作用,其中复合处理对苦楝幼苗的抑制作用更明显,表现为叠加效应;单一Cd处理时,随着Cd浓度的增加,幼苗根、茎、叶中Cd含量逐渐升高,且根系大于茎叶,复合处理抑制了植物对Cd的积累,对叶片的抑制作用最强;Cd和酸雨单一及复合处理下叶片SOD、CAT和POD活性均有所增加,分别在60 mg·kg^-1 Cd、pH值5.6,60 mg·kg^-1 Cd、pH值4.5和90 mg·kg^-1Cd、pH值4.5时出现阈值;在AsA-GSH循环中,单一Cd处理下,AsA、GSH含量和抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均随着Cd浓度的增加呈先上升后下降的趋势,单一酸雨处理对上述4个指标的影响不尽一致,而复合处理下上述指标在Cd浓度≤60 mg·kg^-1、pH值≥4.5时均能保持较高值,且随着胁迫程度的加深均出现了阈值。综上所述,苦楝对重金属Cd和酸雨胁迫具有一定的耐性,可在Cd浓度≤60 mg·kg^-1和pH值≥4.5的酸雨双重污染区域正常生长。本研究结果为土壤Cd污染的酸雨区域的修复植物筛选提供了理论基础和参考依据。     

硒镉交互作用对西葫芦幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

硒能够缓解镉胁迫对植物产生的毒害。为探明硒(Se)和镉(Cd)交互作用对植物的影响,本研究以西葫芦为材料,采用沙培的方式,研究了不同浓度Se(0.5、2.0和4.0 mg·L^-1)与Cd(0.2、0.4和0.6 mg·kg^-1)交互作用对西葫芦幼苗生长和抗氧化酶活性的影响。结果表明,单一Cd胁迫下,随着Cd浓度的增加,其对西葫芦幼苗的生长和抗氧化酶活性具有一定的促进作用。Se与Cd交互作用对西葫芦幼苗生长和抗氧化酶活性的影响与Se和Cd的浓度有关。不同浓度Se与低中浓度Cd(0.2和0.4 mg·kg^-1)交互作用可使Cd胁迫下西葫芦幼苗苗高、鲜重和干重显著增加,与高浓度Cd(0.6 mg·kg^-1)交互作用却抑制了西葫芦幼苗的生长。与单一Cd胁迫相比,不同浓度Se与0.2 mg·kg^-1Cd交互作用可显著提高西葫芦幼苗SOD和POD活性,不同浓度Se与0.4和0.6 mg·kg^-1Cd交互作用抑制了西葫芦幼苗SOD和POD活性,且Cd浓度越高,差异越明显。在高浓度(0.6 mg·kg^-1)Cd胁迫下,Se浓度越高,2种元素的交互作用对西葫芦幼苗生长和抗氧化酶活性产生的抑制作用越大。Cd胁迫下,外源Se可以降低西葫芦幼苗Cd含量,同时提高Se含量。较低浓度的Se能够有效缓解Cd对西葫芦幼苗造成的毒害作用,综合来看,2.0 mg·L^-1Se与Cd的交互作用对西葫芦幼苗的生长和抗氧化酶活性的促进作用最强。本研究表明施加外源Se缓解Cd胁迫对植物的毒害时,应同时考虑Cd的污染程度和施加Se的量,为Cd污染治理提供了一定的参考依据。     

锶对菠菜幼苗生长、光合和抗氧化酶活性的影响

为探究锶对植物生长生理的影响,以菠菜幼苗为试验材料,研究不同浓度(0、0.1、0.5和2.5 mmol·L^-1)锶处理对菠菜幼苗的叶片鲜重、叶片锶浓度、光合指标和抗氧化酶活性的影响。结果表明,0.1 mmol·L^-1 SrCl₂处理对菠菜幼苗生长和各项生理指标均未产生明显影响,叶片锶浓度在35 mg·kg^-1左右。0.5 mmol·L^-1 SrCl₂处理对菠菜幼苗生长表现为先促进后抑制;处理20 d后,抗氧化酶活性明显上升,丙二醛(MDA)、净光合速率(Pn)和叶片鲜重相较于对照组分别增加了24%和降低了15%、10%,叶片锶浓度达到318.33 mg·kg^-1。2.5 mmol·L^-1 SrCl₂处理下,植株生长受到明显抑制,抗氧化酶系统的响应更为强烈,处理20 d后MDA增加了68%,Pn和叶片鲜重分别降低了30%和48%,叶片锶浓度达到857.51 mg·kg^-1。综上,低浓度锶处理对菠菜生长未产生明显影响,但随着锶处理浓度的增加和胁迫时间的延长,植物生长受到的胁迫作用加剧。本研究为明确锶对菠菜生长生理的调控机理提供了理论依据。     

陇薯系列高淀粉马铃薯品种的淀粉产量及品质性状综合评价

为了评价高淀粉马铃薯品种的综合品质性状,本研究以甘肃省农业科学院育成的15个马铃薯品种(系)为参试材料,2011-2018年连续8年定点田间试验,测定了块茎产量、营养品质(干物质、淀粉、维生素C、粗蛋白)含量和矿物质元素(钾、钙、铁、锌)含量。结果表明,参试材料的块茎产量和营养品质含量均存在显著的基因型、环境及基因型与环境的互作效应,其中块茎产量、淀粉产量、干物质含量、淀粉含量性状的基因型效应大于环境效应,而营养品质中的维生素C、粗蛋白和还原糖含量的环境效应大于基因型效应。参试材料的块茎产量24 549~50 140 kg·hm^-2,淀粉产量4 271~9 298 kg·hm^-2,干物质含量21.07%~30.18%,淀粉含量14.63%~21.83%,维生素C含量12.20~18.95 mg·100g^-1,粗蛋白含量2.17%~2.71%,还原糖含量0.18%~0.43%,钾含量4 316~5 368 mg·kg^-1,钙含量85.10~138.40 mg·kg^-1,铁含量10.17~24.50 mg·kg^-1,锌含量2.45~3.80 mg·kg^-1。大西洋的衍生品种陇薯8号、陇薯9号、陇薯12号、陇薯14号、L0527-2、L08104-12、LZ111和L1149-2淀粉含量均超过18%,其中,L1149-2总体表现优异,其平均块茎产量50 140 kg·hm^-2、淀粉产量9 298 kg·hm^-2、干物质含量26.75%、淀粉含量19.30%、维生素C含量14.62 mg·100g^-1、粗蛋白含量2.52%、还原糖含量0.28%、钾含量5 297 mg·kg^-1、钙含量138.40 mg·kg^-1、铁含量20.40 mg·kg^-1、锌含量3.20 mg·kg^-1;而陇薯5号淀粉产量及营养品质较差。本研究为合理利用陇薯系列高淀粉马铃薯品种提供了科学依据,对改良高淀粉马铃薯品种产量和品质具有指导意义。     

Cd胁迫危害三七生长的生理机制研究

三七是我国重要的中药材,具有较高的药用价值,三七种植区土壤中存在Cd污染现象。为了研究Cd对三七生长、抗氧化性及渗透性的影响,在云南省弥勒市新哨镇采用田间小区试验研究不同含量Cd(0、2、5 mg kg^-1)对三七抗氧化性及渗透性的影响。结果表明:(1)与对照相比,三七生长量在2 mg kg^-1、5 mg kg^-1Cd含量处理下茎粗、株高无显著性差异,叶长、叶宽、叶绿素、地上鲜重、地下鲜重、根长具有显著性差异,5 mg kg^-1Cd含量处理下其上述指标均低于对照;(2)叶片中MDA含量在2 mg kg^-1、5 mg kg^-1Cd含量处理下呈上升趋势,主根MDA含量呈先下降后上升;主根和叶片中CAT含量随着Cd含量升高呈下降趋势;主根和叶片中POD含量呈先升高后下降的趋势;(3)叶片和主根中游离氨基酸含量随着Cd含量升高呈先上升后下降趋势。三七主根和叶片中脯氨酸含量、可溶性蛋白含量随重金属Cd含量升高呈上升趋势;总之,5 mg kg^-1Cd含量引起三七脂质过氧化,破坏三七细胞膜的完整性,抑制三七生物量的累积及生长。     

镉胁迫对不同基因型玉米生长和镉吸收分配的影响

为比较玉米不同类型及其基因型对重金属镉富集特性的差异,筛选出具有镉(Cd)低积累潜力的玉米品种,通过盆栽模拟试验,研究3种玉米类型(普通玉米、甜性玉米和糯性玉米)的6个基因型(掖单13、郑单-958、苏玉糯-2、沪玉糯-2、金珠蜜超甜和申甜-1)在镉中度污染胁迫(3 mg·kg^-1)与轻度污染胁迫(1 mg·kg^-1)下植株生长及镉吸收分配特征。结果表明,轻度镉胁迫(Cd1)能够促进所有玉米基因型的生长,而中度镉胁迫(Cd3)降低了掖单-13、苏玉糯-2和沪玉糯-2基因型的生物量,同一镉水平下植株的生物量表现为普通玉米>甜玉米>糯玉米。随着土壤镉含量的提高,镉在普通玉米基因型根中的分配量大于甜型玉米和糯型玉米,但同一镉水平下普通玉米茎、叶和籽粒中的镉含量显著低于甜性玉米和糯性玉米。参试6个玉米基因型中普通玉米郑单-958基因型对镉的生物富集和转运能力最小。依据我国食品中污染物限量标准(GB2762-2017)和饲料卫生标准(GB13078-2017),郑单-958基因型在土壤轻度镉污染(Cd1)下籽粒中镉含量为0.083 mg·kg^-1,未超过国家食品安全标准(≤0.1 mg·kg^-1),2个普通玉米基因型和2个甜玉米基因型籽粒中的镉含量在土壤中度(Cd3)、轻度(Cd1)镉污染下均未超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg^-1)。本研究结果为中、轻度镉污染耕地进行玉米安全生产提供了理论依据。     

追氮量对不同试点小麦旗叶光合特性及产量的影响

为探究小麦在不同地区合理的追氮量,在北京和石家庄2个试点以强筋小麦藁优2018(B₁)和师栾02-1(B₂)为试验材料,设置75 kg·hm^-2(C₁)、105 kg·hm^-2(C₂)、135 kg·hm^-2(C₃)3种追氮水平的大田试验,研究不同追氮量对不同试点小麦光合特性及产量的影响。结果表明,在75~135 kg·hm^-2追氮量范围内,增加追氮量,可提高小麦旗叶净光合速率(Pn),增大气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),降低胞间CO₂浓度(Ci)。随着开花后天数的增加,藁优2018的旗叶Pn和Gs下降速度均较师栾02-1快,且Ci升高;随着追氮量的增加,各处理叶绿素(Chl)(a+b)含量均呈增加趋势,开花后14 d,C₂、C₃处理Chl(a+b)含量相对C₁分别平均增加了6.01%和13.81%。籽粒产量、生物产量及收获指数(HI)均随追氮量的增加而提高,平均提高幅度分别为6.235%、3.11%和3.015%。试点间比较表明,两强筋小麦品种的旗叶Chl含量、Pn、Gs、Tr等在北京试点的结果均优于石家庄试点,表明北京试点的环境条件较石家庄试点更有利于小麦旗叶光合性能潜力的发挥,但后者环境更适宜供试品种的生长,更能充分发挥其产量潜力。各光合指标及Chl含量均在追氮量为135 kg·hm^-2(C₃)时最高(旗叶Pn除外),且两品种均获得最高产量,但追氮量为105 kg·hm^-2(C₂)与追氮量为135 kg·hm^-2(C₃)的产量差异不显著,从高产及资源投入角度考虑,强筋小麦藁优2018和师栾02-1的适宜追氮量均为105 kg·hm^-2。本研究结果可为强筋小麦在不同生态区的优质高效生产提供理论与技术参考。     

硒处理对薄壳山核桃幼苗生长的影响

为探究硒对薄壳山核桃幼苗生长的影响,利用不同浓度亚硒酸钠[0(CK)、0.5、5、10、20、40、80 μmol·L^-1]对薄壳山核桃幼苗进行处理,并测定相关生理指标。结果表明,低浓度硒对薄壳山核桃幼苗生长发育、生物量积累、酶活性均有促进作用,而高浓度硒抑制了幼苗生长、干物质的积累、酶活性、光合速率,且硒浓度越高,抑制作用越明显。80 μmol·L^-1 硒浓度处理后的根长较CK显著降低了55.36%(P<0.05),其他形态指标均无显著差异。硒处理显著提高了幼苗体内的硒含量,且根系>叶片。随着硒浓度的增加,叶、根内的硒含量呈先升高后降低的趋势,硒浓度≥0.5 μmol·L^-1时,其他处理均与CK存在显著差异。40 μmol·L^-1硒浓度处理下叶中的硒含量较CK显著增加了1 682倍,根中的硒含量提高了482倍。低硒浓度(≤10 μmol·L^-1)处理可以促进根中Mn²⁺、Mg²⁺含量和叶中的Zn²⁺含量的积累。当硒浓度≥5 μmol·L^-1时,会促进根中Zn²⁺含量的积累,硒浓度≥10 μmol·L^-1,促进茎中Mn²⁺含量的积累,其中在80 μmol·L^-1硒浓度处理下茎中Mn²⁺含量为CK的9.29倍。过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性随着硒浓度增加均呈先增后减的趋势,且在0.5 μmol·L^-1硒浓度处理下达到最高,明显高于CK,分别为1 698.63、1 912.28 U·mg prot^-1。综上,低浓度硒处理和施硒时间长短对幼苗光合作用影响不大,而高浓度硒处理会抑制光合作用。本研究结果为进一步揭示硒富集机理和硒的科学使用提供了理论依据。     

14C-吡虫啉在苗期油菜中的吸收、转运与分布特性

为深入了解吡虫啉在植物体内的行为规律,本研究以¹⁴C-吡虫啉为研究对象,采用种衣剂拌种法,设低药种比(4.8和5.4 g·kg^-1)以及高药种比(6.0和7.2 g·kg^-1)处理,利用同位素示踪技术及现代仪器分析技术,探讨了吡虫啉在苗期甘蓝型油菜中的动态吸收变化和转运分布规律。结果表明,药种比6.0 g·kg^-1处理的苗期油菜对吡虫啉的吸收利用率最高;苗期油菜植株体内的吡虫啉含量水平总体表现为高药种比处理显著高于低药种比,而高药种比处理间无显著性差异,且二者吡虫啉含量水平分别维持在4.72~7.96和4.20~9.42 mg·kg^-1范围内。低药种比处理的苗期油菜茎中吡虫啉含量显著高于植株其他部位,且下部叶(叶1)明显高于其他叶,其放射性分配比为:茎>叶>根;高药种比处理的茎和叶1中吡虫啉含量均显著高于其他部位,其放射性分配比为:叶>茎>根;各处理组根中¹⁴C-吡虫啉的分配比均较低,在9.81%~16.37%范围内;吡虫啉更易在叶缘部位积累。吡虫啉的转运系数均大于1,且随培养时间延长而降低。综上所述,吡虫啉种衣剂处理油菜种子的适宜药种比为6.0 g·kg^-1。本研究为吡虫啉的科学使用及其环境安全性评价提供了必要的数据支撑。     

58个不同品种甘薯茎叶营养与功能成分的研究

为了明确不同品种甘薯茎叶的营养与功能成分组成,本试验系统比较了58个不同品种甘薯茎叶中的粗蛋白、粗脂肪、膳食纤维、维生素、多酚类物质、黄酮类物质含量及抗氧化活性。结果表明,甘薯茎叶富含粗蛋白(9.35~38.45 g·100 g^-1 DW)、粗脂肪(1.36~12.30 g·100 g^-1 DW)、总膳食纤维(35.30~45.0 g·100 g^-1 DW)、维生素C(1.47~131.64 mg·100 g^-1 DW)、β-胡萝卜素(6.75~59.35 mg·100 g^-1 DW)及维生素E(0.39~23.30 mg·100 g^-1 DW);湛薯01-2品种甘薯茎叶中总酚含量(21.39 g CAE·100 g^-1 DW)及抗氧化活性(40.28 g TE·100 g^-1 DW)最高。抗氧化活性与营养成分之间的相关性分析结果表明,甘薯茎叶中主要的抗氧化活性物质为多酚类物质(R²=0.748)。本研究为甘薯茎叶的合理开发利用提供了一定的指导。     

5个蓖麻品种对土壤中镉富集的差异

为了评价能源作物蓖麻对污染农田中重金属镉(Cd)的富集修复能力,本研究以5个蓖麻品种为试验材料,通过大田试验对比了不同蓖麻品种在Cd污染农田中的生长情况、对Cd的富集和转运能力以及对Cd污染土壤的修复能力。结果表明,5个蓖麻品种在Cd污染农田中生长良好,其中滇蓖2号的株高、茎粗及单株产量显著高于其他品种,分别为440.78 cm、5.04 cm以及338.85 g。5个蓖麻品种根、茎、叶及果实的Cd含量、Cd积累量和富集系数均存在显著差异,其中经作蓖麻1号根、茎和果实的Cd含量最高,分别为1.40、1.14和0.33 mg·kg^-1。污染修复能力方面,滇蓖2号Cd的积累量达3.38 mg/株,提取率为5.34%,显著高于其他品种。经作蓖麻1号尽管富集能力最强,但由于其生物量最小,其Cd积累量及年提取效率均最低。综上可知,蓖麻对土壤中重金属Cd的富集能力较强,可用于修复云南个旧地区的Cd污染土壤,且种植滇蓖2号可以获得较好的修复效果。本研究结果为云南Cd污染土壤治理提供了理论基础和参考依据。     

马来甜龙竹种胚培养增殖芽芽尖再生体系建立

为建立马来甜龙竹高效稳定的再生体系,本研究以马来甜龙竹种胚培养增殖芽的芽尖为试验材料,研究不同植物激素、有机添加物以及弱光处理对其再生体系建立的影响。结果表明,马来甜龙竹芽尖愈伤组织诱导较适宜培养基为添加0.5~1.0 mg·L^-1 NAA和3 mg·L^-1 2,4-D的MS培养基,致密颗粒状愈伤组织诱导率达61.7%;较适宜的分化培养基为添加1 mg·L^-1 6-BA、1 mg·L^-1 KT和0.25 mg·L^-1 NAA的MS培养基,10 μmol·m^-2·s^-1弱光处理6 d,分化率达46.67%,再生苗伸长生长良好;较适宜的生根培养基为添加3 mg·L^-1 IBA的1/2 MS培养基,生根率为55%,根较粗,其中部分根长有侧根。试管苗移植到混合基质中,成活率为83.33%。本研究初步建立了马来甜龙竹种胚培养增殖芽芽尖再生体系,为马来甜龙竹遗传转化体系的研究和应用奠定了基础。     

欧洲缬草不定根悬浮培养及其有效成分的测定

为高效生产欧洲缬草有效成分,通过分析培养基pH值、碳源、糖浓度、盐浓度、总氮(N)浓度、总磷(P)浓度等因素对其不定根悬浮培养生长的影响,确定欧洲缬草不定根悬浮培养的适宜条件,并测定在该培养条件下不定根的生长状况,同时比较正常不定根、褐化不定根、无菌苗根中缬草三酯、乙酰缬草三酯和缬草烯酸3种有效成分的含量。结果表明,欧洲缬草不定根的最佳培养条件为2倍大量元素浓度、48.46 mmol·L^-1总N浓度、1.5 mmol·L^-1总P浓度的RCM培养基,添加40 g·L^-1蔗糖、0.5 mg·L^-1 萘乙酸(NAA),pH值5.7,温度25±2℃,转速100 r·min^-1暗培养,28 d后收获。最佳培养条件下的欧洲缬草正常不定根中缬草三酯、乙酰缬草三酯、缬草烯酸的含量均最高,分别为7.222、0.355、4.016 mg·g^-1,褐化不定根中成分含量显著降低,无菌苗根中成分含量最低。本研究结果可为欧洲缬草不定根及其有效成分的规模化生产提供参考。     

乙酰水杨酸对三角褐指藻岩藻黄质含量的影响及其分子机理研究

为了研究不同浓度乙酰水杨酸(ASA)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)细胞生长、岩藻黄质积累及岩藻黄质生物合成相关基因的表达水平的影响,通过分光光度计、高效液相色谱(HPLC)以及荧光定量PCR测定不同浓度ASA处理后的三角褐指藻的各项指标。结果表明,三角褐指藻的生长和岩藻黄质积累与ASA浓度密切相关。一定浓度的ASA抑制了三角褐指藻的细胞数量;岩藻黄质含量也随着ASA浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,当ASA浓度为10 mg·L^-1时,岩藻黄质含量最高,达1.78 g·kg^-1 DW,为对照组的1.9倍。在不同浓度ASA诱导下,与岩藻黄质生物合成途径有关的PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因表达均上调,当ASA浓度为10 mg·L^-1时,相关基因的表达量极显著高于对照组(P<0.01)。主成分分析(PCA)结果表明,PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因与岩藻黄质积累具有相关性,其中,ZEP基因对岩藻黄质生物合成贡献率最高。综上,适当浓度的ASA不仅提高了岩藻黄质合成途径中相关基因的表达水平,而且促进了岩藻黄质的积累。本研究结果为进一步深入研究三角褐指藻中岩藻黄质合成的分子机制奠定了理论基础。     

离子液体[C3mim]BF4对小白菜幼苗抗氧化特性的影响

为探讨离子液体1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([C₃mim]BF₄)对植物种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响,采用水培法检测不同浓度(0、100、200、300、400、500 mg·L^-1)[C₃mim]BF₄条件下小白菜幼苗的生长状况、活性氧水平、抗氧化酶活性及相关抗氧化酶基因表达。结果表明,浓度高于400 mg·L^-1的[C₃mim]BF₄显著抑制种子萌发;500 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄显著抑制幼苗生长。[C₃mim]BF₄处理使小白菜叶片活性氧$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$、H₂O₂)水平及丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量升高,且随着[C₃mim]BF₄浓度的增加均呈逐渐升高的趋势。[C₃mim]BF₄使小白菜叶片谷胱甘肽还原酶(GR)活性显著升高;浓度≤300 mg·L^-1的[C₃mim]BF₄对过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)生成有一定的促进作用,而浓度高于400 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄处理显著抑制小白菜 APX活性,高于500 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄处理显著抑制小白菜 CAT活性;100~500 mg·L^-1[C₃mim]BF₄处理显著抑制小白菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,且各处理组的SOD活性均显著低于对照。400 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄处理0~3 h,小白菜Gu/Zn-SOD和APX基因表达量升高,处理13 d时其SOD和APX基因表达量均显著低于对照;处理0~12 h时 CAT基因表达上调,处理24 h处理后CAT表达下调。本研究结果为揭示咪唑类离子液体毒性机理提供了理论依据。