镉对中华稻蝗保护酶系统的毒性效应

采用急性染毒方法研究Cd2＋胁迫对不同发育阶段中华稻蝗SOD、CAT、POD活性的影响。结果表明,在Cd2＋的作用下,不同发育阶段中华稻蝗体内SOD、CAT、POD活性均发生变化。SOD、CAT、POD 3种酶对Cd2＋有一定的耐受性：当Cd2＋浓度在这3种酶的耐受范围内酶活性提高,反之酶活性降低。Cd2＋对不同发育阶段虫体3种抗氧化酶的影响不同：3龄若虫SOD、POD活性最高;雌性成虫CAT活性最低,而3龄雄性若虫CAT活性最高。     

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。     

中华稻蝗不同体段镉与铅含量及抗氧化酶的比较

采用现场采样及室内测试方法,对中华稻蝗不同体段的镉与铅含量、MDA及H2O2自由基含量、GSH含量及其相关酶（GST、GPx、GR）活性、SOD及CAT活性进行了研究。结果表明,镉与铅含量均在胸部最高,其次为腹部和头部,后足含量最低。胸部镉含量分别是腹部、头部和后足的2.83、3.40和5.67倍,铅含量分别是腹部、头部和后足的1.29、1.39和1.41倍。GSH、MDA、H2O2含量及SOD、CAT活性均为后足最高,其次为头部和腹部,胸部最低。GST在4个体段的活性无显著差异。GR活性的顺序为头部〉胸部〉腹部〉后足,GPx活性的顺序为头部〉腹部〉胸部〉后足。进入土壤中的镉与铅经食物链转运后,在中华稻蝗体内富集,据此可将中华稻蝗作为农业环境中镉与铅污染的指示生物。     

钙对苹果果实超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性及其基因表达的影响

采用果实薄片培养试验研究不同钙浓度(0、1和10 mmo1/L CaCl2 ;5 mmo1/L EGTA)和处理时间(6、12、24和48 h)下苹果果实活性氧代谢特征;运用荧光定量PCR方法分析苹果超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）基因在分子水平的表达。高钙处理12 h后,SOD酶的活性显著增加,O2.-产生速率显著下降;高钙处理24 h后,CAT酶的活性显著增加,H2O2含量显著下降;缺钙处理下SOD酶和CAT酶的活性受到抑制,O2.-形成速率和H2O2含量显著增加。基因表达实验显示,高钙处理12h后,SOD基因的表达量增加,与SOD酶活性变化一致,说明SOD酶的活性取决于SOD基因的表达量;高钙处理12 h后,CAT1基因的表达量增加,而CAT酶的活性是在加钙处理24 h后显著增加,说明CAT酶的活性并不完全取决于CAT1基因的表达量,推断其酶活性还取决于该基因翻译后的修饰调控。上述研究表明苹果外源补钙通过在分子水平上调SOD和CAT1基因表达量来激活SOD和CAT酶的活性,有效减少体内活性氧积累,确保果实生理代谢平衡。     

水稻和杂草稻对镉胁迫反应的比较研究

采用水培实验,研究不同浓度Cd2＋胁迫对水稻和杂草稻植株的生长、色素含量、抗氧化酶的活性、丙二醛含量、相对电导率以及脯氨酸含量的影响。结果表明：（1）Cd2＋胁迫条件下,水稻和杂草稻植株地上部分外观伤害随着Cd2＋浓度的升高而加重。（2）水稻和杂草稻的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量含量均表现为Cd2＋胁迫浓度〈0.5 mg.L-1时升高,Cd2＋胁迫浓度〉0.5 mg.L-1时降低的现象;水稻和杂草稻的类胡萝卜素含量也都表现出Cd2＋胁迫浓度〈0.5 mg.L-1时降低,然后升高,最后在Cd2＋胁迫浓度〉1 mg.L-1时降低的现象。（3）水稻的SOD、POD、CAT活性表现出在Cd2＋浓度〈1 mg.L-1时升高,在Cd2＋浓度〉1 mg.L-1时降低的现象;杂草稻的SOD、CAT活性表现出在Cd2＋浓度〈2 mg.L-1时升高,在Cd2＋浓度〉2 mg.L-1时降低的现象,杂草稻的POD活性表现出随着Cd2＋浓度的升高而升高的现象;抗氧化酶活性随着Cd2＋浓度升高的变化幅度是水稻〉杂草稻。（4）Cd2＋胁迫使水稻和杂草稻的丙二醛含量、相对电导率以及脯氨酸含量显著增加,且增加幅度是水稻〉杂草稻,说明水稻产生了较严重的膜脂过氧化。总之,对于Cd2＋胁迫,在敏感性上水稻〉杂草稻,在抗性上杂草稻〉水稻。     

中华稻蝗（Oxya chinensis）对重金属镉的累积及排泄

为了研究重金属镉（Cd）在植食性昆虫体内的累积和排泄规律,通过Cd慢性染毒的方法,用不同浓度Cd溶液培养的麦苗饲喂中华稻蝗（从4龄若虫至成虫）,采用原子吸收法测定Cd在中华稻蝗（Oxyachinensis）整虫和中肠的蓄积及Cd在其粪便和蜕中的排泄量。研究结果表明,Cd在中华稻蝗整虫和中肠中的累积规律相似,即随着麦苗中Cd含量的增加,整虫和中肠中Cd的累积量明显升高,且各处理间存在显著差异（P〈0.05）。部分Cd可以通过粪便的排泄和蜕皮过程而排出体外。用不同Cd浓度的麦苗饲喂中华稻蝗后,其粪便和蜕中的Cd排泄量与对照组相比显著升高（P〈0.05）,且各处理间差异显著（P〈0.05）。中华稻蝗整虫、中肠、粪便和蜕中的Cd含量与食物（麦苗叶片）中的Cd含量存在显著的剂量-反应关系,其相关系数分别为：整虫0.977、中肠0.920、粪便0.967、蜕0.840。研究结果可为进一步研究Cd在中华稻蝗体内积累和排泄的动态变化规律提供理论和实验依据。     

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。     

淹水条件下硝态氮对甜樱桃根系抗氧化酶活性和活性氧含量的影响

为探讨淹水条件下NO3-对根系抗氧化酶活性和活性氧（ROS）含量的影响,以美早/Colt甜樱桃（Prunus pseudocerasus Lindl.）为试验材料,研究了NO3-在淹水过程中对甜樱桃根系抗氧化酶活性和活性氧含量的变化。结果表明,淹水过程中甜樱桃根系超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2—)、丙二醛（MDA）含量变化皆呈先升后降趋势。加入NO3-,甜樱桃根系SOD、POD和CAT活性亦呈先升后降趋势,但均高于对照;而H2O2、O2— 和MDA含量低于对照。因此,淹水条件下,加入NO3-可以提高抗氧化酶活性、降低活性氧含量,从而减轻甜樱桃根系因淹水造成的伤害。     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化酶系统及矿质元素吸收的影响

通过水培实验研究了在10-6、10-5、10-4mol·L-1浓度下,Cd2＋胁迫对玉米幼苗抗氧化酶系统、丙二醛（MDA）含量、Cd积累及矿质元素吸收的影响,同时讨论了Cd2＋毒害的作用机理。结果表明,中、低浓度（10-6、10-5mol·L-1）Cd2＋胁迫下,玉米幼苗MDA含量与对照组相比没有显著变化;高浓度（10-4mol·L-1）Cd2＋胁迫后,MDA含量显著升高（P〈0.05）。Cd2＋胁迫初期,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均升高;随着胁迫时间的延长,除叶片中SOD和CAT活性略有上升外,其他抗氧化酶活性逐渐下降,高浓度组抗氧化酶活性下降最明显。植物吸收的Cd主要积累在根部,Cd2＋胁迫能干扰玉米对Fe、Cu、Zn、Mg等养分的吸收。     

重金属镉和铬在中华稻蝗（Oxya chinensis）体内的组织分布

为研究重金属在中华稻蝗（Oxya chinensis）自然种群体内的累积分布,以山西省代县水稻田中华稻蝗为研究对象,用火焰原子吸收法测定中华稻蝗不同组织部位的镉和铬含量。研究结果表明：镉和铬在中华稻蝗自然种群不同组织部位的富集量不同,且雌雄间存在一定的差异。镉在雌虫体内的富集顺序为中肠〉后肠〉前肠〉翅〉头〉卵巢〉足〉体壁;在雄虫体内为中肠〉前肠〉后肠〉足〉头〉体壁。镉在雌雄中华稻蝗消化道内均有较高的富集并以中肠的累积量最高,雌虫为6.7984mg·kg-1,雄虫为3.3477mg·kg-1,且与其他组织部位间存在显著差异（P〈0.001）。中华稻蝗雌虫各组织部位对铬的累积浓度依次为中肠〉足〉体壁〉头〉卵巢〉前肠〉翅〉后肠,中华稻蝗雄虫体内铬浓度的分布依次为足〉体壁〉中肠〉头〉前肠〉精巢〉后肠。多因素方差分析结果表明,自然条件下雌雄中华稻蝗对重金属镉和铬的累积具有组织特异性,两种重金属在中华稻蝗体内的累积规律有所不同。     

蚯蚓（Eiseniafetida）细胞色素P450及抗氧化酶系对环境浓度苯并（a）芘的响应

以赤子爱胜蚓（Eiseniafetida）为供试生物,草甸棕壤为供试土壤,以蚯蚓微粒体细胞色素P450含量、抗氧化酶系以及谷胱甘肽转移酶活性为指标,进行了土壤中苯并（a）芘[B（a）P]暴露与酶活性的量-效关系研究。结果表明,在接近沈抚灌区实地污染状况B（a）P（0．1～2．0mg·kg-1）暴露下,第1、3、7以及第14d取样时,P450和SOD有较好的响应：SOD在第1、3d显著升高,而在第7、14d时降低;P450总体表现为低浓度B（a）P诱导下降低,高浓度下升高的趋势。CAT、POD以及GST的敏感性相对较差。比照其他4个指标,蚯蚓P450的敏感性更为优异,具有较好的应用前景。指标敏感性总体表现为：P450〉SOD〉CAT／POD〉GST。     

麻疯树对镉胁迫的生理耐性及富集特征研究

研究了不同Cd浓度（0、10、25、50、100、200mg.kg-1）对麻疯树的生理指标和Cd积累特征的影响。结果表明,在土壤中的Cd≤50mg.kg-1时,麻疯树的生长未受到明显影响（P〉0.05）,当Cd≥100mg.kg-1时,其生长受到明显抑制（P〈0.05）;同时,麻疯树叶中叶绿素含量随土壤中Cd浓度的增加而下降,而其体内Cd含量则呈增加趋势,且表现根〉茎〉叶的富集特征;麻疯树叶中的SOD、POD活性随Cd浓度的增加呈先升高后降低趋势,而CAT活性仅在Cd为200mg.kg-1时显著增加,麻疯树叶中的MDA、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白、酸溶性巯基和谷胱甘肽含量随Cd浓度的增大呈增加趋势,这可在一定程度上缓解金属Cd对麻疯树的毒害。因此,麻疯树在重金属镉污染土壤修复方面具有一定的应用潜能。     

Spd浸种对Cd胁迫下油菜幼苗的抗氧化系统的影响

采用水培试验,研究了0.20mmol·L-1Cd2＋浓度下,0.10mmol·L-1亚精胺（Spd）浸种处理对油菜幼苗叶片抗氧化系统的影响。结果表明,Cd胁迫使油菜幼苗叶片褪绿,叶绿素总量及叶绿素a/b含量与对照相比极显著降低,Spd浸种处理可显著逆转这一变化,缓解叶片的褪绿现象。与Cd处理相比,Spd浸种显著或极显著提高了油菜幼苗中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和可溶性蛋白、谷胱甘肽（GSH）含量,从而降低了丙二醛（MDA）含量,极显著降低了超氧阴离子（O-2·）含量,缓解了Cd的氧化胁迫作用。总之,Spd浸种处理通过提高Cd胁迫下植株体内抗氧化酶及抗氧化剂活性,降低活性氧（ROS）水平来缓解重金属胁迫对油菜幼苗的伤害,提高幼苗的耐重金属能力。     

控制光照条件下添加SO_4~（2-）对水稻土中Fe（Ⅲ）还原的影响

为探讨光照和硫酸盐对微生物Fe（Ⅲ）还原的影响,在光照和光暗转换条件下,采用厌氧泥浆恒温培育方法分别在四川和天津2种石灰性水稻土中添加不同浓度硫酸盐溶液（20、50、800mmol·kg-1）,培养过程中定期测定土壤泥浆的Fe（Ⅱ）、叶绿素a含量和pH值。结果表明：光照条件下,添加20mmol·kg-1和50mmol·kg-1硫酸盐能减缓光照培养中因为蓝细菌光合作用放氧引起的Fe（Ⅱ）氧化反应,Fe（Ⅱ）氧化反应启动时间与对照处理相比延迟3～7d;蓝细菌在光照培养5d后开始迅速繁殖生长,叶绿素a增长速率表现为随硫酸盐浓度增大而增加,其最终含量在四川和天津水稻土中分别为20mg·kg-1和16mg·kg-1;800mmol·kg-1硫酸盐则完全抑制了Fe（Ⅱ）的重新氧化,且在整个培养周期中没有发现光合细菌存在。pH值变化呈现先微弱下降后升高的趋势,但始终维持在弱碱性范围内。当由光照转入避光培养后,Fe（Ⅱ）累积量又重新回升,增长速率表现为对照〉20mmol·kg-1S处理〉50mmol·kg-1S处理。表明光照并非直接影响铁还原微生物,而是通过光合微生物繁殖间接影响铁还原过程。     

基于物种敏感性分布（Burr-Ⅲ）模型预测Cd对水稻毒害的生态风险阈值HC5

Burr-Ⅲ型分布是一种灵活的分布函数模型,对有害物质产生毒性的物种敏感性数据有很好的拟合效果。本研究采用水培实验研究了我国常见的17种不同水稻对Cd毒性的剂量-效应关系,结合Burr—Ⅲ物种敏感性分布模型对不同水稻Cd毒性的物种敏感性分布频次和基于保护95％水稻品种的Cd毒性阈值HC5进行了预测。结果表明：水培条件下,随着Cd处理浓度（0．30 - 6．0mg·L^-1）的增加,水稻对Cd富集系数（SCV）明显下降,而转运系数（TF）呈现出增加的趋势,总体而言,杂交品种水稻对Cd的转运系数高于常规品种水稻。不同水稻对Cd胁迫的半抑制浓度阈值（EC50）变化范围为0．552—24．01mg·L^-1,不同水稻品种EC50相差1．18-43．49倍,10％抑制浓度（EC10）变化范围为0．033～1．624mg·L^-1,不同水稻品种EC50相差1．758-49．21倍。不同水稻对Cd的毒性呈现出明显的敏感性差异特征,Bur-Ⅲ分布模型预测结果表明,基于保护95％的水稻品种,Cd的10％抑制浓度值（HC5^10%）为0．045mg·L^-1,50％抑制浓度值（HC550％）为0．594mg·L^-1。研究结果为我国水稻Cd污染防治及土壤Cd质量标准的修订提供了依据。