用gfp报告基因检测土壤中Cu2+对饭豆根瘤菌生物毒性的研究

利用绿色荧光蛋白基因gfp标记研究了土壤中Cu2+胁迫对饭豆(Vigna umbellate L.)根瘤菌JMC1402G腐生存活和共生固氮能力的影响.研究结果表明在液体培养条件下,向培养基加入1μg/mL的Cu2+时,JMC1402G的生长受到轻微抑制;当Cu2+浓度达到5μg/mL和7 μg/mL时,JMC1402G的生长受到严重抑制;当Cu2+浓度达到10μg/mL时,JMC1402G已不能生长.在灭菌土壤中Cu2+添加量小于200 mg/kg时,JMC1402G数量在37 d内能保持在1.74×105cfu/g以上,当土壤中Cu2+添加量达到500 mg/kg时,在接种后第2天其数量已降至102cfu/g以下.在未灭菌土壤中,当Cu2+添加量在0～80 mg/kg范围内时,JMC1402G的数量在接种后23 d已由108cfu/g降至104～105cfu/g,随着Cu2+添加量的进一步增大,其菌数迅速下降到104 cfu/g以下.饭豆盆栽试验结果表明Cu2+添加量在0～80 mg/kg范围内对JMC1402G共生固氮的影响并不大,当土壤中Cu2+添加量达到120 mg/kg时,对JMC1402G产生较明显的生理毒性,当Cu2+添加量达到300mg/kg时,JMC1402G失去结瘤能力.     

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。     

土壤施锌对不同镉浓度下玉米吸收积累镉的影响

采用盆栽试验研究了土壤施Zn量对不同Cd浓度下2种基因型玉米吉单209、长单374吸收积累Cd的影响。结果表明,土壤添加Cd浓度由6mg·kg-1增加到20mg·kg-1,2种基因型玉米地上生物量显著降低(P=0.016)。Cd6mg·kg-1处理时土壤施Zn提高了玉米生物量,Cd20mg·kg-1处理施Zn240mg·kg-1对生物量有所抑制。随添加Cd浓度的升高,2种基因型玉米植株对Cd的吸收呈线性增加。土壤施Zn降低了玉米植株中的Cd含量,2个品种玉米植株Cd含量在80或160mg·kg-1Zn时达到最低值(P<0.05)。添加Cd含量由6mg·kg-1增加到20mg·kg-1,土壤施Zn使地上部Cd含量降低幅度增加,而使根系的降低幅度减小。土壤外源Cd浓度的升高促进了2种基因型玉米地上部分的Zn含量。     

模拟镉胁迫生长土壤环境中龙葵的抗逆生理

实验室内模拟土壤中镉(Cd)不同质量分数(0、5、10、25、50、100、200 mg·kg-1)胁迫龙葵生长,测量超富集Cd龙葵生物量及叶片中的部分抗逆指标的变化情况。结果表明:在容器模拟180 d后,土壤中Cd质量分数低于50 mg·kg-1时,龙葵的生物量与对照无差异;土壤中Cd质量分数为200 mg·kg-1时,龙葵生物量与对照比,差异极显著。长期Cd胁迫,土壤中Cd质量分数为200 mg·kg-1时,丙二醛质量分数最高;脯氨酸质量分数,随着Cd质量分数增高,呈现先上升后下降趋势,峰值出现在Cd质量分数为50、100 mg·kg-1间。超氧化物歧化酶活性,随着土壤中Cd质量分数增加,呈现不规则状态。在土壤中Cd质量分数为50、100、200 mg·kg-1的胁迫下,过氧化物酶活性显著增高。过氧化氢酶的活力,随土壤中Cd质量分数增加,大致呈现先升高后下降趋势,峰值出现在土壤中Cd质量分数为25 mg·kg-1时。龙葵在土壤中Cd质量分数一定范围内,抗逆性强,潜在的增加植物组织吸附Cd的能力。     

垂序商陆对Cd胁迫的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验研究了垂序商陆(Phytolacca americana L.)在Cd胁迫下的生长响应和富集特征.试验表明,Cd处理浓度≤50 mg·kg-1时,垂序商陆根系的长度和生物量均随处理浓度升高而增加,随Cd处理浓度增加根系长度和生物量逐渐减小.Cd处理下植株株高和地上部生物量均大于对照,且分别在20、50 mg·kg-1处理下达到最大.垂序商陆根、茎、叶Cd含量都在130 mg·kg-1的处理时达到最高,分别为60.44、37.74和116.93 mg·kg-1.植株根部和地上部Cd的最大累积量分别为86.86和170.91 μg·plant-1.Cd富集系数和迁移系数分别为0.42 ～0.55和0.44～1.54,且都在Cd浓度80 mg·kg -时达到最大.因此,垂序商陆可用于Cd污染土壤的修复.     

硅对外源镉在水稻籽实中积累及水稻产量的影响

以水稻土为供试土壤,进行室外盆栽试验,采用二元二次正交回归组合设计方法,研究硅酸钠对Cd污染水稻土中水稻产量和糙米中Cd含量的影响.结果表明:外源镉施入量分别为7.6mg·kg-1和8mg·kg-1时,水稻糙米中镉含量相对较高,分别为0.3mg·kg-1和0.27mg·kg-1;本试验范围内,当硅酸钠施入量为2.23g·kg-1,外源镉添加量为2.4mg·kg-1时,硅酸钠对镉在水稻籽实中积累和水稻产量的改良效果最佳.     

土壤外源Cd胁迫对小麦幼苗生长自由基代谢及抗氧化酶活性的影响

通过盆栽试验研究了土壤外源Cd污染胁迫对小麦幼苗生长、Cd吸收、自由基代谢及抗氧化酶活性的影响.结果表明,土壤Cd含量在0～33mg·kg-1范围内,小麦未产生明显的毒害症状,且Cd含量低于3.3mg·kg-1时促进小麦生长;随着土壤外源Cd浓度的增加,小麦根系和叶片Cd含量显著增加.电子顺磁共振(EPR)研究结果显示,小麦叶片自由基水平高于根系,且随Cd浓度的变化,叶片自由基响应比根系更敏感;与对照相比,Cd浓度低于3.3 mg·kg-1时,Cd处理使小麦叶片自由基水平降低,高浓度的Cd处理(≥3.3 mg·kg-1),则使小麦叶片自由基水平升高.叶片SOD、CAT、POD、APX等抗氧化酶在低于3.3 mg·kg-1的Cd处理时,没有明显变化,但更高浓度的Cd处理则诱导酶活性升高,表明氧化胁迫程度增加.综合生物量、自由基变化及抗氧化酶的响应结果,初步确定土壤外源Cd对小麦幼苗的毒性临界点在3.3～10 mg·kg-1之间.     

外源Cd胁迫对不同类型土壤中蔬菜生长的影响及其残留效应

采用盆栽试验,通过在3种理化性质不同的土壤中添加不同浓度的Cd,研究了Cd对白菜、萝卜等蔬菜生长的影响及其残留效应。结果表明,Cd添加浓度为0～1.5mg·kg-1土范围内,3种土壤中蔬菜的残留量与土壤添加量均呈良好的相关性。在上述添加量范围内,白菜、萝卜没有明显的减产现象,但在高浓度区蔬菜中含Cd量已超过食品限量安全值。对于试验的3种土壤,白菜、萝卜Cd残留水平分别为湖南红壤>河南潮土>吉林黑土。依据食品限量安全值与相关方程确定的3种土壤的临界含量分别为湖南红壤为0.21mg·kg-1(白菜)、0.19mg·kg-1(萝卜),河南潮土为0.97mg·kg-1(白菜)、0.93mg·kg-1(萝卜),吉林黑土为1.08mg·kg-1(白菜)、1.08mg·kg-1(萝卜)。     

矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊生长及Cd吸收影响

采用盆栽试验研究了不同土壤施Cd水平(0.20,50mg·kg-1)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊生长、根系侵染率及Cd吸收的影响.结果表明:接种丛枝菌根真菌可以显著提高万寿菊的根系侵染率与植株生物量,尤其在50mg·kg-1施Cd水平下,对照处理根系侵染率与植株生物量受到明显抑制时,接种丛枝菌根真菌较对照分别提高了35.4%和228.2%;除对照处理在50mg·kg-1施Cd水平下因植株生长受到抑制而显著降低了Cd吸收量外,土壤施Cd几乎增加了所有处理植株Cd浓度和吸Cd量.同一施Cd水平下(Cd20mg·kg-1、Cd50mg·kg-1),接种处理植株Cd浓度显著低于对照处理,而Cd吸收量则显著高于相应对照.土壤Cd情况下,万寿菊增加了Cd向地上部分的运转.     

施肥对Cd胁迫下小白菜生理生化特性和生物累积的影响

采用土培盆栽试验研究了在施化肥和有机肥的条件下,不同浓度Cd胁迫对小白菜生理生化特性及生物累积效应的影响。结果表明,在施肥的条件下,土壤中添加0~25 mg.kg-1的外源Cd时,小白菜生物量表现为Cd低浓度处理(≤5 mg.kg-1)时升高,高浓度处理(≥10 mg.kg-1)时降低的趋势;叶绿素含量也表现出低浓度(≤10 mg.kg-1)处理升高,高浓度(≥25 mg.kg-1)处理降低的趋势;Vc含量随Cd处理浓度的增大逐渐下降;MDA含量及Cd在小白菜体内的累积量与Cd处理浓度正相关,且根部Cd的累积量高于地上部。与化肥相比,有机肥在一定程度上可以缓解Cd对小白菜生物量、叶绿素、Vc、膜结构破坏等的毒害作用,降低土壤中Cd的生物有效性,因为施有机肥条件下小白菜对镉的吸收率较低。关于有机肥对Cd胁迫的缓解机理还需进一步研究。