钙离子胁迫诱导大豆根尖细胞凋亡

用生长中的大豆根尖细胞为材料,经不同浓度CaCl2和不同时间处理,通过对凋亡细胞的形态观察和基因组DNA分析,探究CaCl2处理浓度和时间对根尖细胞凋亡影响。结果表明:利用CaCl2溶液作诱导剂处理生长的大豆根尖细胞,能引起细胞凋亡。在凋亡过程中,凋亡细胞的形态结构发生变化,DNA降解成大小不等的片段;细胞凋亡率与诱导剂处理浓度和时间正相关;在处理浓度为0.2mol/L和时间为12h时,凋亡率接近50%。因此,降低大豆根尖细胞凋亡率CaC12胁迫浓度应0.10mol/L。     

不同状态绿豆根边缘细胞对Cd2+的响应

以绿豆(Phaseolus radiatus)为材料,采用琼脂悬空培养法和培养皿滤纸培养法,以不同浓度的Cd2+处理洗脱根边缘细胞和未洗脱根边缘细胞的绿豆根尖,研究了离体状态和活体状态绿豆根边缘细胞对镉毒的响应.结果表明:在Cd2+的诱导下,离体状态的绿豆根边缘细胞凋亡和分泌黏液,同时随着Cd2+浓度的升高,其存活率逐渐递减;Cd2+具有诱导根尖产生根边缘细胞的作用,根尖释放的根边缘细胞数量随着Cd2+浓度的增加先增多后减少,其中,50 μmol L-1 Cd2+处理在洗脱组和未洗脱组均呈现最大诱导效应;Cd2+对根边缘细胞的活性具有影响,随着Cd2+浓度的增加,根边缘细胞的存活率在未洗脱组逐渐降低,而洗脱组则先升高后降低.与对照相比,25 μmol L-1,200 μmol L-1,400 μmol L-1 Cd2+在各处理时间段具有显著性差异(p＜0.05);根冠果胶甲基酯酶活性(PME)随着Cd2+浓度的增加呈现上升趋势,处理24 h高浓度Cd2+均会引起根冠PME活性的显著性升高(p＜0.05).以上结果表明,受到Cd2+胁迫时,绿豆根尖可释放更多根边缘细胞,并通过离体根边缘细胞形成黏液层、凋亡等来抵御Cd2+对根尖的毒害作用.     

香薷的重金属耐性与吸收性研究

采用温室土培盆栽试验和水培试验方法,研究了重金属复合污染条件下香薷的Cu、Zn、Cd、Pb耐性和吸收性.结果表明,土培试验中,各重金属处理条件未对香薷造成毒害,香薷均生长良好,且各处理间生物量无显著差异;香薷地上部Cu、Zn、Cd、Pb浓度最高分别为12.1、100、0.83、11.3 mg/kg.水培试验条件下,Cu 50 μmol/L、Zn 200 μmol/L+Cd 10 μmol/L及Pb 100 μmol/L处理时香薷均生长良好,且生物量与对照均无显著差异,根部Cu、Zn、Cd、Pb浓度最高为2 270、1 648、1 029、25 331 mg/kg; Cu 100 μmol/L处理时香薷生物量显著低于对照,但并未死亡,该处理下香薷叶片丙二醛、还原型谷胱甘肽、可溶性糖浓度均显著高于对照.两组试验表明,香薷对Cu、Zn、Cd、Pb有极强的耐性,是一种良好的可栽种于重金属污染土壤的经济作物.     

EDTA与GA_3强化黑麦草修复Cd污染土壤及其解毒机制

采用盆栽土培方法研究生长调节剂GA3和重金属螯合剂EDTA强化黑麦草修复Cd外源浓度分别为50mg/kg和100mg/kg的污染土壤以及黑麦草对Cd的解毒机制。结果表明:EDTA单独作用可提高黑麦草体内Cd含量和Cd在细胞可溶组分和细胞器组分中的比例,以及Cd在地上部分的移动性,Cd对植物的毒害作用也随之增强,导致植物生物量大大降低(P0.05)。叶面喷洒GA3可促进黑麦草的生长和对Cd的富集,其中10μmol/L GA3效果最显著。GA3可促进细胞壁对Cd的沉积作用,降低Cd在地上部分的移动性,从而增强植物对重金属的耐性。GA3和EDTA的联合使用表明GA3和EDTA可协同促进黑麦草对Cd的提取和富集,10μmol/L GA3+EDTA联合作用效果最佳,GA3可在一定程度上缓解EDTA和Cd对植物的伤害。因此,10μmol/L GA3+EDTA处理对强化黑麦草修复Cd污染土壤效果最显著,可作为实际植物修复的强化措施。     

Al3+对大豆根边缘细胞释放与活性的影响

以两个大豆 [Glycine max (L.) Merr.] 品种（耐铝性大豆浙春2号和铝敏感性大豆华春18）的边缘细胞为材料,比较研究了Al3+对根尖原位边缘细胞释放以及对离体边缘细胞的毒害作用。结果显示,0、100、200 μmol/L Al3+处理后,浙春2号和华春18的根尖边缘细胞在水中均易分散,华春18的边缘细胞在300 μmol/L的Al3+处理时已聚集成团不易分散,而浙春2号的边缘细胞在400 μmol/LAl3+处理时才不易分散。Al3+对离体边缘细胞有明显的毒害作用,100 μmol/L Al3+处理1～ 6 h就表现出细胞死亡症状,毒害作用最大时出现在6 h之后,其中Al3+对华春18的毒害作用略高于浙春2号。系列浓度Al3+ （0、100、200、300、400 μmol/L Al3+）处理,100 mol/ L Al3+处理的离体边缘细胞存活率已出现较大幅度的下降,至400 mol/L Al3+处理时,浙春2号和华春18的相对存活率分别只有对照的45.9%和39.0%。 说明外界Al3+浓度升高不仅影响边缘细胞的释放,而且显著降低离体边缘细胞的存活率,毒害作用最大时出现在6 h之后。大豆品种间细胞对Al3+的反应存在一定差异,随时间变化,差异最大时在6 h。     

镉对玉米苗中钙调蛋白含量和Ca2+-ATPase活性的影响

试验采用营养液培养的方法,以玉米为试材,研究了不同供镉浓度（0﹑5﹑20和100 µmol/L）和处理时间（12﹑24﹑48﹑96、168 h）对植株体内钙调蛋白（CaM）含量及生物膜上的Ca²⁺-ATPase活性的影响。结果表明,植株可溶性Ca²⁺含量在镉胁迫后较不加镉处理增加,镉处理在叶和根中分别在48和24 h后达最高,然后随镉处理浓度和处理时间的增加逐步下降;同时镉诱导了植株CaM的合成,其含量随镉处理浓度和处理时间增加逐步增加,但20 µmol/L和100 µmol/L镉处理在168 h后有所下降;与不加镉处理相比,镉胁迫导致植株生物膜上的Ca²⁺-ATPase活性迅速升高,但随镉处理浓度提高和时间延长,镉胁迫植株的Ca²⁺-ATPase活性在48 h（质膜、液泡膜和内质网膜）和24 h（线粒体膜）后逐步降低。各膜上的Ca²⁺-ATPase活性依次为质膜> 液泡膜> 内质网膜> 线粒体膜,且同一微囊膜,根中的活性大于叶中。     

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。     

GA_3与DA-6促进黑麦草对土壤中Cd的提取及其机制

采用盆栽土培法研究了生长调节剂GA3和DA-6强化黑麦草Cd污染土壤修复,对黑麦草生理生化特性以及Cd在植物体内化学形态分布的影响。结果表明,添加GA3和DA-6使黑麦草体内SOD、POD、CAT的活性显著提高,MDA含量显著下降(P0.05),减轻了Cd对细胞的膜脂过氧化作用;GA3和DA-6使黑麦草体内Cd的移动性明显降低(P0.05),在一定程度上缓解Cd对植物的伤害,且10μmol/L GA3和1μmol/L DA-6分别是GA3和DA-6处理中效果最为显著的。由于GA3和DA-6增强了黑麦草对Cd的抗性,黑麦草的光合作用和生物量都得到显著提高(P0.05),因而也促进了黑麦草对Cd的富集和提取效率(P0.05),其中1μmol/L DA-6作用效果最为显著,可以在实际植物修复土壤Cd污染中作为强化措施加以应用。     

镉胁迫对不同小麦品种幼苗生长以及Cd~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)吸收和积累的影响

以洛旱6号、豫麦25、豫麦18、豫农949、新麦21及许农5号为试验材料,通过营养液培养法,研究了镉胁迫对其幼苗生物量积累以及Cd2+、Zn2+与Mn2+吸收的影响。结果表明,与正常生长小麦相比,低Cd2+(≤30μmol/L)浓度下,除许农5号地上部生物量有所下降外,其余品种的地上部和地下部生物量均呈上升趋势。中、高Cd2+(≥60μmol/L)浓度下,所有品种的生物量呈下降趋势,所有小麦品种体内Cd2+的含量均随着Cd2+处理浓度的增加而不断增加,而且,根系内Cd2+的含量均明显高于地上部。随着Cd2+处理浓度的增加,所有小麦品种地上部Zn2+的含量均不断增加,地下部Zn2+含量的变化品种间存在差异。地上、地下部Mn2+的含量则随处理浓度增加而不断降低。     

外源硒对镉胁迫下绿豆幼苗生理特性的影响

采用水培试验方法研究不同浓度Se4+(0.8,1.6,2.4,3.2,4.0mg/L)对Cd2+(10,20mg/L)胁迫下绿豆幼苗超微弱发光及幼苗叶片中叶绿素、可溶性蛋白质和脯氨酸的影响。结果表明,随着胁迫时间延长,不同浓度Se4+对2种浓度Cd2+胁迫下绿豆幼苗的超微弱发光强度均呈现先升高后降低再升高的趋势,0.8,1.6mg/L的Se4+对2种浓度Cd2+胁迫下绿豆幼苗的超微弱发光强度均有促进作用,但是1.6mg/L浓度的Se4+对2种浓度Cd2+的缓解作用最佳。随着Se4+浓度的增加,2种浓度Cd2+胁迫下,绿豆幼苗叶片中叶绿素含量和可溶性蛋白质含量均呈现出先增加又减小的趋势,当Se4+浓度低于4.0mg/L时,叶绿素含量和可溶性蛋白质含量均高于单一Cd2+胁迫下叶绿素含量和可溶性蛋白质含量,且在Se4+浓度为1.6mg/L时达到最大。在10mg/L Cd2+胁迫下,随着Se4+浓度的增加,绿豆幼苗叶片中的脯氨酸含量先增加后减小,当Se4+浓度低于4.0mg/L时,脯氨酸含量高于单一Cd2+胁迫下脯氨酸含量,且Se4+浓度为1.6mg/L时脯氨酸含量达到最大;在20mg/L Cd2+胁迫下,随着Se4+浓度的增加,绿豆幼苗叶片中的脯氨酸含量逐渐降低,当Se4+浓度低于2.4mg/L时,脯氨酸含量高于单一Cd2+胁迫下脯氨酸含量,且Se4+的浓度为0.8mg/L时脯氨酸含量最大。研究表明在试验浓度范围内,Se4+浓度低于2.4mg/L时,对10,20mg/L Cd2+胁迫下的绿豆幼苗的毒害均有缓解作用,且浓度为1.6mg/L时缓解作用最佳。     

Influence of aluminum on the membranes of mycorrhizal fungi

The influence of Al³⁺ on the membrane fluidity of the mycorrhizal fungus Lactarius piperatus (L.ex.Fr.) S. F. Gray was studied. When mycelia grew on media supplemented with 1 or 10 mM aluminum for 21 days, a significant increase in fluidity was detected, compared with the corresponding controls. The comparisons of the EPR spectra calculated by a model, with the experimental ones showed that the spectra are superimpositions of two components with different membrane ordering. The action of aluminum induced a relative enlargement of the less immobilized portion in the membrane. No significant alterations of fluidity were measured after 30-minute treatment, with Al³⁺.     

基于分子模拟分析的紫贻贝体内重金属Cd2+脱除机制

采用海水中添加制备的蛋白水解肽-Fe~(2+)配合物(TPH-Fe~(2+))暂养处理紫贻贝,结合分子同源模建、动力学模拟及相互作用能分析技术,探索TPH-Fe~(2+)对紫贻贝体内Cd~(2+)的脱除作用机制。结果显示,添加40 mg/L TPH-Fe~(2+)净化处理15 d后,紫贻贝体内Cd~(2+)质量分数由47.099μg/g降低至24.221μg/g,脱除效率显著(P0.05)。进而以老鼠金属硫蛋白(metallothionein from rat,记为1DFT)为模板,同源模建出紫贻贝金属硫蛋白中β-结构域(metallothionein,MT)的三维结构,通过MT-Cd~(2+)、MT-Fe~(2+)、MT-Cd~(2+)+水解肽、MT-Fe~(2+)+水解肽等体系分子动力学模拟及半经验量子力学计算发现,紫贻贝体内Cd~(2+)脱除机制可能为水解肽携带Fe~(2+)到达机体靶向器官或位点遇到MT-Cd~(2+)复合物后,降低了MT与Cd~(2+)间的结合力,便于MT解脱Cd~(2+)并恢复活性,同时释放的Fe~(2+)可与Cd~(2+)竞争性结合MT,从而起到协助脱除Cd~(2+)的效果。研究表明,蛋白水解肽-Fe~(2+)配合物有效脱除贻贝体内Cd残留,可作为一种双壳贝类养殖饲料添加剂加以应用。     

适宜无机盐及浓度抑制麦胚脂肪酶存在时油水界面张力

为了探明无机盐稳定化脂肪酶的潜在机理,该文以小麦胚芽脂肪酶为研究对象,基于界面酶学的分析方法,研究添加浓度介于1.0×10-9~1.0×10-2 mol/L的Na~+、K+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的氯化物对小麦胚芽脂肪酶存在的油-水界面特性的影响。结果表明,当小麦胚芽脂肪酶体系浓度为1.7×10-6 mol/L时,一价金属中Na~+更有利于抑制油-水界面的表面张力(P0.05),对麦胚脂肪酶存在时的油水界面特性影响也较大;二价金属离子Ca~(2+)对界面张力的影响趋势与一价离子不同,在高浓度时反而增加界面张力;当油水界面上存在脂肪酶的催化底物(三油酸甘油酯)和产物(油酸)时,添加浓度分别为10-6、10-6、10-4和10-9mol/L的Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)均可一定程度上降低油水界面张力,从而降低麦胚脂肪酶的作用效果,三油酸甘油酯存在时Mg~(2+)的作用效果最明显(P0.05),油酸存在时Na+的作用效果最明显(P0.05)。综上,无机盐金属离子主要通过影响麦胚脂肪酶在油水界面的聚集行为及底物结构状态起到钝化麦胚脂肪酶的作用,该结果可为麦胚脂肪酶存在时界面的活性调控及麦胚的稳定化处理提供参考。     

两种基因型番茄对镉胁迫响应差异

【目的】使用两个番茄品种YSL189高镉积累和HZ903低Cd积累进行苗期水培实验,旨在揭示番茄品种间Cd耐性差异的机理,为分子育种改良番茄重金属耐性提供新的信息。【方法】本研究以前期鉴定的番茄高Cd积累品种YSL189和低Cd积累品种HZ903为材料,采用苗期人工气候箱水培的方式,分析了在Cd 50和100μmol/L胁迫下,供试品种间形态学指标、抗氧化酶活性、Cd积累量及相关基因表达的差异,同时分析了供试品种苗期对离子态Cd的吸收速率差异。【结果】1)在Cd 50和100μmol/L胁迫下,根长对Cd胁迫最敏感,株高和生物量次之;与低Cd积累品种HZ903相比,高Cd积累品种YSL189表现出生物量大、根系短、株高较高的特点。2)在50和100μmol/L Cd胁迫下,植株Cd积累量以根茎叶的趋势递减;同等胁迫下,YSL189植株根、茎、叶部的Cd积累量都显著高于HZ903。3)当培养介质中Cd浓度大于20μmol/L时,YSL189根系对离子态Cd的吸收速率显著高于HZ903;定量PCR结果显示,在50和100μmol/L Cd胁迫下,品种间Nramp2、Nramp3和ZIP的表达量差异趋势与Cd积累的差异趋势一致,即YSL189根系Cd吸收相关基因Nramp2,Nramp3和ZIP的表达量高于HZ903。4)在Cd 50和100μmol/L胁迫下,根、茎部的SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)和CAT(过氧化氢酶)活性都是YSL189高于HZ903,同时YSL189叶部POD和SOD活性也显著高于HZ903,同时,TBARS(巴比妥酸反应底物)含量所指示的根、茎部膜质过氧化伤害程度则没有品种间差异。【结论】YSL189根系对离子态Cd的高吸收速率以及Nramp2、Nramp3和ZIP基因的高表达量,可能是其获得高镉积累量的原因之一;同等胁迫条件下,YSL189植株体内高Cd浓度诱导了抗氧化酶的高活性,这说明YSL189植株对活性氧的清除能力强于HZ903。     

生物有机肥对重金属的吸附解吸作用的影响

通过室内培养的方法比较了生物有机肥和干鸡粪对重金属离子Pb2+、Cd2+、Cr3+、As6+的吸附与解吸特性。研究结果表明:生物有机肥和鸡粪对4种重金属离子的吸附量大小依次为Cr3+>Pb2+>Cd2+>As6+,解吸量大小顺序为Pb2+>Cd2+>Cr3+>As6+,而解吸率的大小顺序为As6+>Pb2+>Cd2+>Cr3+,这主要与四种金属离子的电荷种类、数量及水合离子半径等密切相关。与干鸡粪相比,生物有机肥增加了对4种重金属离子的吸附率,同时降低了对4种重金属离子的解吸率。     

不同浓度镉胁迫对玉米幼苗光合作用、脂质过氧化和抗氧化酶活性的影响

以玉米为材料,通过营养液培养试验,研究浓度为5~100 μmol/L的镉胁迫后不同时间内,植株体内活性氧代谢及其抗氧化酶活性的变化特征,探讨镉胁迫导致植物体内活性氧自由基累积的原因及不同程度镉胁迫对植物体内活性氧代谢的影响。随着加镉量的增加,玉米地上部生物量明显降低,而根部生物量未表现出差异。镉处理降低了叶片光合作用速率,高镉处理的影响较早。镉处理4d后,5、20、和100 mol/L Cd2+浓度处理玉米叶片Fv/Fm减小,PSII系统的原初光能转换效率下降,但比光合作用速率下降的时间要晚;镉处理7d的叶片中丙二醛（MDA）含量还没有受到明显影响,但20和100 μmol/L Cd2+处理4d后,根系膜质过氧化增强,MDA含量升高。随着镉浓度升高,处理时间延长,活性氧酶清除系统包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽还原酶（GR）等酶活性明显增加,受到镉胁迫诱导,高浓度镉处理该现象出现更早。本文试验结果表明,镉胁迫下植物体内活性氧形成增多,诱导活性氧酶清除系统活性升高,其中一个重要原因是与CO2同化受到限制有关。