镉胁迫对马蔺根系活力和矿质营养元素吸收的影响

[目的]探究镉(Cd)胁迫对马蔺根系活力和矿质营养元素吸收的影响。[方法]采用水培法,以马蔺为试验材料,设置6种CdCl_2质量浓度(0,10,25,50,100,150 mg·L~(-1)),通过对马蔺根系活力、地上部和根系镉含量,以及6种矿质营养元素(Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)含量的测定,研究了不同镉浓度处理下马蔺根系活力及矿质营养元素的变化。[结果]随镉胁迫时间的延长,对照处理下(CK,未经镉处理),根系活力呈逐渐上升趋势;10-50 mg·L~(-1) Cd处理下,根系活力呈先升后降趋势;100和150 mg·L~(-1)Cd处理下,根系活力呈逐渐下降趋势。随镉处理浓度的增加,马蔺地上部Mg、Mn、Cu和Zn含量呈显著降低趋势,Ca和Fe含量呈增加趋势;根系中的Fe、Mn、Cu、Zn含量呈逐渐增加趋势,Ca和Mg含量呈逐渐下降趋势。镉处理下,Ca和Mg含量转移系数呈先升后降趋势;Mn、Cu、Zn转移系数低于对照;Fe转移系数与对照相比较无显著差异。镉胁迫下,地上部Fe含量和Cd含量呈显著正相关,Ca、Cu、Zn、Mg、Mn含量和Cd含量呈不显著负相关;马蔺根系Cu、Zn、Mg、Fe、Mn含量和Cd含量呈正相关,Ca含量和Cd含量呈极显著负相关。马蔺根系镉含量可达到829.39～8944.54 mg·kg~(-1),地上部镉含量可达到200.60～519.76 mg·kg~(-1),大多数镉离子保留在根中,因此,马蔺具有将重金属镉截留于根系以减少镉从根系转移到地上部的能力。[结论]中低镉浓度下,根系活力和根系中矿质营养元素吸收受镉的影响较小;高镉浓度下,马蔺根系活力下降,其通过调节营养元素的吸收和分配,来适应镉胁迫环境。     

镉铜胁迫下紫苏的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验,分析了紫苏(Perilla frutescens(L.)Britt.)在Cd、Cu胁迫下生长响应及其对Cd、Cu的耐性、吸收和累积特征.结果表明,在Cd处理浓度≤60mg·kg~(-1)和Cu处理浓度为≤600mg·kg~(-1)时,紫苏株高和根长均随处理浓度提高而增加,此后则随处理浓度增加胁迫作用渐趋明显.植株地上部和根部Cd的最高含量分别是331.51和991.14 mg·kg~(-1),Cu的最高含量分别为228.65和2 030.63 mg·kg~(-1).植株地上部Cd和Cu的最大富集量分别为66.70和36.52 μg·plant~(-1).植株Cd、Cu富集系数分别为2.59～15.42和0.14～1.24,迁移系数分别为0.35～1.44和0.07～0.56.因此,该植物可用于Cd、Cu污染土壤的修复.     

La和Cd相互作用对雪菜生长和元素累积的影响

采用溶液培养试验研究了La(0～5mg·L-1La)与Cd(0、1、10mg·L-1Cd)相互作用对雪菜幼苗生长以及Fe、Mn、Cu、Zn、Cd和La在雪菜体内累积分配的影响。结果表明,La对雪菜生长无明显的促进作用。在无Cd及低Cd(1mg·L-1)处理条件下,当La≥1mg·L-1时,La抑制了雪菜根的生长;然而在高浓度Cd(10mg·L-1)污染条件下,La对雪菜生长影响差异不显著。低浓度La(0.05、0.25mg·L-1La)除了在1mg·L-1Cd条件下提高雪菜根中Cd的含量外,对雪菜根和地上部Cd含量无影响;然而当溶液中La的浓度≥1mg·L-1时,La显著降低了雪菜地上部Cd的含量,抑制Cd从根部向地上部转移。与La对Cd的影响相似,Cd对雪菜根中La的含量无显著影响,但抑制了La从根部向地上部的转移。La与Cd竞争根细胞壁中离子交换位点。     

山茱萸不同组织中矿质元素的含量分析

矿质元素是人体重要的物质成分,为了掌握山茱萸的矿质元素含量,研究测定了山茱萸叶片、干皮和果核中K、Ca、Fe、Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等矿质元素的含量,结果表明K含量最高,在干皮中高达7 688.4 mg·kg~(-1);在人体必需微量元素Fe、Cu、Zn三种元素中,Zn的含量最高,达9.976 mg·kg~(-1),在人体具有潜在毒性的Pb、Cd、Cr三种元素中,Cd的含量最低,为0.0012 mg·kg~(-1)。研究结果为科学食用山茱萸提供参考依据。     

莴苣不同品种矿质养分吸收与分布的差异

为了探明莴苣不同品种矿质养分吸收与分布的差异,在相同栽培条件下,比较分析了碧玉结球生菜、超早广东尖叶油麦菜和春秋二白皮3个莴苣品种在不同生长时期对Fe,Zn,Ca,N吸收与分布的差异。结果表明,在整个生长期内,碧玉结球生菜地上部与地下部的Fe,Zn,Ca,N(地上部）含量最高,但对4种质养分的累积量最低,它们与超早广东尖叶油麦菜和春秋二白皮的差异均达显著水平,后两个品种之间的差异（除地上部Ca含量外）不显著。3个莴苣品种地下部的Fe,Zn,Ca含量显著高于地下部,但植株对3种矿质养分的累积量地上部显著高于地下部。     

水稻叶面调理剂的降Cd效果及其对营养元素转运的影响

为了探讨叶面调理剂的降Cd机理,通过水稻开花期叶面喷施苹果酸(MA)和微量元素Mn及Zn,对它们的降Cd效果及对主要营养元素含量的影响进行了比较研究。结果表明:喷施10 mmol·L~(-1)MnCl_2、10 mmol·L~(-1)ZnCl_2、5 mmol·L~(-1)苹果酸均能显著降低Cd在稻米、穗轴、穗颈、旗叶中的积累,稻米中的Cd含量从0.63 mg·kg~(-1)分别下降到0.47、0.28、0.26 mg·kg~(-1),降镉幅度分别为23.84%、55.44%、58.86%。喷施苹果酸显著提高了Mg、Fe从旗叶向穗颈以及K、Mn、Zn从穗轴向籽粒的转移效率,却显著抑制了Cd从旗叶向穗颈的转移,使穗颈和穗轴中的Cd浓度分别下降59.84%和75.77%。喷施Zn显著提高了籽粒中的Ca、Fe含量。喷施Mn显著促进了K从穗轴向籽粒的转移。由此可见,喷施苹果酸和Mn、Zn能有效促进K、Mn、Zn等必需元素向籽粒的转运,致使稻米中的Cd含量显著下降。     

不同钙镁比处理对三种超富集植物生长及吸收重金属的影响

通过水培实验研究了不同钙镁比(Ca/Mg=0.2、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0)对Zn/Cd超富集植物东南景天(Sedum alfredii)、Zn/Cd/Ni超富集植物遏蓝菜(Noccaca caerulescens)和Ni超富集植物庭荠属(Alyssum murale)在20 mg Zn·L~(-1)、18 mg Ni·L~(-1)、10 mg Pb·L~(-1)和0.5 mg Cd·L~(-1)胁迫下生长和吸收重金属的影响。研究结果显示:A.murale具有很强的将Ni从地下部转移至地上部的能力(转移系数TF达5.98~11.19)和较高的地上部Ca/Mg比(2.45~16.74);N.caerulescens对Mg转移能力(TFMg为1.43~3.70)大于Ca(TFCa为0.77~1.38);S.alfredii对Mg的转移能力与Ca相似。N.caerulescens在正常营养液(Ca/Mg=2)条件下获得最好的生长和地上部最大Zn/Cd/Ni含量,增加Ca或Mg的供给都会产生抑制作用;A.murale在高Ca(Ca/Mg=6)供给时获得最大的生物量和Ni含量,增Ca有助于地上部Ni的累积,但增Mg降低了地上部Ni含量;增加Ca的供给会增加S.alfredii地上部和地下部的Zn含量,增加Ca或Mg的供给都会增加S.alfredii地下部Cd的含量,但S.alfredii在Ca/Mg=0.2时获得最大的生物量和最大的Zn和Cd含量。S.alfredii、A.murale和N.caerulescens地上部分别在Ca/Mg比为6、0.2、1.0时获得最大的Pb含量,其他Ca/Mg比对三种超富集植物地上部吸收Pb均没有产生显著影响。Ca/Mg比对超富集植物富集重金属能力的影响因植物种类和元素而异。     

雷公山自然保护区亚高山灌丛植物叶片重金属元素含量

为探讨自然保护区亚高山灌丛植物重金属含量状况,以雷公山自然保护区亚高山灌丛植物刺叶冬青(Ilex bioritsensis Hayata)等为研究对象,对其叶片重金属元素Fe、Mn、Zn、Ni、Cd、Pb进行了测定分析。结果表明:含量100 mg·kg~(-1)的元素有Fe、Mn和Zn,10~50 mg·kg~(-1)的元素有Pb,10 mg·kg~(-1)的元素有Cd和Ni。Mn、Zn、Cd、Ni含量变异程度较大,Fe、Pb相对稳定,有害元素Cd、Pb含量均以粗榧(Caphalotaxus sinensis(Rehder et EH.Wilson)H.L.Li)最高。Fe与Mn和Mn与Cd的来源相似且在植物吸收中具有一定的协同效应。Fe、Mn、Zn、Cd、Pb、Ni含量均高于正常植物有毒浓度界限值的上限,Ni、Pb含量甚至超出了世界陆生维管植物对应元素含量范围的最大值。该地区植物存在着受重金属Fe、Mn、Zn、Cd、Pb、Ni毒害的潜在风险。     

重金属铅镉对玉米生长及土壤微生物的影响

采用温室盆栽土培方法.研究了土壤中不同浓度重金属铅(Pb,0-800 mg·kg~(-1))、镉(Cd,0-50 mg·kg~(-1))单一及其复合处理对玉米(Zea mays L.)生长及土壤微生物(细菌、放线菌、真菌)数量的影响.结果表明,在重金属Pb、Cd单一及其复合处理下,玉米的株高、干重均低于对照,重金属Pb、Cd处理对玉米的生长存在负面影响.重金属Pb、Cd单一处理抑制细菌、真菌的生长,中低浓度Pb(<300mg·kg~(-1))、Cd(≤10mg·kg~(-1))单一处理促进放线菌数量的增加,高浓度(Pb≥800mg·kg~(-1)、Cd≥50mg·kg~(-1))则呈现抑制效应;Pb、Cd复合在高中低浓度下都抑制土壤微生物生长,减少微生物数量.玉米株高同土壤微生物之间相关性不显著;玉米干重同土壤细菌、真菌显著相关,同土壤放线菌之间相关性不显著.     

不同浓度及不同来源纳米银对伴矿景天生长及重金属吸收的影响研究

近年来,随着纳米银(Ag NPs)的广泛应用,环境中银(Ag)浓度迅速增加,污泥中存在的Ag NPs的生态风险和环境危害尤其值得关注。采用温室盆栽法,设置Ag NPs+污泥与单独Ag NPs处理(Ag NPs浓度为0~10 mg·kg~(-1)),研究了不同浓度及不同来源Ag NPs对镉/锌(Cd/Zn)超积累植物伴矿景天生长和Ag、Cd、Zn 3种重金属元素吸收性的影响。结果表明:单独Ag NPs处理在0~10mg·kg~(-1)浓度范围内对伴矿景天生长未产生显著影响,但与单独Ag NPs处理相比,Ag NPs+污泥处理明显抑制了伴矿景天生长,导致其生物量显著下降(P0.05)。随着土壤中不同来源Ag NPs浓度的增加,伴矿景天地上部Ag浓度未有显著变化,但根中Ag浓度明显升高,最高浓度可达2.07 mg·kg~(-1),根部对Ag的富集系数(0.177~0.330)明显高于地上部(0.001 01~0.004 02);种植伴矿景天后土壤中Cd和Zn浓度未有明显变化,每盆植物地上部带走的Cd和Zn的量分别占供试土壤的2.62%~7.14%和2.39%~7.65%。因此,该研究条件下Ag NPs+污泥处理对伴矿景天生长的抑制作用与污泥施用有关,污泥中Ag NPs或单独添加的Ag NPs均未对伴矿景天的重金属吸收性产生显著影响。     

小麦耐受C_d胁迫的生理生化机制探讨

对比研究了6个耐Cd性不同的小麦品种对Cd的吸收、累积量、在细胞各组分的分布、几种酶活性及氨基酸含量的变化。结果表明，耐性小麦品种体内SOD、CAT及POD的活性可得以维持或提高，氨基酸合成加速，游离脯氨酸累积量增加，为其耐受Cd胁迫提供了物质基础。     

苎麻对镉毒害的生理耐性机制及外源精胺的缓解效应

采用盆栽试验方法，研究了不同浓度Cd胁迫下苎麻体内的生理代谢变化。结果表明，营养生长期苎麻对Cd的忍耐阈值为80mg·kg^-1左右，Cd胁迫在此浓度范围内时，苎麻叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质含量均有不同程度的增加，且抗坏血酸-谷胱甘肽循环中四个关键指标值——还原型抗坏血酸和还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性均上升，表明苎麻通过加速该循环清除活性氧，使植株避免氧化伤害；高于此浓度的Cd胁迫使苎麻抗氧化防御体系遭到破坏，生理代谢趋于紊乱。证明苎麻最适宜的外源精胺浓度为0．5×10^-4mol·L^-1,喷施该浓度精胺可显著提高不同浓度Cd胁迫下苎麻叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质的含量，有效地抑制膜脂过氧化，极大地提高了谷胱甘肽与抗坏血酸的含量，同时使谷胱甘肽还原酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性明显增强，从而使整个抗氧化循环高效运转，这对于增强苎麻对Cd的抗性是至关重要的。     

Cd污染下蒌蒿生长和Cd积累的阶段特征*

 以白蒿为试材，采用Cd污染人工河砂盆栽试验，研究了在Cd污染条件下蒌蒿生长发育和Cd积累的阶段性差异。结果表明蒌蒿根茎叶对Cd的积累具有显著的阶段性特征，且与干物重和根系活力的阶段变化一致。根茎叶3月Cd积累量较小，5月积累量增加，7月达到最大，到本季落叶和下季萌发时又开始下降；根系活力和地上、根系干物重的最大值出现在Cd积累量最大的7月；在河砂Cd浓度为0～240mg/kg内，根茎叶Cd积累量与Cd浓度成正相关，但Cd浓度>180mg/kg，就会降低根系和地上部干物重，并减弱根系活力。蒌蒿可以耐受的Cd浓度上限为180mg/kg。     

不同土壤类型下重金属Cd对水稻剑叶光合特性和产量构成的影响

以杂交籼稻(K优818)为材料,设置不同Cd浓度水平,采用盆栽试验,研究了不同土壤类型下(潮土和水稻土)重金属Cd对剑叶光合特性和水稻产量及其构成的影响.结果显示,在3 mg·kg-1浓度水平下,与对照相比,两种土壤类型下Cd处理均提高了水稻剑叶净光合速率(pn),其中潮土条件下pn提高了6.4%;而当Cd处理浓度达到7mg·kg-1时,两种土壤条件下Pn均显著下降,其中水稻土条件下Pn与对照相比下降了13.8%.Cd在低浓度水平(1～3 mg·kg-1)时,两种土壤类型下水稻结实率和单穗重均略有下降;但在高浓度水平(5～7 mg·kg-1)下,水稻结实率和单穗重均显著下降(P<0.05).不同土壤类型下,Cd的毒害效应差异显著,相同处理水平下水稻土Cd对水稻Pn和单穗重的抑制效应显著高于潮土.     

镉对紫花苜蓿生长和结瘤固氮的影响

[目的]研究镉（Cd）对紫花苜蓿（Medicago sativa）生长和结瘤固氮的影响。[方法]采用盆栽试验。[结果]在土壤中Cd添加量较低的处理中,Cd对紫花苜蓿地上部分生物量、株高和叶绿素含量影响不大;当土壤中Cd添加量达到10.0mg/kg时,Cd对地上部分生物量影响显著;当土壤中Cd添加量达到50.0mg/kg时,植株生长和叶绿素合成均受到明显抑制。紫花苜蓿体内Cd含量的分布次序为根部〉地上部分,且不同部位Cd的含量与处理中Cd添加量呈极显著相关（P〈0.01）。随着土壤中Cd添加量的增大,单位盆钵中紫花苜蓿根瘤鲜重不断下降。当土壤中Cd添加量达到5.0mg/kg时,紫花苜蓿的根瘤固氮酶活性受到严重抑制。[结论]紫花苜蓿及其共生固氮体系对Cd具有一定的耐性,但较高浓度的Cd不仅会导致紫花苜蓿地上部Cd含量超标,也会抑制其生长和固氮。     

Cd胁迫对草莓叶片膜脂质过氧化和脱落酸含量的影响

采用土壤盆栽试验,研究了Cd胁迫对草莓叶片膜脂质过氧化和脱落酸(ABA)含量的影响。结果表明,Cd胁迫下草莓叶片中的活性氧积累,丙二醛(MDA)含量升高,细胞膜透性增大,K+渗透率增加,过氧化氢酶(CAT)活性降低。Cd浓度较高时,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,说明Cd胁迫下草莓细胞活性氧清除系统的功能降低,可能是导致细胞内活性氧积累,进而引起膜脂质过氧化加快和膜系统受损的重要原因。此外,Cd胁迫下草莓叶片中的ABA含量也提高。     

Cd对叶菜生长和产量的影响及其在叶菜体内的积累

选取广东省菜薹、芥菜、叶用莴苣、蕹菜和苋菜等几种主要的叶类蔬菜,在水培条件下进行Cd在不同浓度下对叶菜生长、产量及其在叶菜体内积累的影响研究。结果表明,培养液中Cd的添加浓度为0.01、0.1、0.5mg·kg-1时,其对叶菜生长、产量及其在叶菜体内积累都有明显的影响,且因Cd浓度和叶菜种类的不同而有很大差异。随着培养液中Cd浓度的增大,各种类叶菜的受害症状加重,减产幅度增大,可食用部位Cd含量和Cd累积量都极显著增加,且它们分别与培养液中的Cd浓度呈显著或极显著的正相关(前者r=0.987￣0.999,P<0.01,N=4;后者r=0.967￣0.999,P<0.05,N=4)。各叶菜产量受影响程度的顺序为:叶用莴苣>苋菜、芥菜>菜薹>蕹菜。可食用部位富集Cd量的顺序为:苋菜>菜薹>叶用莴苣>芥菜、蕹菜。     

Cd在中华稻蝗体内的分布

中华稻蝗属于非迁飞性蝗虫,尤其喜食水稻.当水稻生长环境Cd污染严重时,Cd将富集于蝗虫体内.中华稻蝗不同体段对Cd的富集程度不同,在雌性头、胸、腹、后足的富集浓度分别为0.323,O.343,0.486及0.306 mg·kg-1,各体段富集Cd能力大小的顺序为腹＞胸＞头＞后足;在雄性头、胸、腹、后足的富集浓度分别为O.509,0.437,0.738,0.356mg·kg-1,分布状况为腹＞头＞胸＞后足;Duncan的多重比较显示,Cd在中华稻蝗腹部的富集量与在头、胸、后足的富集量差异显著,而头、胸、后足间的富集量差异不显著;Cd在不同性别中华稻蝗腹部的富集量差异显著,但在头、胸、后足中的富集量差异不显著.由于中华稻蝗对Cd有富集作用,因此,可利用中华稻蝗作为Cd的环境污染指示生物,对稻田及周围环境重金属污染进行监测,快速、准确地反映环境中重金属Cd污染状况.     

土壤Cd处理对大豆叶片激素含量的影响

采用土壤盆栽试验与高效液相色谱法（HPLC）分析测试技术，研究了不同浓度Cd处理对大豆生长及叶片生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、玉米素（Z）和脱落酸（ABA）含量变化的影响。结果表明，当Cd处理浓度≤0.50mg·kg^-1时，对大豆株高及幼苗期地上部生物产量无明显影响，Cd浓度≥2.50mg·kg^-1时，则表现明显的抑制作用。Cd浓度≥0.50mg·kg^-1时，对大豆地下部及花荚期地上部生物产量即表现明显的抑制作用。Cd胁迫抑制大豆叶片IAA和Z的合成，当Cd处理浓度为0.25mg·kg^-1时，大豆幼苗期和花荚期叶片IAA和Z含量分别为对照的43.1%、75.5%和60.6%、32.6%，Cd浓度升高，抑制作用加强。Cd胁迫对ABA的合成则表现明显的促进作用，当Cd处理浓度为2.50mg·kg^-1时，幼苗期和花荚期叶片ABA含量分别为对照的13.6倍和3.86倍。对GA3合成的影响则表现为低浓度下的促进作用和高浓度下的抑制作用，即当Cd处理浓度为0.25mg·kg^-1时，幼苗期和花荚期叶片GA3含量均高于对照，分别为对照的150.2%和109.7%，Cd浓度增至2.50mg·kg^-1时，其含量则分别为对照的36.4%和75.2%。大豆幼苗期和花荚期叶片ABA/IAA、ABA/GA3及ABA/Z与Cd处理浓度之间均达到了显著或极显著的相关性，表明Cd胁迫不仅影响植物激素的含量，同时也影响激素间的比例和平衡。     

镉与苄嘧磺隆复合污染对水稻细胞、DNA的毒害作用

以粤香占和丰美占两种水稻为指示植物，通过透射电镜、扫描电镜以及彗星实验，在根尖细胞超微结构和DNA分子水平上研究了重金属元素Cd、苄嘧磺隆（Bensulfuron Methyl，BSM）复合污染对水稻的毒理学机制。电镜分析结果表明BSM和Cd复合污染能够破坏水稻根尖的细胞结构，使表皮细胞破裂，核仁解体。对丰美占水稻进行彗星实验研究，并用CASP软件对图像进行分析。研究结果表明，随着Cd^2＋浓度的增加，DNA的迁移程度逐渐增加，也就意味着DNA的受损程度逐渐增加。当Cd浓度为10mg·L^-1时，0．1mg·L^-1的BSM会使OliveTM等参数降低，这说明0．1mg·L^-1的BSM能够在一定程度上缓解Cd对水稻叶片DNA的损伤。