稀土元素铈缓解镉对菱叶的毒害效应研究

利用不同浓度的Cd^2＋和不同浓度的Cd^2＋加5mgL^-1Ce^3＋分别处理菱植株，对菱叶中的叶绿素、脯氨酸、保护酶——超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的动态变化进行了研究：实验结果表明：在镉胁迫下，随着镉浓度的上升（0～4mgL^-1）菱叶中叶绿素含量下降，SOD、POD活性和脯氨酸含量在镉低浓度时上升而高浓度时下降，相反，CAT活性在镉低浓度时下降而高浓度时上升。与镉离子单一处理相比，Cd^2＋-Ce^3＋复合处理中的Ce^3＋可提高叶片中叶绿素的含量和SOD、POD的活性，尤其是在1mgL^-1 Cd^2＋加5mgL^-1Ce^3＋复合处理中，POD活性较对照提高了8．33倍。由此表明，5mgL^-1Ce^3＋对低浓度镉引起菱叶片的毒害作用有较为明显的缓解效果。     

干旱胁迫及复水对大豆关键生育时期叶片生理特性的影响

以“辽豆15”为试材，在开花期和鼓粒期设置轻度干旱（土壤相对湿度65%±5%）和重度干旱（土壤相对湿度50%±5%）以及对照（土壤相对湿度80%±5%）处理，开展大豆干旱及复水控制试验。干旱处理持续7d、14d和21d，并在胁迫结束后进行复水，复水水平与对照处理一致。达到胁迫时间当日和复水后第7天取大豆倒三叶叶片，测定叶片可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性，研究干旱胁迫对以上生理指标的影响以及复水后补偿效应。结果表明：开花期，轻度干旱和重度干旱胁迫均使叶片可溶性蛋白和MDA含量以及POD活性显著升高，轻度干旱胁迫使SOD活性显著升高。鼓粒期，大豆受干旱胁迫影响后，叶片可溶性蛋白含量、MDA含量、SOD活性显著升高，但POD活性显著降低。复水对大豆叶片可溶性蛋白含量、MDA含量和SOD活性均出现补偿效应，但对POD补偿效应不明显。由此可见，干旱会对大豆叶片造成过氧化伤害，主要表现在抗氧化酶和渗透调节物质含量的提高，同时复水可使大豆叶片由干旱造成的过氧化伤害得到缓解，表现出不同程度的补偿效应。     

大豆对镉胁迫的生理反应及耐镉机理探讨

为探讨大豆对镉（Cd）胁迫的生理反应及忍耐机理,以8157为供试材料,采用Hoagland营养液培养和土壤盆栽培养试验,研究了添加不同浓度外源Cd对大豆的生理效应及Cd吸收分布的影响。结果表明,大豆吸收的Cd向地上部转运的比率较高,根系对Cd的阻滞作用较弱;植株体内的Cd主要以NaCl提取形态存在（占89.61%）,降低了Cd的生物毒害性。土壤添加低浓度Cd（0.25～0.50mg·kg-1）,大豆籽粒中Cd-P表现为协同作用,Cd浓度升高则转为拮抗作用;不同浓度Cd处理,籽粒中Cd-Zn表现为协同作用,叶片中Cd-Zn则表现为拮抗作用。Cd胁迫促进大豆体内脯氨酸（PRO）的合成,提高了过氧化物酶（POD）的活性,增强了大豆对Cd胁迫的防御和抵抗能力。     

Ce（Ⅲ）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢影响的机理

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce（Ш）对紫外辐射（UV-B,280～320nm）胁迫下大豆（Glycinemax）幼苗叶片气孔密度、气孔导度（Gs）、脱落酸（ABA）含量、过氧化氢（H2O2）含量、过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明：20mg·L^-1CeCl3处理显著增加了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B（0.45W·m^-2）处理降低了气孔密度,与CK达显著差异;Ce（Ш）＋UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降。动态曲线显示,较之CK,20mg·L^-1CeCl3提高了大豆幼苗的Gs,UV-B辐射使Gs下降,Ce（Ш）＋UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce（Ш）处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,提高了CAT活性。结果表明,Ce（Ш）处理减轻了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害。     

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。     

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。     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化系统及光合作用的影响

采用水培方法,在玉米幼苗进入三叶期后向培养液中加入不同浓度氯化镉（0、10^-6、10^-5、10^-4 mol·L^-1）,胁迫不同时间（5、10、15 d）后对幼苗进行各项指标检测。结果表明,低浓度（10^-6 mol·L^-1）及中浓度（10^-5 mol·L^-1）镉胁迫对幼苗生长均有较强刺激作用,而中浓度胁迫对地上部分作用更明显;低浓度镉胁迫对根部及叶片抗氧化酶（SOD、POD、CAT及ASA－POD）活性影响较小,只是根部POD、ASA－POD活性明显升高,而中浓度胁迫对除SOD外其他抗氧化酶活性均有显著促进作用;MDA含量均未有显著升高,可见根部及叶片未受到氧化损伤;两种浓度胁迫下,Fv′/Fm′虽下降,净光合速率有所升高。高浓度镉（10-4 mol·L^-1）胁迫下幼苗生长几乎停止;根部SOD及CAT活性升高,而POD和ASA－POD被明显抑制,叶片中CAT、POD及ASA－POD活性显著升高;根部受到显著氧化损伤;各项光合参数（Fv/Fm、Fv′/Fm′和净光合速率）均显著降低。     

铀胁迫对大豆和玉米种子萌发和幼苗生长及SOD与POD活性的影响

采用实验室光照培养箱培养方法,对铀溶液胁迫下大豆和玉米种子的萌发、幼苗的早期生长和幼苗中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性的变化进行了研究。结果表明,根长较其他指标对铀生态毒性试验更为敏感。与对照相比,在铀浓度为100～1000μmol·L-1的铀溶液胁迫下,大豆种子的萌发率不受影响,芽长受到抑制作用,低浓度的铀溶液对大豆根长有促进作用,高浓度的铀溶液抑制主根生长、但促进生根率,大豆的芽重、根重与对照相比均无显著性差异;胁迫不影响玉米种子的萌发率,但抑制其萌发势、生根势和生根率,低浓度的铀溶液对玉米的根长和根重有促进作用。大豆SOD活性在低浓度时被促进,高浓度时被抑制,POD活性在铀浓度为100μmol·L-1的铀溶液胁迫下即被抑制,且作用随铀浓度的升高而加强;玉米SOD、POD活性先升高后降低,但均高于对照。表明玉米抗铀胁迫的能力强于大豆。     

铅胁迫对杨梅生理特性的影响

通过水培试验,研究了不同浓度的铅胁迫对杨梅（Myrica rubra Sieb. et Zucc.）叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量以及根系活力的影响。结果表明,在2 mmol·L^-1低铅条件下,杨梅叶片叶绿素含量和可溶性蛋白质含量在30 d内与对照相比无显著性差异;叶片可溶性糖和MDA含量在2 mmol·L^-1低铅处理第10 d即比对照显著增加;根系活力在2 mmol·L^-1低铅胁迫处理20 d后比对照显著降低;叶片SOD和POD活性在2 mmol·L^-1低铅胁迫下活性随着处理时间的延长而呈先升后降的变化趋势,在低铅处理第20 d SOD 和POD活性达到最大。在6 mmol·L^-1高铅胁迫下,杨梅叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性、POD活性、MDA含量以及根系活力均随着处理时间的延长而不断降低;而叶片可溶性糖含量在高铅处理30 d时比对照有所增加。综上所述,杨梅在低铅条件下可诱导活性氧清除系统以及叶片可溶性糖含量增加以减少由于铅胁迫带来的活性氧代谢失衡和缺水对植株的伤害。     

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。     

不同相伴阴离子对镉污染红壤的微生物活性影响

通过外加醋酸镉和氯化镉的室内培养试验研究了相伴阴离子对镉污染红壤微生物活性的影响。结果表明 ,在相同镉浓度下相伴OAc- 对镉污染红壤的微生物生物量碳、基础呼吸和代谢商以及脲酶和酸性磷酸酶活性的抑制作用大于相伴Cl- ,统计分析显示 ,镉相伴OAc- 与Cl- 除对红黄泥的代谢商未达明显影响外 ,对供试红壤的其它微生物活性指标均达到显著差异 (p <0 0 5 )。用醋酸镉处理的土壤有效态镉含量明显高于氯化镉处理。钾盐试验结果表明 ,相伴OAc- 与Cl- 对土壤微生物活性没有产生明显抑制作用 ,OAc- 甚至还存在一定的刺激效应。可见 ,相伴OAc- 对镉污染红壤的微生物毒害作用大于相伴Cl- ,其直接原因可能是用醋酸镉处理的生物有效性镉明显高于氯化镉处理所致。     

镉对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响研究

试验研究Cd胁迫对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响结果表明,Cd2 浓度为0~10mg/kg时对种子发芽率的影响不显著,但对发芽势的影响较明显;当浓度达30mg/kg后对发芽的抑制作用表现非常明显,发芽势和发芽率均急剧下降。不同浓度Cd2 对芽和幼根的生长均有明显抑制作用,且对根抑制作用大于芽,同时对活力指数的影响也表现显著;随Cd2 浓度的增加,其抑制作用不断增强,活力指数也随之下降;当浓度达到50mg/kg后幼苗生长几乎完全被抑制。     

镉胁迫对芦竹抗氧化酶活性的影响

本文研究了在不同浓度Cd2+胁迫条件下,芦竹(Arundo donaxL.)体内抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD)活性随时间的变化情况。结果显示,芦竹遭受Cd2+胁迫前期3种酶活性较对照值有明显增高;随着污染浓度提高和时间延长,酶活性出现下降,降低程度与受污染浓度和时间有关。研究表明,Cd金属胁迫初期,芦竹幼苗体内的抗氧化能力增强,表现出对抗氧化酶的激活效应,但随着植物生长,金属向植物体内迁移,植物器官内抗氧化能力降低,表现出抑制效应。     

圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia）对重金属镉胁迫的响应及镉吸收效果研究

以圆叶决明2228（Chamaecrista rotundifolia）为材料,采用土培法,研究重金属镉对圆叶决明2228保护酶（SOD和POD）、生长（生物量、株高、SPAD值和含水量等）的影响,同时分析圆叶决明对镉的吸收效果。结果表明,重金属镉胁迫下圆叶决明2228保护酶活性均随着镉处理浓度的升高呈先升后降的趋势,其中20mg·kg^-1镉胁迫下SOD酶活性最强,50mg·kg^-1镉胁迫下POD酶活性最强;镉对圆叶决明的生长抑制表现为抑制植物的生长,降低株高和生物量,但与叶绿素相关的SPAD值无显著变化。通过镉含量分析可知,圆叶决明2228吸收的镉量均未超过镉临界指标含量,因此该植物不是镉超富集植物,但生物富集系数大于1,为镉耐性植物。由于圆叶决明生长过程中生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属镉,圆叶决明2228具有修复轻度镉污染土壤的潜能。     

Soybean (Glycine max) Extracts Impact on Plant and Soil Biology

The aim of the present investigation was to determine the phytotoxic effect of aqueous extract from fresh and oven-dried leaves and roots of soybean plants on maize growth and on rhizosphere soil. The extract prepared from fresh leaves of drought-stressed soybean plants significantly increased the accumulation of proline, soluble sugar, and endogenous abscisic acid (ABA) content of maize-treated plants. Increase in antioxidant activity like superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), and endogenous ABA was recorded in treated plants. The soybean leaf extracts prepared from drought-stressed plants significantly decreased the soil pH and electrical conductivity (EC) of maize cultivated soil. The soybean drought-stressed leaf extracts prepared plants were found more effective in modulating the physiology of maize, indicating the higher allelopathic potential of soybean.     

小白菜叶内叶绿素和抗氧化系统对芘胁迫的动态响应

通过盆栽试验,研究了土壤中芘胁迫对小白菜叶内叶绿素及抗氧化系统动态变化的影响。结果表明,芘胁迫对小白菜叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b和类胡萝卜素的动态影响基本一致,都是在第18d苗期时随着芘浓度的增加显著降低,25d开始各处理的含量差异不显著。小白菜叶片的CMP、MDA和AsA均随种植时间的延长呈现先升高再降低的过程,39d时CMP达到最高值,施芘处理显著高于对照;MDA在32d时上升至最高值,且随着芘浓度的增加而增大,39d以后急剧下降并维持在较低水平,各个处理间差异不显著;46d时AsA含量达到峰值,高浓度芘处理极显著高于对照。游离脯氨酸在25d时随芘浓度的增加而急剧增加,32d以后逐渐下降,各处理间差异不显著。小白菜叶片的CAT活性在种植期间呈下降趋势,39d时随芘浓度的增加有所提高;与CAT活性的变化趋势相反,POD活性随种植时间的延长呈上升趋势,39d和46d时高浓度处理的POD活性显著高于对照。     

Study of oxidative stress cadmium(Cd)-induced in Eisenia fetida based on mathematical modeling

As a sensitive biological indicator, earthworms are widely used to monitor various pollutants of soil and provide an early warning for soil pollution.However, because many indices are involved in the exposure-induced oxidative stress response, practical applications of these indices are quite inconvenient.Therefore, it is appropriate to investigate the key monitoring index for use in early warning and pollution monitoring. Using Eisenia fetida as an experimental model in an indoor simulation experiment, the mathematical modelling of the effect on oxidative stress in earthworms under cadmium(Cd) stress was studied.The test lasted 40 d, with the removal of one earthworm every 10 d. The Cd~(2+)concentration gradient was set as 0, 1, 10, 20, 100, 200, 400, and 800 mg kg~(-1) dry weight. The earthworms were divided into two sections from the clitellum for the determination of total protein(TP) and peroxidase(POD), superoxide dismutase(SOD), glutathione-S-transferase(GST), glutathione peroxidase(GPX), catalase(CAT), malondialdehyde(MDA), and acetylcholinesterase(AChE)activities. Results showed that POD was the key index of oxidative stress in head tissues after 10 d of exposure, TP was the key index at 20 d, and POD became the key index again at 30 and 40 d. By contrast, in tail tissues, MDA and SOD were the key indices at an exposure time of 10 d, GPX at 20 d, CAT and TP at 30 d, and POD and MDA at 40 d. These results contribute to establishing a scientific method for ecotoxicological diagnosis and revealing the mechanism of soil Cd toxicity.     

土著AMF与玉米/大豆间作对红壤径流氮形态变化的响应

为了研究土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与间作模式对坡耕地红壤径流氮形态变化的响应,通过自然降雨条件下的径流小区模拟试验,设置不同种植模式(单作玉米、玉米/大豆间作、单作大豆)和不同菌根处理(抑菌(喷施苯菌灵)、未抑菌)进行研究。根据2017年6—9月采集的6次径流水样,分析比较菌根与间作复合处理下径流氮形态变化迁移特征。结果表明:在6次取样时间内,地表径流总氮浓度呈先上升后下降的趋势,硝态氮浓度呈先上升后下降再上升的趋势,而铵态氮浓度则表现出整体下降的趋势,并趋于平缓。所有复合处理中,间作-未抑菌处理的径流总氮浓度最低,较单作玉米-抑菌与单作大豆-抑菌处理显著降低35.0%和42.1%。无论何种种植模式,未抑菌处理的径流硝态氮浓度均明显低于抑菌处理,其中间作-未抑菌处理的径流硝态氮浓度较抑菌处理下的单作玉米与单作大豆处理显著降低,降幅分别为26.2%和33.9%。无论是否抑菌,间作处理的径流铵态氮浓度均低于单作玉米与单作大豆处理,间作-未抑菌处理下其浓度最低,较单作玉米-抑菌与单作大豆-抑菌处理明显降低34.8%和28.2%。由此可见,土著AMF与玉米/大豆间作对径流氮流失具有一定的协同削减潜力。     

镉胁迫下朱砂根和虎舌红生理响应及其镉抗性

为阐明紫金牛属植物在镉胁迫下的生理响应,比较2种紫金牛属植物抗逆性强弱,通过水培试验,研究了不同浓度镉(0,0.025,0.05,0.1,0.2,0.4mol/L)对2a生扦插苗虎舌红和朱砂根株高、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、脯氨酸(Pro)、叶片丙二醛(MDA)含量、光合特性及荧光特性等生理指标的影响。结果表明:(1)镉胁迫处理后,朱砂根和虎舌红的株高、SOD、POD以及CAT活性均有不同程度的上升,但随着处理时间的延长,株高以及抗氧化酶活性均显著降低;(2)低浓度镉(≤0.025mol/L)在处理时间≥20d时,可明显诱导2种植物Pro的积累,其中虎舌红增幅显著,达149.21%;(3)在处理时间≥20d时MDA含量增加,最高上升169.07%和122.70%;(4)低浓度镉(≤0.025mol/L)处理下虎舌红光合电子转移效率(ETR)上升较为明显,qP则无显著变化,高浓度Cd(≥0.2mol/L)处理后虎舌红ETR显著降低,qP也大幅下降。朱砂根的ETR荧光参数在处理前期就呈现下降趋势,且后期下降幅度增大。综合分析认为,较低浓度镉处理下朱砂根和虎舌红均可经过提升各种抗氧化酶活性的措施来抵御逆境,而高浓度镉则会对植物抗氧化酶系统、光合系统等造成损害。通过比较虎舌红与朱砂根抗镉性强弱,发现前者抗逆性更强,在较高的镉浓度环境中具有较为突出的种植优势。