镉胁迫下茭白各器官对镉的积累差异研究

[目的]探求镉(Cd2+)在茭白植株内富集和分布规律。[方法]以茭白的单季茭品种蒋墅茭和双季茭品种葑红早为试材,采用在土壤中添加Cd2+100 mg/L的胁迫处理,对Cd2+胁迫处理后7 d内茭白叶、短缩茎、根中Cd2+的积累量进行了测定。[结果]随Cd2+胁迫处理时间的增加,两品种茭白叶、短缩茎、根中Cd2+积累量均呈增加的变化趋势;Cd2+积累的量在茭白不同营养器官间表现为:根>短缩茎>叶,品种间葑红早的积累量同比均高于蒋墅茭。Cd2+胁迫处理第7天时,茭白各营养器官对其富集系数表现为:根>短缩茎>叶,品种间以葑红早高于蒋墅茭,说明葑红早对Cd2+的吸收积累能力强于蒋墅茭。[结论]Cd2+胁迫下茭白品种间各营养器官对其吸收积累的能力存在明显差异。     

镉胁迫对甘蓝型油菜苗期生长及镉积累的影响

镉(Cd)是生物毒性强的重金属元素,易在土壤-动植物-人体间富集转移,最终危害人体健康。为了筛选富集/耐镉性强的油菜品种,以6个油菜品种为材料,通过研究镉胁迫对幼苗生长、镉积累、谷胱甘肽(GSH)含量等的影响,明确不同品种镉富集能力的差异。结果表明,镉胁迫对不同油菜品种幼苗叶干重均有抑制作用,对美油88的抑制作用最大,对南油868的抑制作用最小。镉胁迫下不同油菜品种幼苗根干重存在差异,南油868最大。镉胁迫对早熟100天、丰油9号幼苗根干重抑制作用最大,而对美油88抑制作用最小。镉胁迫对不同品种幼苗根冠比均有所提高,其中美油88提高幅度最大,而南油868提高幅度最小。不同品种幼苗生物量存在差异,在正常及镉胁迫条件下,南油868的生物量均显著高于其余品种。镉胁迫对美油88幼苗生物量抑制作用最大,对南油868抑制作用最小。不同品种,镉含量存在显著差异,南油868具有高富集特性,美油88具有低富集特性。外源镉显著增加了不同油菜品种幼苗叶片谷胱甘肽含量,美油88的增幅最大,其次为南油868。最终,筛选出镉富集量最小的油菜品种美油88,镉富集量最大的油菜品种南油868,可进一步培育低镉油菜,或进...     

镉(Cd)胁迫对5种类型黄瓜幼苗生长、抗氧化酶活性及镉积累量的影响

采用营养液培养方法,以目前我国代表性较强的5种黄瓜(Cucumis sativus L.)类型(华北型Ⅰ、华北型Ⅱ、华南型、欧美温室型、欧美加工型)为对象,研究不同镉(Cd)浓度(0、5、10、50、100、300μmol/L)胁迫对黄瓜幼苗生长、抗氧化酶活性以及镉累积的影响。结果表明,黄瓜株高随着镉浓度升高而降低,在0~300μmol/L镉浓度范围内,华南型均高于等镉浓度时的其它4种类型;根体积在0~50μmol/L镉浓度范围内呈现逐渐增大的趋势,在100、300μmol/L处理时根系生长受到明显抑制;各类型黄瓜的SOD、POD、CAT活性随着镉浓度升高整体呈现先增后降的趋势;镉浓度在50μmol/L以下时,地上部镉富集量整体大于根部,而镉浓度在100、300μmol/L时则呈相反趋势;高镉浓度(300μmol/L)胁迫下,欧美加工型和华北Ⅰ型地上部镉累积量显著低于其它处理,呈现出较好的镉低累积能力。本研究可为黄瓜镉低富集品种的筛选提供数据支持。     

镉处理对不同基因型花生产量及品质的影响

采用盆栽实验,研究镉浓度12 mg/kg处理对15种基因型花生籽仁产量、镉含量和品质的影响及种间的差异。结果表明,花生基因型间产量和品质存在显著差异性。镉处理下,花生籽仁中镉含量与对照组(CK)存在极显著差异,基因型间镉积累量也存在显著差异。镉处理后不同基因型花生蛋白质含量发生变化,但对花生产量和主要脂肪酸含量影响不显著,所有镉处理后花生籽仁镉含量均已超标,不能直接被食用。通过本次研究得出,基因型XD011是镉低富集品种,且具有相对较强的耐镉性。     

镉对龙葵幼苗生长的影响及镉富集特性研究

通过水培实验,研究了Cd胁迫对超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)幼苗株高、最长根长、干物质量、叶片色素、根系形态和Cd富集的影响.结果表明,低浓度Cd(＜25 μmol·L-1)对龙葵幼苗株高、最长根长、干物质量、根系形态的影响不明显,甚至对某些参数有一定的促进作用;但对叶片色素含量和Cd富集量的影响显著.高浓度Cd(＞50 μmol·L-1)对龙葵幼苗的形态指标和生理指标都有显著影响(表现为抑制).10μmol·L-1Cd处理下,叶片中的色素含量较对照显著降低,随着Cd处理浓度的增加,叶片色素遭到进一步破坏,相比之下,Cd对叶绿素b的破坏较叶绿素a更为严重.龙葵幼苗根、茎、叶中Cd的积累量与Cd处理浓度间均呈现出显著的正相关关系(相关系数分别为0.974、0.961、0.964.P＜0.05),且其富集Cd的能力大小依次为:叶＞茎＞根.     

锌对镉胁迫下水稻幼苗镉吸收转运及根系形态的影响

以湘晚籼12号为材料,采用水培试验,研究了0.4mmol/L锌对镉胁迫下水稻镉吸收转运及根系形态的影响。结果表明:镉胁迫下,水稻幼苗根系生长受到极显著抑制,根系鲜重、根系总长、根表面积、根体积明显下降,随胁迫浓度增加和处理时间延长,抑制程度加重;0.4mmol/L锌对镉胁迫有一定缓解作用,可不同程度减轻对水稻幼苗的毒害,促进根系各指标的增加,与不同程度镉胁迫处理相比,锌对水稻幼苗根系鲜重、根系总长、根表面积、根体积分别增加1.8%~38.8%、-0.04%~25.0%、-0.05%~29.9%、-0.06%~28.3%;Zn能减少镉胁迫下水稻对Cd的吸收积累量,在短期(3d)内,加Zn处理较10、20、50μmol/LCd胁迫处理,水稻幼苗总积累量分别减少28.4%、24.9%、8.3%,差异显著,但长期(6d、9d)情况下,降Cd处理效果不显著;加Zn处理极显著促进了胁迫情况下Cd向地上部运输,转运系数达0.21~0.28,较单纯Cd胁迫处理差异极显著,Cd在水稻幼苗体内的再分配差异显著。     

花生对土壤镉吸收及镉的亚细胞分布研究

通过土培试验,以鲁花14为材料,采用盆栽方法,设置0.10(CK)、3.24、7.35、8.38、18.80 mg/kg5种土壤镉浓度,研究了鲁花14各器官对土壤镉的富集效应及其镉在各器官亚细胞的分布。结果表明:随着镉浓度的增加,花生根、茎、叶的镉含量也持续增加,不同镉处理间差异显著。土壤镉浓度小于(包含)8.38mg/kg时,镉含量大小顺序为叶>根>茎;土壤镉浓度为18.80 mg/kg时,镉含量大小为根>叶>茎。镉在根、茎、叶中亚细胞组分中的含量及其分布比例在不同镉处理间不同。土壤镉浓度小于(包含)8.38 mg/kg时,镉在根、茎、叶中亚细胞组分的镉含量为细胞壁>细胞器>可溶部分,镉积累在细胞壁是花生忍耐镉的主要机制。但在18.80 mg/kg时,亚细胞组分的镉含量为细胞器>细胞壁>可溶部分,说明在高镉浓度下,花生受到镉的毒害很严重。     

不同品种小麦幼苗耐镉差异

为比较不同品种小麦幼苗耐镉性生物学差异及幼苗不同器官镉吸收和积累情况,采用水培方法对13个小麦常见品种进行培育,研究100μmol/L镉胁迫下不同品种小麦幼苗的生长情况、不同器官镉累积量与镉转移系数和13个小麦品种对镉的耐性指数。结果表明:相同镉浓度下,镉胁迫对小麦幼苗生长的影响随时间的增长而加大,相比对照组镉处理后小麦生长缓慢,根长变短,叶片黄化有黄褐色斑点,鲜质量和干质量减小;不同小麦品种间镉转移系数差距较大,与根系耐性指数没有表现出相关性,因此镉转移系数可能不是筛选耐镉型小麦品种的参考依据;13个小麦品种耐镉指数变异系数为1.98%~15.98%,对不同小麦品种的镉耐性分析结果与根系耐性指数基本一致,可作为耐镉型小麦品种的筛选依据。根据相对叶长和相对根长的耐镉指数可将13个试验品种分为耐镉型(3个)、较耐镉型(4个)、镉较敏感型(2个)、镉敏感型(4个)。     

镉胁迫下杞柳对金属元素的吸收及其根系形态构型特征

采用水培方法,研究了杞柳(Salix integra)2个品种在0-90 μmol/L Cd处理下不同组织对Cd的吸收和积累规律,探讨了镉胁迫下杞柳根系形态学功能响应特征以及对矿质离子吸收的影响。结果发现,镉在杞柳2个品种不同组织的含量均表现为根>韧皮部>木质部>叶。2个品种地上部组织对镉的吸收和积累规律相似:在0-70 μmol/L Cd处理浓度范围内,随着溶液Cd浓度的增加,叶、木质部、韧皮部中镉的含量逐渐增加,到50 μmol/L时,镉在地上部组织的含量达到最高,当Cd处理浓度达90 μmol/L时,地上部各组织中Cd含量出现下降趋势。而2个品种根系对Cd的吸收则不同,"微山湖"品种在溶液Cd达70 μmol/L时,根系镉的积累量最大,在90 μmol/L时,根系Cd的积累量明显下降;"一枝笔"品种根系在0-90 μmol/L范围内,根系Cd的积累量均为增加趋势。通过分析2个品种根系形态学参数变化发现,Cd胁迫抑制了杞柳2个品种根的伸长,促进了"微山湖"品种根的径向生长,导致根系平均直径增加;进一步对叶片矿质营养状态分析发现, Ca、Mn的吸收受镉胁迫的影响较大,在高浓度镉胁迫下(50-70 μmol/L)"微山湖"和"一枝笔"对Ca和Mn的吸收明显下降;Cd胁迫对Fe在叶片的含量影响不明显;同时发现,在50 μmol/L Cd处理下,Cu²⁺在叶片的积累明显增加。由此可见,杞柳2个品种间对镉的吸收和积累差异主要体现在根系,地上部对镉毒害的响应差异不大。     

9个油菜品种根系形态与镉铅累积关系及机理初步分析

【目的】研究油菜的根系形态与镉铅累积特征,分析油菜植株镉铅含量、累积量与根系形态间的关系。【方法】以云南铅锌矿周边镉铅污染的原状农田土壤为供试基质,采用根箱种植云南主栽的9个油菜品种。【结果】(1)油菜根体积和根尖数品种间的差异较大,根长和根表面积差异较小。(2)油菜地上部和地下部的铅含量与累积量品种间的差异较大,地下部镉含量品种间的差异较大,而地上部镉含量、地上部和地下部镉累积量品种间的差异较小。(3)油菜根体积与地上部铅累积量呈显著正相关,根尖数与地上部、地下部镉含量呈极显著正相关。(4)根际有效态铅含量与油菜地下部铅含量、累积量呈极显著和显著正相关,根际有效态镉含量与油菜地上部镉累积量呈显著负相关。【结论】油菜根体积和根尖数存在明显的品种差异,并与油菜镉含量、铅累积量的关系密切。     

不同基因型番茄幼苗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(1、5、10mg·kg-1)胁迫下4种基因型番茄圣粉1号、东圣1号,农城906和宝冠1号幼苗地上部及根部生物量、镉吸收量、活性氧含量(ROS)及其他生理指标,筛选出镉低积累基因型番茄品种.结果表明,不同基因型番茄对镉胁迫响应存在差异.随镉处理浓度增加,4个品种番茄幼苗地上部生物量显著下降(P<0.05).地上部Cd吸收量呈增加趋势,在中浓度(5 mg·kg-1)镉处理下达到峰值,品种间为宝冠1号>圣粉1号、农城906>东圣1号.4个品种番茄幼苗Cd转移率随镉处理浓度增加显著降低,其中东圣1号Cd转移率较低,根部Cd滞留较多,向地上部转移较少.4个品种番茄幼苗生理活性存在差异,宝冠1号番茄幼苗ROS含量及抗氧化酶(POD,CAT)活性随镉处理浓度增加变化幅度较大,东圣1号变化幅度相对较小.综合各项指标,4个基因型番茄中东圣1号为镉低积累品种.     

镉胁迫对不同类型花生品种籽仁品质和镉含量的影响

采用盆栽试验,研究了镉胁迫对5个不同类型花生品种籽仁品质和镉含量的影响及品种间的差异。结果表明,不同镉水平（≤24mg／kg）胁迫下,花生籽仁中镉含量随土壤镉含量的增加而增加（P〈0．05）,其中在低镉浓度（〈3mg／kg）下,花生籽仁的镉积累能力较强,但品种间镉积累能力存在显著差异（P〈0．05）;镉胁迫对花生籽仁蛋白质和重要不饱和脂肪酸含量均有影响,但品种间存在差异,KB054是本试验中镉耐受能力最强的品种。     

硅缓解小麦镉毒害的效应研究

采用水培试验研究了不同Si,Cd水平下,小麦幼苗生长及Cd在小麦幼苗体内积累的变化.结果表明,营养液中加入硅可缓解小麦幼苗的镉毒害症状,增加小麦的生物量.提高溶液中的Si浓度可降低小麦根、茎、叶的Cd含量,降低幅度为叶＞茎＞根,营养液中的Si水平愈高,小麦Cd含量降低程度愈大,但高Cd水平下Si的作用减弱.从整株看,Si能减少小麦镉的积累量,且能抑制低镉处理(0,5 μmol/L)下Cd向地上部运转,但高Cd条件下Si的抑制作用亦减弱,当营养液中的Cd浓度为10μmol/L时,Si有促进Cd向小麦地上部运转的趋势.     

硅缓解小麦镉毒害的效应研究

采用水培试验研究了不同Si,Cd水平下,小麦幼苗生长及Cd在小麦幼苗体内积累的变化.结果表明,营养液中加入硅可缓解小麦幼苗的镉毒害症状,增加小麦的生物量.提高溶液中的Si浓度可降低小麦根、茎、叶的Cd含量,降低幅度为叶＞茎＞根,营养液中的Si水平愈高,小麦Cd含量降低程度愈大,但高Cd水平下Si的作用减弱.从整株看,Si能减少小麦镉的积累量,且能抑制低镉处理（0,5 μmol/L）下Cd向地上部运转,但高Cd条件下Si的抑制作用亦减弱,当营养液中的Cd浓度为10μmol/L时,Si有促进Cd向小麦地上部运转的趋势.     

海藻糖对镉胁迫下水稻幼苗生长的影响

为了研究海藻糖对水稻镉耐受性的影响,以T705品种水稻为试验材料,采用水培试验研究了镉胁迫下,海藻糖对水稻幼苗镉吸收速率及叶绿素含量影响的动态变化。水稻幼苗茎叶和根系镉含量随着镉处理时间的延长和浓度的提高而增大,但外源海藻糖的施用则有效抑制了水稻镉吸收。经过88.96μmol·L~(-1)镉处理48 h后,水稻幼苗的镉积累量趋于平稳,镉+海藻糖处理的水稻茎叶镉含量相比只有镉处理的减少了42.0%,根系部分则下降了24.2%。水稻幼苗镉吸收速率随着镉浓度的增加而增大,且根系积累量远高于地上部分。水稻幼苗镉含量随着海藻糖处理浓度的增加而减少,镉+海藻糖处理的茎叶和根系的吸收速率分别比只有镉处理的减少了32.44%～41.4%和4.29%～21.56%。此外,海藻糖有效提高了相同镉处理下的钙、镁含量。伴随着镉浓度或者海藻糖浓度的升高,水稻幼苗叶绿素含量逐渐降低,在52.85 mmol·L~(-1)海藻糖处理下,8.89、17.79、44.48μmol·L~(-1)和88.96μmol·L~(-1)镉胁迫后的幼苗叶绿素含量降幅最大,与空白相比分别下降了27.6%、29.9%、36.2%和35.9%。试验结果表明,海藻糖可在一定程度上缓解镉对水稻幼苗的胁迫。     

秧苗富锌对不同水稻品种镉积累及相关转运基因的影响

【目的】 秧苗富锌是发挥水稻锌-镉拮抗效应的一种新模式,研究不同水稻品种对秧苗富锌降镉效应的响应差异及潜在机制,为该模式的推广应用奠定基础。【方法】 选择武运粳21号、浙粳优1578、黄华占、徽两优丝苗等4个品种开展水培富锌和盆栽验证试验,研究不同品种锌富集的动态特征及移栽后水稻组织对镉的吸收转运差异,通过分析根系相关镉转运基因的表达状况探究秧苗富锌降镉效应的种间差异机制。【结果】 锌培养对水稻秧苗的生长发育无明显影响,但不同品种幼苗锌富集能力差异明显,浙粳优1 578幼苗锌积累量（230 μg/株）最高,武运粳21号次之（124 μg/株）,黄华占和徽两优丝苗相对较低（85.1—95.0 μg/株）。浙粳优1578幼苗根系镉转运基因对富锌较为敏感,OsZIP7表达下调48.7%,OsZIP1表达上调81.3%;武运粳21号幼苗根系OsIRT1和OsZIP7表达分别下调35.9%和35.0%,OsZIP1表达上调31.1%;而黄华占和徽两优丝苗幼苗根系镉转运基因对富锌较不敏感。秧苗富锌使分蘖期武运粳21号根系和茎叶镉浓度分别下降26.7%和36.7%;浙粳优1578根系和茎叶镉浓度分别下降32.0%和40.0%,根系-茎叶镉转运系数显著下降12.0%。秧苗富锌使武运粳21号、浙粳优1578和黄华占糙米镉含量分别下降37.5%、36.7%和25.3%,而对徽两优丝苗糙米镉含量无明显影响,表明秧苗富锌对水稻降镉效应存在明显的种间差异。相关分析显示,糙米Cd浓度与茎叶Cd浓度呈显著正相关,而茎叶Cd浓度与根系和茎叶Zn浓度呈显著负相关,表明水稻内部Zn、Cd拮抗作用明显。根系和茎叶Zn浓度均与OsZIP7和OsIRT1的相对表达量呈显著负相关,与OsZIP1的相对表达量呈显著正相关关系,表明秧苗富锌主要通过调控根系OsZIP1、OsZIP7和OsIRT1的表达,从而间接影响糙米镉含量。【结论】 不同品种幼苗根系镉转运基因对富锌的响应差异明显,浙粳优1578和武运粳21号较为敏感,故而糙米镉含量下降幅度高于其他品种。     

不同化学生态型紫苏的镉耐性及镉富集能力研究

为探究不同化学生态型紫苏的镉耐性与镉富集能力差异,设置不同浓度镉处理,测定了4种化学生态型紫苏种子的萌发指标及其幼苗的镉含量与镉富集特性。结果显示,10.0 mg·L~(-1)镉处理对PKPA型、EK型和PK-I型紫苏种子的发芽率、发芽势无显著影响,但显著抑制了PK-Ⅱ型紫苏种子的萌发。不同浓度镉处理下,不同生态型紫苏各部位的镉含量均表现为:根(1 052.0～5 337.1 mg·kg~(-1))茎(327.6～807.9 mg·kg~(-1))叶(104.8～343.3 mg·kg~(-1)),全株镉含量在348.1～1 416.73 mg·kg~(-1),远高于镉超富集植物的标准(100 mg·kg~(-1))。不同生态型紫苏的镉富集系数(BCF)存在显著差异,PAPK型、PK-Ⅱ型、EK型紫苏的BCF在2.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,依次为252.0、300.5、295.3,显著高于PK-Ⅰ型,后者的BCF在5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高(265.5),显著高于PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型。不同生态型紫苏的镉富集量均以5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,PK-Ⅰ型紫苏镉总富集量为454.0μg·株~(-1),分别是PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型的2.48、1.69倍和2.05倍。不同化学生态型紫苏的镉耐性间存在显著差异,镉胁迫下PK-Ⅰ型紫苏具有较高镉耐性及镉富集能力,可用于后续研究紫苏镉耐性作用机制以及镉污染稻田修复的主要种质资源。     

不同浓度镉对烟草幼苗生长发育及生长素相关基因表达的影响

为了探究镉胁迫对烟草生长发育的影响及其调控机制,以DR5∷GUS云烟87转基因纯合株系作为供试材料,采用营养液水培法,设置0、5、10、20、40 μmol·L^-1共5种镉浓度,研究不同浓度镉处理下烟草幼苗生物量、叶绿素含量、抗氧化能力、镉含量、生长素分布及水平变化,并检测生长素合成（NtYUCCA4、NtYUCCA6、NtYUCCA8、NtYUCCA9）和生长素极性运输（NtPIN1a、NtPIN1c、NtPIN4、NtPIN9）相关基因的表达差异。结果显示,随着供镉水平的提高,烟苗中镉含量显著增加,镉胁迫对烟草幼苗的毒害作用逐渐加大。与对照相比,在40 μmol·L^-1的镉胁迫下,烟苗的生物量显著下降73.1%,叶绿素含量显著降低75.5%,地上部和地下部生长素含量分别显著下降59.6%和84.5%,生长素相关基因NtYUCCA4、NtYUCCA6、NtYUCCA8、NtYUCCA9和NtPIN1a、NtPIN1c、NtPIN4、NtPIN9相对表达量均显著降低,丙二醛（MDA）含量显著升高。镉胁迫下,参与合成生长素的NtYUCCA基因家族与生长素极性运输蛋白基因NtPINs家族的表达水平下降,可能是烟苗生长受到抑制的重要原因。     

镉对两蕹菜品种生长的影响

[目的]探讨镉处理对不同品种蕹菜的影响差异。[方法]测量镉处理后蕹菜品种QLQ和T308株高、根长及叶绿素含量的变化。[结果]与对照相比,镉处理后2个品种株高均在0.05水平显著降低;QLQ根长在0.05水平显著增加,T308根长在0.05水平显著降低;QLQ中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量在0.05水平显著降低,T308中只有叶绿素b含量在0.05水平显著降低。[结论]两蕹菜品种地上部对镉处理的响应相似,而根对镉处理的响应相差较大。     

硒对镉胁迫下黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响

以黄瓜品种津研4号为材料,研究不同浓度外源硒对镉胁迫下黄瓜种子萌发以及对其幼苗生长的影响。结果表明:镉处理导致黄瓜种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数下降,幼苗芽、茎和根生长受抑制;外源低浓度硒处理对黄瓜镉毒害有缓解现象,使镉毒害抑制的黄瓜萌发相关指标值有所升高,同时低硒处理使镉毒害降低的黄瓜幼苗生长相关指标例如株高、茎粗和根长、生物积累量有所增加,且当硒浓度达2.5μmol/L时增长率达到显著水平。但当外源硒浓度继续增大之后,硒对镉胁迫下黄瓜幼苗的生长将产生抑制作用,且抑制程度随着硒浓度的增加而增大。