Pb、Cd复合胁迫下4种植物抗氧化防御差异性研究

为了解植物在Pb、Cd复合胁迫下抗氧化系统的响应, 研究了重金属超富集植物龙葵、印度芥菜和非重金属超富集植物玉米和萝卜在Pb、Cd复合胁迫下抗氧化系统的变化。研究结果显示: Pb、Cd复合胁迫下超富集植物印度芥菜和龙葵的叶生物量显著减少, 根和茎生物量在低浓度处理下减少不明显; 非超富集植物萝卜和玉米的生物量随重金属浓度升高显著降低。超富集植物的SOD活性随重金属浓度升高逐渐升高; 4种植物POD活性随重金属浓度变化规律各不相同, 非超富集植物玉米和萝卜POD活性总体上随重金属浓度增加而提高; 超富集植物叶片MDA含量随重金属浓度升高逐渐升高; 印度芥菜和萝卜的总GSH含量显著高于其他两种植物。超富集植物的SOD、MDA、TAST、总GSH和PC与土壤重金属毒性系数呈显著相关; 非超富集植物玉米的POD和总GSH与重金属毒性系数呈显著相关, 而萝卜的TAST和PC与重金属毒性系数呈显著相关性。不同植物的解毒机制并不相同, 因而进一步了解超富集植物的相关酶基因调控对阐明解毒机制尤为重要。     

两种基因型龙葵对镉胁迫的生理响应及镉吸收差异

采用盆栽试验,通过研究不同浓度镉（0、5、25、50、100μg·g-1）胁迫下红果龙葵和少花龙葵幼苗根、茎和叶的生物量变化、镉吸收量、镉转移率、镉富集系数和叶片抗氧化酶（SOD、POD）活性、叶片可溶性蛋白和游离脯氨酸含量等指标的变化,比较2种基因型龙葵富集镉的差异。结果表明,2种基因型龙葵富集重金属镉存在明显差异。与对照相比,在Cd胁迫浓度≥25μg·g-1时,2种龙葵的生物量显著下降（P〈0.05）,而少花龙葵的下降趋势较红果龙葵小;随着Cd胁迫浓度的增加,2种龙葵根、茎和叶的Cd吸收量显著上升（P〈0.05）,且根部Cd含量高于茎和叶,而少花龙葵的根、茎和叶中的Cd含量均高于红果龙葵,2种龙葵的镉转移率和富集系数除5μg·g-1Cd胁迫外,均小于1,且少花龙葵对镉转移率和镉富集系数均大于红果龙葵。2种龙葵叶片可溶性蛋白、游离脯氨酸含量以及抗氧化酶（SOD、POD）活性均表现为先上升后下降,均表现为少花龙葵上升幅度大而下降幅度较小。综合各项指标表明,2种龙葵均不是Cd的超积累植物,少花龙葵的耐Cd胁迫能力较红果龙葵强。     

间作条件下超积累和非超积累植物对重金属镉的积累研究

通过温室盆栽试验,研究了超积累植物龙葵、非超积累植物黑麦草、苋菜分别与玉米间作条件下对重金属Cd的积累特性。结果表明,几种间作作物中地上部生物量最大的是龙葵,其次是苋菜,最小的是黑麦草,其中土壤Cd浓度为1.59 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.41、10.6倍;土壤Cd浓度为1.92 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.42、9.06倍,3种富集植物地上部生物量的差异达到显著水平。玉米间作条件下超积累植物龙葵各器官中Cd含量表现为叶茎籽粒根,即地上部大于根部;而苋菜中Cd含量表现为根茎叶,黑麦草中Cd含量表现为根部地上部,即非超积累植物Cd含量为根部大于地上部。土壤中Cd含量为1.59 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的28.0、59.9倍;龙葵的富集系数是苋菜、黑麦草的28.2、59.3倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的8.08、55.9倍。土壤中Cd含量为1.92 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的30.8、43.5倍;龙葵的富集系数分别是苋菜、黑麦草的29.4、41.4倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的7.98、53.6倍。综上可知,超积累植物龙葵对土壤中Cd的吸收与转运能力远远大于非超积累植物苋菜、黑麦草,龙葵是最理想的与玉米间作的Cd污染土壤修复的植物修复材料。     

龙眼成花逆转不同时期花芽差异蛋白的研究

利用2-DE差异显示和质谱分析研究了龙眼(Dimocarpus longan Lour.)成花逆转3个不同时期花芽的蛋白质组变化.在花穗叶片尚未展开期(Ⅰ期)共检测到1 012个蛋白点,花穗叶片展开但未转绿期(Ⅱ期)1 034个蛋白点,花穗叶片转绿期(Ⅲ期)1 098个蛋白点.发现19个差异表达的蛋白质,其中15个上调表达,4个下调表达.经MALDI-TOF-TOF/MS质谱分析和蛋白质数据库检索,有11个差异表达的蛋白质得到鉴定,分别为异黄酮还原酶相似蛋白(No.1)、二硫键异构酶前体相似蛋白(No.2)、拟南芥同源的某未知蛋白(No.3)、脱落胁迫成熟相似蛋白(No.4)、ATP合酶庋腔、真核翻译起始因子(No.9)、DNA结合蛋白MNB1B(No.10)、胞质磷酸甘油酸激酶(No.14)、过氧化物酶(No.16/17)和晚期胚胎丰富相似蛋白(No.19).这些蛋白分别在能量代谢、转录翻译、物质运输、信号转导以及胁迫生理等方面与龙眼成花逆转密切相关.     

转HBsAg基因樱桃番茄组培苗叶片总蛋白双向电泳体系的建立

建立转乙肝表面抗原(HbsAg)基因樱桃番茄组培苗叶片的蛋白质组双向电泳体系,为转基因番茄的蛋白质组学研究提供技术参数。比较转HBsAg基因的樱桃番茄与野生型在不同蛋白裂解液、不同蛋白上样量及不同等电聚焦程序下,叶片总蛋白的双向电泳结果差异。以裂解液Ⅲ制备叶片总蛋白,采用一向13cm、pH3-10L IPG胶条,二向12.5%的SDS-PAGE凝胶,单次上样120μg叶片总蛋白,聚焦程序Ⅲ,银染时,可以得到最理想的双向电泳分析结果。在此操作程序下,野生型樱桃番茄叶片蛋白双向电泳最多可识别699个蛋白点,而转基因型樱桃番茄叶片蛋白双向电泳最多可识别545个蛋白点,其中有368个点匹配,选取丰度百分比差异2倍以上蛋白点25个进行质谱鉴定,16个蛋白点成功鉴定。本研究建立的转HBsAg基因番茄植株叶片总蛋白的双向电泳体系可为以番茄试管苗为材料进行的蛋白质组学研究提供技术支持。     

大麦条纹病侵染对大麦叶片蛋白组的影响

大麦条纹病由麦类核腔菌(Pyrenophora graminea)引起,是一种世界性病害.为进一步探索条纹病与大麦(Hordeum vulgare)的相互作用,以大麦品种甘啤6号和Issto为实验材料,在接种麦类核腔菌(代号DWC)7和21d后提取叶片蛋白,运用2-DE和质谱分析技术研究条纹病菌侵染后叶片蛋白质组学的变化.结果显示,与对照相比,甘啤6号和Isotta差异表达量在1.4倍以上的蛋白点28个,其中在甘啤6号中表达上调的蛋白点4个,下调的6个,诱导表达的2个,抑制表达的2个;在Isotta中,表达上调的蛋白点3个,下调的4个,诱导表达的4个,抑制表达的3个.质谱鉴定分析发现,表达上调的蛋白包括二磷酸核酮糖羧化酶A(2号蛋白点)、肌动蛋白(9号蛋白点)、核糖体再循环因子(ribosome-recycling factor,RRF)(10号蛋白点)、ATP合酶γ链(11和27号蛋白点)、琥珀酸脱氢酶(辅酶q)黄素蛋白亚基(15号蛋白点)和假定蛋白(26号蛋白点):表达下调的包括过氧化物还原蛋白(4号蛋白点)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶大亚基(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit,RuBisCo)(3、5、12、14、16和18号蛋白点)、ATP合酶CF1α亚基(13号蛋白点)、Ycf3蛋白(17号蛋白点)和α-1,4葡聚糖蛋白合酶(alpha-1,4-glucanprotein synthase,UTPG)(28号蛋白点);诱导表达蛋白包括假定蛋白(6号蛋白点)、脂氧合酶2(lipoxygenase 2,LOX2)(7号蛋白点)、捕光叶绿素a/b结合蛋白质(light harvesting chlorophyll a/b-binding protein,LHCP)(19号蛋白点)、3-磷酸甘油酸激酶(3-phosphoglycerate kinase,PGK)(20号蛋白点)、凝集素(21号蛋白点)和ATP合酶γ链(22号蛋白点);抑制表达的蛋白包括RuBisCo(1、8、24和25号蛋白点)和二磷酸核酮糖羧化酶小链(ribulose bisphosphate carboxylase small chain,RuBPCase)(23号蛋白点)等.按照其功能分类,这些差异表达蛋白点分别参与了光合作用、蛋白质生物合成、植物防卫反应、能量代谢和细胞信号转导、细胞结构和纤维素生物合成等生理功能.这些差异表达蛋白可能与大麦响应条纹菌侵染过程有关,研究结果有助于从蛋白质水平揭示不同抗性大麦品种抗条纹病的抗性机制.     

白菜型冬油菜‘陇油7号’叶片响应低温胁迫的差异蛋白鉴定与分析

为了从蛋白质组学的角度探讨超强抗寒品种白菜型冬油菜‘陇油7号’的抗寒机理,本研究采用TCA(三氯乙酸)-丙酮沉淀法,提取低温胁迫(4℃,7 d)前后的叶片总蛋白,对蛋白提取方法、IPG(固定pH梯度)胶条种类等环节进行了优化,运用双向电泳和质谱分析技术,鉴定了低温胁迫下‘陇油7号’5叶期叶片总蛋白质组分的表达差异模式。结果表明:改进后的蛋白质提取液(含DTT,二硫苏糖醇)和PVPP(聚乙烯吡咯烷酮)得到的蛋白质平均浓度较改进前高3.42μg·μL-1,除盐时间较改进前短1.14 h;同时,含蛋白酶抑制剂苯甲基磺酰氟(PMSF)的蛋白提取液获得的蛋白质种类丰富,凝胶图谱中可检测到661个蛋白点,较改进前可测蛋白点数(587)提高11.2。采用17 cm p H 4~7的IPG胶条的电泳能更好地分离蛋白,得到重复性好、分辨率高的蛋白质组图谱。利用PDQuest 8.0软件分析比较了超强抗寒品种‘陇油7号’低温胁迫前后的蛋白组表达谱,发现低温胁迫前后共有15个质变的蛋白质点,推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫的响应有关。进一步对质变的蛋白质点进行了质谱分析,鉴定出11个与低温胁迫相关的蛋白质点,这些蛋白包括光合作用相关的蛋白、糖代谢相关的蛋白、物质运输相关的蛋白和逆境响应相关的蛋白。而且,低温胁迫处理前后,‘陇油7号’叶片蛋白质的表达水平存在明显差异,这些差异蛋白可能在冬油菜抗寒响应中发挥重要作用。     

煤矸石山优势植物对重金属吸收及富集特征

对六盘水市某煤矿煤矸石山14种优势植物根际土壤污染状况以及对重金属吸收与富集特征进行研究。结果表明:煤矸石风化土壤中重金属Zn、Cu、Cd和Pb有明显积累,Cd的污染最为严重。对各种植物体内的重金属含量分析发现,地上部分中Cu、Pb含量最高的植物为假酸浆,分别为46.79,12.56mg/kg;Zn含量最高的植物是酸模叶蓼,为60.97mg/kg;Cd含量最高的植物是龙葵,为1.84mg/kg。对转移系数和富集系数分析发现,鬼针草、千里光、龙葵、醉鱼草艾蒿和野棉花对Zn、Cu、Cd、Pb具有较强转移能力;假酸浆的地上部分对Cd的富集系数最高,为1.28;假酸浆的地下部分对重金属Zn、Cu、Cd、Pb的富集系数也较高,分别为1.83,0.90,3.20,1.96。因此,假酸浆可作为煤矸石风化土植被恢复的植物,同时也可用于重金属污染土壤的修复植物。     

镉胁迫对龙葵镉的吸收积累及生理响应的影响

为揭示镉(Cd)富集植物龙葵的Cd吸收、积累与光合生理特性间的相关性,采用室内盆栽试验,在不同Cd添加水平下(0,2,5,10,20mg/kg,分别记为Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20),研究了龙葵对重金属Cd的吸收、积累特性及生理响应。结果表明:龙葵对Cd有极强的耐性,在Cd浓度为20.0mg/kg的污染土壤中仍能正常生长;Cd≤10.0mg/kg的污染土壤中龙葵对Cd的富集、转运系数均大于1;但Cd20处理龙葵对Cd的富集和转运能力显著下降。Cd在龙葵中的分布为地上部地下部,并且各处理(Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20)龙葵地上部Cd的积累量也显著高达地下部Cd积累量的10~15倍。同时,随土壤Cd浓度增加不仅引起龙葵对重金属Cd的吸收、转运的变化,也会引起龙葵光合生理指标的相应变化,当土壤Cd含量增加到10mg/kg时,龙葵地上部旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)最强,显著高于Cd0、Cd2、Cd5处理(p0.05)23.71%~79.80%,当土壤Cd含量持续增加,龙葵的光合强度呈显著下降的趋势。龙葵吸收Cd主要受植物外部因素土壤Cd浓度(SCCD)的影响,与Pn、Tr和Gs等内部因素并无显著相关性。因此,试图通过对龙葵的光合生理调控实现提高龙葵对Cd的吸收、积累并不能达到理想的效果,对揭示龙葵富集Cd的机理及调控机制还需进一步的研究。     

南京栖霞重金属污染区植物富集重金属效应及其根际微生物特性分析

以南京栖霞重金属污染区5种植物及其根际土壤为研究对象,对植物富集重金属特征以及重金属含量与根际土壤细菌数量、土壤酶活性等的相关性进行了调查分析。结果发现,植物根际重金属污染物以Zn和Cd为主;重金属污染地区的植物有较强的吸收重金属能力,龙葵和茼草具备了超积累植物的基本特征;植物根际细菌和Pb抗性细菌的数量达到了107CFU g-1土;根际土壤酶活性未受到重金属的毒害或受到的毒害很小;植物体中重金属含量与土壤重金属含量及其存在状态、土壤酶、土壤重金属抗性细菌有显著的正相关性。根际土壤细菌尤其是具有重金属抗性的活性细菌可能会促进土壤重金属的活化,由此促进植物体对重金属的吸收和转运。     

油菜素内酯对龙葵幼苗Cd毒害耐受性的影响

以重金属超富集植物龙葵为试验材料,分析了油菜素内酯(BR)对幼苗镉(Cd)毒害耐受性影响的生理机制。Cd毒害导致龙葵幼苗出现氧化伤害,同时降低了幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性。表油菜素内酯(eBL,人工合成的BR)处理增加了龙葵幼苗对Cd毒害的敏感性,与eBL处理的结果相反,施用油菜素唑(Brz,BR合成的特异性抑制剂)增加了Cd毒害下龙葵幼苗的抗氧化酶活性,降低了ROS的累积,减少了幼苗的氧化伤害。Brz处理后幼苗株高和根长较Cd处理的对照分别增加29%和28%,MDA水平和Evans blue染色程度较Cd处理的对照分别降低37%和20%,进一步证明BR增加了Cd毒害下龙葵幼苗的氧化伤害,从而加重了Cd胁迫对幼苗生长的抑制作用。表明BR通过降低龙葵幼苗的抗氧化能力,增加了幼苗对Cd毒害的敏感性。     

干旱与Cd双重胁迫对土壤-小麦-蚜虫系统Cd转移规律影响的研究

为探究干旱和重金属双重胁迫对土壤-小麦-蚜虫系统内Cd转移规律的影响,为小麦蚜虫的生态调节提供理论依据,本研究以麦长管蚜[Sitobionavenae(Fabricius)]为研究对象,用原子吸收分光光度法分别测定不同土壤Cd含量(100 mg?kg-1、200 mg?kg-1)及不同程度干旱胁迫(无胁迫、中度胁迫、重度胁迫)处理下小麦根茎叶及蚜虫体内的Cd含量。结果表明:土壤Cd含量及干旱单一胁迫均对小麦及蚜虫体内的Cd含量造成了显著影响(P0.05)。两者交互作用对小麦根部及叶部的Cd含量影响显著,而对小麦茎部及蚜虫体内Cd含量影响不显著。在相同胁迫条件下, Cd在小麦中的积累分布为根茎叶。随着干旱胁迫程度增大,小麦根部Cd含量及土壤-根转移系数降低,茎部Cd含量及根-茎转移系数升高,麦长管蚜Cd含量在土壤Cd含量100mg?kg-1下高于土壤Cd含量200 mg?kg-1;中度干旱胁迫增加了麦长管蚜体内Cd累积量,而重度干旱胁迫则降低了其体内Cd累积量。叶-蚜虫的Cd转移系数明显大于土壤-根、根-茎和茎-叶转移系数且大于1,说明Cd在麦长管蚜体内产生了生物富集作用。综上所述,干旱胁迫促进了Cd从土壤向小麦茎部转移和根部Cd累积,但抑制了Cd从根部到茎部转移和茎部Cd累积;中度干旱胁迫促进了麦长管蚜体内Cd的积累,而重度干旱胁迫抑制了麦长管蚜体内Cd的积累。     

间作两个生态气候区的龙葵和少花龙葵促进茄子幼苗生长且降低镉吸收

Soil contamination by heavy metals is a serious environmental problem worldwide,and reduction of heavy metal accumulation in vegetables grown on contaminated land is a matter of urgency.A pot experiment was conducted to study the effects of intercropping with the Cd hyperaccumulators Solanum nigrum and Solanum photeinocarpum from two ecoclimatic regions,Ya'an and Chengdu,Sichuan Province,China,on the growth and cadmium (Cd) uptake of eggplant (Solanum melongena L.).The biomass,photosynthetic pigment contents,and activities of antioxidant enzymes of eggplant were enhanced by intercropping.The biomass of eggplant was the highest after intercropping with S.photeinocarpum from Ya'an,but did not differ significantly from that after intercropping with S.nigrum from Chengdu.The shoot Cd content of eggplant was significantly reduced by intercropping with the hyperaccumulators,which ranked as follows:S.nigrum from Chengdu ＞ S.nigrum from Ya'an ＞ S.photeinocarpum from Chengdu ＞ S.photeinocarpum from Ya'an,with the decreases being 19.60％,14.36％,9.66％,and 6.42％,respectively,as compared with the control.The lowest shoot Cd content and translocation factor of eggplant were attained after intercropping with S.nigrum from Chengdu.Therefore,it was feasible to intercrop eggplant with S.nigrum and S.photeinocarpum on Cd-contaminated soil.     

Intercropping with hyperaccumulator plants decreases the cadmium accumulation in grape seedlings

In this experiment, four cadmium (Cd) hyperaccumulator species (Crassocephalum crepidioides, Galinsoga parviflora, Sigesbeckia orientalis, and Solanum nigrum) were intercropped with grape (Vitis vinifera) cuttings together in Cd-containated soil to study the effects of intercropping with the Cd-hyperaccumulator plants on growth and Cd accumulation of grape seedlings. Compared with the monoculture, intercropping with S. nigrum increased the biomass of grape seedlings, but intercropping with the other three hyperaccumulator species decreased the grape seedling biomass. Intercropping with S. nigrum increased chlorophyll a and total chlorophyll contents in leaves of grape seedlings compared with the monoculture, whereas intercropping with the other three hyperaccumulator species showed either a decrease or no effect. Intercropping with hyperaccumulator plants had no significant effects on chlorophyll b and carotenoid contents in leaves of grape seedlings compared with the monoculture. Compared with the monoculture, intercropping with C. crepidioides, G. parviflora, S. nigrum and S. orientalis significantly decreased Cd contents in shoots of grape seedlings by 78.7%, 12.7%, 29.8% and 26.5%, respectively. Therefore, intercropping with hyperaccumulator plants can decrease Cd accumulation in grape, and intercropping with S. nigrum can also promote grape seedling growth.     

Hyperaccumulative property of Solanum nigrum L. to Cd explored from cell membrane permeability,subcellular distribution,and chemical form

Purpose

The aim of this article was to explore the hyperaccumulative property from cell membrane permeability, subcellular distribution, and chemical form of Solanum nigrum L. to Cd compared to the nonhyperaccumulator Solanum melongena L. (cultivar name Liaoqie 3) in the same plant family.

Materials and methods

Soil pot culture experiment was conducted, and the cell membrane permeability, subcellular distribution, and chemical forms of Cd in S. nigrum and S. melongena were determined.

Results and discussion

The results showed that the tolerance of S. nigrum to Cd was higher and owned all Cd hyperaccumulator characteristics. The relative electric conductivities in root and leaf were higher of S. nigrum than S. melongena, but the malondialdehyde concentrations in former were roughly lower than that in latter. Cd concentration ratio in cell wall, NaCl extractable form, and HAc (acetic acid) extractive form were higher in root, stem, and leaf of S. nigrum.

Conclusions

Compared to S. melongena, stronger Cd tolerance, higher cell membrane permeability with intact cell membrane, weak Cd forms in subcellular distribution, and relative lower bioactivity speciation may be part reasons of S. nigrum hyperaccumulating Cd.     

Application of plant growth-promoting endophytes (PGPE) isolated from Solanum nigrum L. for phytoextraction of Cd-polluted soils

Many plant growth-promoting endophytes (PGPE) can assist their host plants cope with contaminant-induced stress responses, which can improve plant growth. In this study, four heavy metals resistant endophytic bacteria, Serratia nematodiphila LRE07, Enterobacter aerogenes LRE17, Enterobacter sp. LSE04 and Acinetobacter sp. LSE06, were isolated from Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. grown in metal-polluted soil. Their plant growth promoting properties such as production of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic (ACC) deaminase, indole-3-acetic acid (IAA), siderophores and phosphate solubilizing activity were characterized in vitro. When added to the Cd-amended soils, all of these four bacteria significantly increased Cd extraction from the soils. Subsequently, a pot experiment was conducted to elucidate the effects of inoculating of these PGPE on the plant growth and Cd uptake by S. nigrum L. grown in three different levels of Cd-contaminated soils. Results showed that the inoculation with these PGPE not only stimulated the growth of host plant, but also influenced the accumulation of Cd in the root, stem and leaf tissue of S. nigrum L. All four strains could colonize the rhizosphere soil and even some can be found in plant interior tissues. The present observations demonstrated that PGPE were valuable microorganism resource which can be exploited to improve the efficiency of phytoextraction.     

Interaction of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. and functional endophyte Pseudomonas sp. Lk9 on soil heavy metals uptake

Bioaugmentation is a promising method for assisting phytoextraction of heavy metals from contaminated soil, and the development of bioaugmentation-assisted phytoextraction requires the understanding of the mechanism involved in the interaction between plants and inocula. In this study, a pot study was conducted to evaluate the effect of bacterial endophyte Pseudomonas sp. Lk9 which can produce biosurfactants, siderophores and organic acids on the growth and metal uptake of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. growing in multi-metal-contaminated soil. The results revealed that Lk9 inoculation could improve soil Fe and P mineral nutrition supplies, enhance soil heavy metal availability, and affect host-mediated low-molecular-weight organic acids secretion, thereby significantly increasing S. nigrum shoot dry biomass by 14% and the total of Cd by 46.6%, Zn by 16.4% and Cu by 16.0% accumulated in aerial parts, compared to those of non-inoculated control. The assessment of phytoextraction showed that Lk9 inoculation elevated the bioaccumulation factor of Cd (28.9%) and phytoextraction rates of all metals (17.4%, 48.6% and 104.6% for Cd, Zn and Cu, respectively), while the translocation factors had negligible difference between Lk9 inoculation (3.30, 0.50 and 0.40 for Cd, Zn and Cu, respectively) and non-inoculated control (2.95, 0.53 and 0.42 for Cd, Zn and Cu, respectively). It was also found that the symbiotic association between S. nigrum and Lk9 significantly increased the soil microbial biomass C by 39.2% and acid phosphatase activity by 28.6% compared to those in S. nigrum without Lk9. This study would provide a new insight into the bioaugmentation-assisted phytoextraction of heavy metal-contaminated soils.     

籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累Cd的影响

油菜对Cd的吸收转运不仅受外源S供应的影响,且与自身S代谢关系非常密切。硫苷是影响油菜品质的重要含S次级代谢产物,而油菜籽粒硫苷含量能较好地表征油菜的硫苷特性。为了解油菜硫苷特性与油菜吸收积累Cd之间的关联,通过Cd污染土壤的大田试验,研究了不同硫苷特性甘蓝型油菜的Cd吸收积累特性。结果表明,初花期高、低硫苷油菜不同器官间Cd含量皆为根叶茎,成熟期皆为茎根壳籽粒。初花期高硫苷与低硫苷油菜对Cd的吸收积累无显著差异;而成熟期高硫苷油菜对Cd的吸收积累显著低于低硫苷油菜,高硫苷油菜成熟期根、茎、壳、籽粒Cd含量分别为3.90 mg?kg?1、4.50 mg?kg?1、0.97 mg?kg?1、0.17 mg?kg?1,低硫苷油菜则分别为4.57 mg?kg?1、5.20 mg?kg?1、1.32 mg?kg?1、0.29 mg?kg?1,比高硫苷油菜分别高17.18%(P0.05)、15.56%(P0.05)、36.08%(P0.05)、70.59%(P0.05)。成熟期高硫苷油菜壳/茎、籽粒/壳Cd转运系数分别为0.22和0.17,而低硫苷油菜分别为0.25和0.23,比高硫苷油菜分别高13.64%(P0.05)和35.29%(P0.05)。高硫苷油菜显著抑制了Cd从茎向其上位器官(壳、籽粒)的转运。研究结果还表明,低硫苷油菜与高硫苷油菜对污染土壤Cd的单季净化率分别仅为0.90%和0.76%,作为修复Cd污染土壤的富集植物,其净化效率皆有待提高。     

修复剂对镉污染盐渍化土壤植物修复效率的影响

目前,重金属污染盐渍化土壤已成为世界性的环境问题,利用盐生植物进行修复具有良好的环境与经济效益,但如何提高盐生植物修复效率的研究尚较少。采用盆栽试验方法,通过向土壤中施加氯化钠和氯化镉溶液分别模拟无污染非盐渍化土壤(Cd0S0)、NaCl型盐渍化土壤(Cd0S4)、重金属Cd污染土壤(Cd3S0)、重金属Cd污染NaCl型盐渍化土壤(Cd3S4),研究施加乙二胺四乙酸(EDTA)和生物质炭对盐地碱蓬生长、离子平衡、Cd和Na⁺吸收的影响。结果显示,与Cd0S0相比,Cd0S4处理盐地碱蓬地上部干物质量显著增加115.5%~341.7%;与Cd0S4相比,Cd3S4处理盐地碱蓬地上部干物质量显著降低62.8%~84.4%,生物质炭使Cd3S0处理盐地碱蓬总干物质量显著增加328.6%。与Cd0S0或Cd3S0相比,Cd0S4和Cd3S4处理盐地碱蓬地上部及根部K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺、P/Na⁺显著降低;生物质炭显著增加了Cd3S0处理盐地碱蓬地上部P/Na⁺和根部K⁺/Na⁺、P/Na⁺。与Cd0S4相比,Cd3S4处理盐地碱蓬地上部和根部Na⁺浓度显著增加32.5%~94.5%,而盐地碱蓬地上部和根部Na⁺含量显著降低21.3%~90.9%;与Cd3S0相比,Cd3S4处理盐地碱蓬地上部Cd浓度和含量分别显著增加135.8%~223.6%和132.4%~471.5%。施加EDTA和生物质炭使Cd3S4处理盐地碱蓬地上部Na⁺浓度显著增加38.6%、56.0%,Na⁺含量增加199.6%、289.3%,Cd含量显著增加133.4%、173.4%。研究表明,在Cd污染NaCl型盐渍化土壤中施用EDTA和生物质炭可促进盐地碱蓬地上部对Cd和Na⁺的吸收积累,有助于提高植物修复效率,可为重金属污染盐渍化土壤修复提供基础数据和科学依据。     

4种改良剂对铅锌尾矿污染土壤中光叶紫花苕生长及重金属吸收特性的影响

通过盆栽试验研究了铅锌尾矿污染土壤中施用有机肥、石灰、蛭石和白云石等4种改良剂对光叶紫花苕生长发育、叶绿素及重金属Cu、Cd、Pb、Zn积累特性的影响,并分析了施用改良剂后土壤pH和有效态重金属含量的变化。结果表明,与对照相比,不同改良剂及其不同施用水平均能不同程度地提高土壤pH,显著降低土壤各重金属有效态含量,并显著抑制了Cd、Pb向光叶紫花苕地上部转移,降低了重金属在光叶紫花苕植株地上部的积累,改善了光叶紫花苕的生长和发育,光叶紫花苕株高、地上部鲜重和地下部鲜重、叶绿素含量均有不同程度增加,其中株高和地上部鲜重增加达到显著水平。4种改良剂的不同处理水平对光叶紫花苕地下部重金属含量影响均达显著水平。