重金属镉对植物的毒害研究进展

综述了近年来镉(Cd)时植物毒害的研究成果.主要从植物生长、光合作用、酶活性等方面分析了镉的毒害机理,以及从镉的吸收与转运等方面探讨了植物的基因型差异,并指出了现阶段研究中存在的问题和发展前景.     

植物抗镉胁迫的研究综述

阐述了镉对植物的毒害作用及植物对镉的忍耐机制，并对植物适应镉胁迫的机理，包括植物体内保护性酶活性的改变，可溶性蛋白、脯氨酸含量的提高，镉在细胞中的区室化，形成镉结合复合物以及逆境蛋白和基因表达等几个方面进行了综述。     

镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展

综述近年来镉对植物的毒害及植物解毒机制的相关研究成果。主要从植物生长、光合作用、植物酶活性、植物细胞分裂等方面阐述镉的毒害机制,并从植物对镉的吸收和转运、耐受机制、影响因素等方面讨论植物的解毒机制。     

植物镉毒害与硒对镉胁迫的缓解作用研究进展

从地上部叶片光合作用、地下部根系养分吸收和整体氧化胁迫3个方面综述了镉对不同植物生长的抑制作用。近年来,越来越多的研究者发现硒对镉毒害具有缓解作用。因此,综述了不同植物中硒如何调控改善镉胁迫下植物的光合作用、养分吸收和抗氧化能力。同时分析了硒如何降低植物中镉含量,并对未来的研究进行展望,以期为寻找有效缓解镉毒害的生产技术提供理论参考。     

镉胁迫对烟草生理生化的影响

镉是一种会严重污染环境的重金属,过量的镉会对植物产生毒害。镉对植物生理生化的影响在国内外已有大量的研究,但在烟草上的研究还处在起步阶段。国内外的研究成果可以为减轻重金属对烟草的毒害,规避重金属风险提供参考依据。就镉对烟草生长发育、细胞分裂、细胞超微结构、细胞膜、光合作用以及酶活性等方面的影响作一简要综述,以期为耐性烟草的选育和Cd污染的综合治理提供理论基础。     

镉对植物毒害的研究进展

对镉毒害的毒害效应、植物对镉的耐受机制以及镉在植物体的转运和解毒机制进行了综述。     

重金属对植物毒害机理的研究进展

重金属对植物体的毒害在国内外已经有大量的研究,研究重金属对植物的毒害机理可以为减轻重金属对植物体的毒害,规避重金属风险提供理论依据。本文就重金属对植物细胞分裂、细胞超微结构、细胞膜、光合作用、呼吸作用以及酶活性等方面作一简要综述。     

镉对植物胁迫效应的研究进展

概述了土壤中重金属镉的来源及其对植物的毒害效应,并介绍了植物对镉胁迫的响应机制。     

镉、铅对淡水蟹类的毒害及机理研究进展

综述了镉、铅对淡水蟹类的毒害及机理方面的研究,主要包括镉、铅对于淡水蟹类的组织超微结构、酶、遗传物质的毒害效应。在毒害机理中讨论了镉和铅对于淡水蟹类的可能机理,镉和铅与淡水蟹类体内各组成成分的相互关系。并对该研究领域的未来发展方向进行了展望。     

应用激光共聚焦显微技术检测镉对植物根系生长的影响

为了能简单、直观、无损伤地检测重金属镉(Cd)对植物的毒害作用,应用激光共聚焦显微技术,以植物光照培养箱中的拟南芥组培苗为材料,探讨0、50、75、100、200μmol/L Cd Cl2浓度对拟南芥幼根生长的影响。结果表明,随着Cd处理浓度的增大,拟南芥组培苗幼根的生长受到明显抑制,特别是Cd浓度≥75μmol/L时,根长明显变短,根细胞中累积的活性氧(ROS)和钙离子(Ca~(2+))也逐渐增多,而根细胞活性有所下降。进一步研究发现Ca~(2+)螯合剂可减轻ROS的积累,而ROS清除剂对于Ca~(2+)的增加影响明显,表明植株在遭遇镉胁迫时,根部ROS与Ca~(2+)积累存在着一定的互作关系。该技术能有效研究重金属对植物生长发育的毒害,为进一步揭示重金属的毒害机理提供理论基础。     

Zn对水稻吸收转运Cd的影响

通过探究锌(Zn)对水稻吸收、积累镉(Cd)的影响,为揭示水稻体内Zn、Cd互作机制提供理论依据。通过水培实验,研究Cd胁迫下施加Zn对水稻生物量、Cd含量、Cd积累量、根表铁膜成分、细胞壁组分及吸附解析动力学特征的影响。结果表明:与单Cd处理相比,Cd+Zn处理地上部生物量显著下降;根及地上部Cd含量、积累量显著提高;根表铁膜中Fe含量及Cd含量分别提高18.70%和29.99%;比较单Cd与Cd+Zn的细胞壁组分发现,Zn显著降低了水稻根细胞壁中的果胶及半纤维素1(HCl)成分,导致Cd+Zn处理细胞壁吸附能力下降而解吸能力增强。研究表明,Zn促进Cd在根表铁膜中Cd积累量,降低细胞壁的阻隔作用,进而促进水稻对Cd的吸收及转运。     

不同年限设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的研究

为探讨不同种植年限和设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的关系,以种植年限为2年和14年设施菜地番茄为研究对象,测定了不同种植年限下番茄茎、叶细胞壁果胶含量,并对细胞壁果胶含量、果胶甲酯酶(PME)活性与种植年限及Cd累积量之间的相关性进行了分析。结果表明,随着种植年限的增加,番茄植株各器官Cd累积量均有所增加;种植14年设施菜地番茄茎中Cd累积量比种植2年的增加了24.55%,叶片中Cd累积量增加了45.96%;种植14年设施菜地番茄茎细胞壁Cd累积量增加了61.86%,叶片细胞壁Cd累积量增加了57.46%;不同种植年限设施菜地番茄茎和叶细胞壁果胶Cd含量也存在极显著差异(P0.05)。另外,随着种植年限的增加,番茄茎、叶细胞壁果胶含量和PME活性随之升高:与种植2年相比,种植14年设施菜地番茄茎中果胶含量提高了104.51%,叶片果胶含量提高了127.45%;种植14年设施菜地番茄茎中PME活性提高了10.56%,叶片PME活性提高了9.39%。果胶含量及PME活性和细胞壁Cd累积量呈正相关。研究发现不同年限设施菜地土壤全Cd和有效Cd含量有所不同,影响着番茄不同器官果胶含量及PME活性,说明细胞壁果胶在缓解番茄Cd毒害中起着一定的作用。     

重金属Cd、Pb复合污染对植物生理生化和细胞结构影响的研究进展

我国受重金属污染的土地面积广大,因采矿等造成的环境和土壤重金属污染问题日趋严重。因金属矿床形成特点及开采方式单一等原因,造成Cd、Pb居于重金属复合污染前列。通过总结单一Cd、Pb污染对植物生理生化特征的影响以及Cd、Pb复合污染对植物生理生化及细胞结构的影响等研究进展,明晰土壤重金属Cd、Pb复合污染对植物影响和损害的研究热点,进而探明植物重金属胁迫的生理响应机制。     

锌对粳稻幼苗镉吸收转运特性的影响

采用水培实验,研究了镉胁迫下粳稻幼苗的生长发育特征及镉和锌的吸收转运特性。结果表明,施加1.2 mmol·L~(-1)及1.4mmol·L~(-1)锌能显著增加根尖数目和根系及地上部的生物量,并使根系中的镉积累量分别下降86.4%和97.5%,地上部镉积累量分别下降62.6%和73.3%。根系和地上部的镉主要分布在细胞壁(F1)和胞液(F3)中,细胞器(F2)中的镉含量很少,只占根系镉总量的5.4%和地上部镉总量的9.4%。锌降低了各亚细胞组分中镉的含量,提高了镉在F3中的分配比例。当锌使根系F3中的镉浓度降低到12.8 mg·kg~(-1)FW以下时,镉从根系F3中向地上部转运的比率显著增加,但转运量只有2.7μmol·L~(-1)Cd~(2+)(无锌添加)处理组的26.9%~46.1%。     

外源钙对镉胁迫下植物生长及耐镉机制研究

镉(Cd)是一种非必需且含有剧毒的重金属元素,经根系吸收、转运和积累对植物有很强的毒害作用。重金属通常不能被降解,易于通过食物链进行生物累积,从而对生态系统和人类健康构成长期威胁,因此应采取措施降低镉污染问题。钙(Ca)是参与各种植物生理过程所必需的大量营养素,如参与植物的生长发育,光合作用,细胞分裂等。由于Ca和Cd之间的化学相似性,Ca可以调节Cd诱导的植物生理代谢变化,因此研究Ca与Cd在植物体内的交互作用具有重要意义。近期研究表明,Ca作为一种外源物质,通过缓解生长抑制,调节重金属的转运和积累,改善光合作用,减轻氧化损伤,从而保护植物免受Cd胁迫。本文综述了钙在镉胁迫下对植物生长,重金属转运和积累,光合作用及氧化胁迫的影响。     

有机酸对Pb·Cd污染水稻植株的解毒作用

[目的]研究有机酸对Pb、Cd污染水稻植株的解毒作用,为处理农田Pb、Cd污染提供理论基础。[方法]统计受Pb、Cd、柠檬酸、酒石酸处理的水稻种子萌发率,及水稻植株根、茎叶干重,测定植株内蛋白质以及Pb、Cd含量的变化。[结果]当Cd浓度≤2mg/L,Pb浓度≤10mg/L时,有机酸对水稻种子的发芽率影响不大。柠檬酸可以减轻Pb对水稻的毒害,并能促使Pb从根部向地上部转移;而酒石酸可以减轻Cd对水稻的毒害,并有利于Cd从根向叶片输送。Pb、Cd复合处理条件下,Pb的存在促进水稻植株对Cd的吸收,Cd的存在可能抑制水稻植株对Pb的吸收。[结论]不同有机酸对Pb、Cd污染水稻植株具有不同的解毒作用。     

镉对紫茉莉叶片蛋白质·脯氨酸和抗氧化酶活性的影响

[目的]了解镉诱导的植物生理生化变化。[方法]采用盆栽试验,以氯化镉配制土壤镉含量分别为1、5、10、25、50、100 mg/kg干土,以不加镉处理作为对照,研究镉处理20 d对80 d龄紫茉莉叶片叶绿素、蛋白质、脯氨酸含量和抗氧化酶活性的影响。[结果]随着镉处理浓度的增加,紫茉莉叶片总叶绿素和蛋白质含量、硝酸还原酶活性降低,叶绿素a/b值和脯氨酸含量升高。过氧化物酶活性随着镉处理浓度的增加而增加,可作为指示重金属植物毒性的一种生物指标。在较低浓度镉处理下,抗氧化酶活性随镉处理浓度的增加而增加,谷胱甘肽还原酶和过氧化氢酶在25 mg/kg镉处理下活性最高,而超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶在50 mg/kg镉处理下活性最大,但在100 mg/kg镉处理下,这4种酶的活性都明显回落,过氧化氢酶活性甚至低于对照。[结论]抗氧化酶是紫茉莉抗氧化防御系统的重要组成部分,能有效降低氧化胁迫对植株造成的伤害。     

Cd胁迫对烤烟生理特性及积累特征的影响

通过盆栽试验研究了土壤中不同Cd浓度(0、3、6、10、30、60 mg/kg)对烤烟色素、丙二醛(MDA)、可溶性糖、游离脯氨酸(PRO)含量及Cd在烟株中积累特征的影响。结果表明:(1)随Cd浓度的增大,团棵期和现蕾期色素含量呈先增后降的趋势,采收期时则逐渐降低;Cd﹥10 mg/kg时,各生育时期色素含量都显著低于对照(P<0.05)。(2)随着Cd胁迫浓度的增加,烟株各部位Cd显著高于对照(P<0.05);团棵期Cd≤10 mg/kg和现蕾期Cd胁迫条件下的Cd含量大小是叶>根>茎,团棵期Cd>10 mg/kg和采收期Cd胁迫条件下的Cd含量大小是根>叶>茎;烤烟叶片中Cd含量大小顺序为下部叶>中部叶>上部叶。(3)生理指标敏感性总体表现为:总叶绿素(叶绿素a+b)>丙二醛>类胡萝卜素/可溶性糖>脯氨酸,其中各生育时期总叶绿素含量都与叶片镉含量显著负相关,是烤烟镉胁迫的理想生理指标。     

小白菜富集Cd能力及对土壤Cd污染修复的能力研究

采用盆栽土培试验方法,以小白菜为供试材料,研究了其吸收积累Cd能力的品种差异,探讨了小白菜对土壤Cd的净化能力。结果表明,所选4个品种中,植株Cd含量随Cd浓度增大而显著增加,吸Cd量也迅速增加。小白菜“翠宝”有相对较强的富Cd能力,呈现出相对较强的耐受性。相关分析显示,小白菜总吸Cd量与DTPA-Cd呈显著正相关。土壤Cd分析显示,种植小白菜可以减缓土壤Cd的固定,“翠宝”和其余供试品种间差异达到了显著水平,其对土壤Cd的净化率最高。     

镉胁迫下福美双对小麦幼苗镉积累及生理特征的影响

为探明Cd胁迫下喷施杀菌剂福美双对小麦幼苗Cd积累及生理特征的影响，本研究以常规冬小麦品种为供试作物，采用水培法，在不同浓度Cd胁迫下，于小麦苗期分别喷施高（400倍稀释液）、低（800倍稀释液）两个剂量的福美双制剂，研究福美双对小麦幼苗Cd积累、分布以及抗氧化系统和光合作用等生理特征的影响。结果显示：在Cd积累方面，施用福美双提高了小麦地上部Cd和S的含量，最高增幅分别为73.8%和151.2%。同一Cd浓度胁迫下，随着福美双施用剂量的提高，Cd在小麦亚细胞各器官中的含量增加，在细胞壁中的占比升高，在细胞可溶性组份中的占比减少； Cd由氯化钠提取态向乙醇提取态和水提取态转变。喷施福美双对麦苗地上部鲜质量和根系长度无显著影响。在光合作用方面，Cd胁迫下喷施福美双提高了小麦叶片光合速率、叶绿素a和叶绿素b含量，最高增幅分别为62.7%、36.0%和89.5%。在抗氧化作用方面，Cd胁迫下喷施福美双提高了小麦叶片MDA、H₂O₂和CAT含量，最高增幅分别为27.1%、123.6%和464.3%； SOD含量下降，最大降幅为20.1%。研究表明，施用福美双促进了小麦幼苗地上部Cd积累，提高了植株的光合作用，但降低了植株的抗氧化能力并加剧了Cd胁迫，高剂量条件下的施药效应更加显著，建议在镉污染麦田防治病害尽量不施用或少施用福美双。