金属抗性促生细菌Burkholderia sp.减缓玉米幼苗镉毒害和阻抗镉转运

为探明金属抗性促生细菌对减缓玉米镉毒害和阻抗镉转运的影响,本研究采用砂培试验向营养液中添加不同浓度重金属镉,研究接种镉抗性促生细菌YM3（Burkholderia sp.）对玉米苗干质量、生理指标、镉含量及金属转运基因表达情况的影响。结果表明,接种菌株YM3能促进玉米生长,且在镉胁迫环境中菌株促生效果更显著,使玉米根、茎、叶干质量分别增加9.09%~40.00%、63.33%~84.41%、48.50%~67.48%;接种处理玉米叶绿素总量增加1.70%~53.17%、根系活力增加7.40%~16.93%;游离脯氨酸降低3.04%~21.82%;当镉浓度为12 mg·L^-1时,丙二醛含量降低26.37%;接种菌株显著降低玉米地上部镉含量,使茎、叶镉含量分别降低13.64%~41.84%和17.85%~20.29%;q-PCR对金属转运相关基因HMA2、HMA3和Nramp5进行表达量的检测,结果表明接种菌株对重金属转运相关基因转录水平的表达调控受镉浓度影响。在0 mg·L^-1和8 mg·L^-1镉处理中,接菌处理HMA2、HMA3和Nramp5表达量在根中均表现为下调,在8 mg·L^-1和12 mg·L^-1镉处理中,接菌处理HMA2和Nramp5表达量在叶中均表现为下调。接菌处理通过不同程度影响基因HMA2、HMA3和Nramp5表达量来阻控玉米苗对镉的吸收转运。研究表明,在镉胁迫环境下接种镉抗性促生菌株Burkholderia sp.YM3能促进玉米苗生长,减缓玉米苗镉毒害,并阻控镉从根部向地上部转运,这对于玉米安全生产具有重要应用潜力。     

耐镉邻苯二甲酸二辛酯降解菌的筛选及特性研究

为获得既耐受重金属镉又能高效降解邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的微生物菌株,利用选择培养基从污染土壤中分离高效降解微生物,并对其菌种分类和降解特性进行分析。共筛选获得5株耐镉的DOP降解菌株,其中PD-2对DOP的降解效率最高,120 h后降解率可达93.1%。结合形态学特征和16S rDNA序列分析,鉴定该菌为生丝微菌属（Hyphomicrobium sp.）。菌株PD-2对液体培养基中DOP的降解依赖于其生物量的增加,其对DOP的作用浓度和耐镉浓度范围广,可高效降解100~800 mg·L^-1范围的DOP（降解率大于80%）,并在镉浓度0~600 mg·L^-1的培养基中生长良好。PD-2可利用邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸（PA）作为底物生长,底物种类范围广。添加PD-2到镉和DOP复合污染土壤中,其对DOP具有显著的降解作用,PD-2在镉和DOP复合污染土壤的修复方面具有潜在的应用价值。     

铅锌尾矿周边稻田土壤中耐镉细菌的分离筛选（英文）

微生物修复镉污染土壤具有广阔的应用前景。为进一步挖掘耐镉微生物资源,采集湖南某铅锌尾矿周边稻田土壤,通过富集培养、分离纯化和浓度梯度筛选,获得耐细菌镉菌株,通过对耐镉菌株进行生理生化特性及16S rDNA序列和系统发育分析鉴定菌株,并对耐镉菌株的耐镉能力、镉去除能力及对其他重金属的耐性能力进行了分析研究。结果表明,分离获得的6株耐镉菌株中3株能在Cd~(~(2+))浓度为700 mg/L的固体平板生长,菌株编号为KDT、KGJ、TU,经生理生化特性及16S rDNA序列分析判断均为假单胞菌属(Pseudomonas sps.)。生长曲线测定结果表明,3个菌株在Cd~(2+)浓度大于250 mg/L时生长受到了一定程度的抑制,延迟期时间也随着浓度的增加而延长,其中菌株TU耐镉能力最强;菌株TU对3种重金属耐性能力顺序为Cd~(2+)> Zn~(2+)> Pb~(2+);Cd~(2+)浓度为150 mg/L条件下,3个菌株KDT、KGJ和TU均具有较高的镉去除能力,镉去除量分别为7.596 mg/g、12.237 mg/g和36.926 mg/g;3种菌都有较好的耐镉能力和镉处理能力,为镉污染稻田土壤的生物修复提供了宝贵的生物资源。     

耐镉细菌菌株的分离及其吸附镉机理研究

从重金属镉污染稻田土壤中筛选到两株对镉具有较强耐性的细菌菌株LCd1和LCd2。通过形态学观察、常规生理生化鉴定以及16S rDNA同源性分析,菌株LCd1和LCd2分别被鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)。这两株菌株分别在LB固体培养基上耐受400 mg·L^-1和300 mg·L^-1 的Cd²⁺,在LB液体培养基中耐受80 mg·L^-1和50 mg·L^-1的Cd²⁺。设计实验研究了两株菌株对7种重金属离子的吸附情况,结果显示两株菌都对铅和镉有较高的吸附率,对重金属Cr、Cu、Mn、Ni和Zn的吸附情况则不同,表明两株菌对不同重金属的耐性机制可能存在差异。利用扫描电镜观察发现,与未处理的菌株相比,镉处理菌体表面粗糙,出现不规则凸起,有大量沉淀物聚集,说明胞外沉淀可能是菌株吸附重金属的一个重要途径。进一步通过红外光谱研究了两菌株积累镉及多种重金属离子前后细胞壁表面化学基团的变化情况,结果发现两株菌可能由于本身性质不同,其细胞壁上参与镉及多种重金属吸附的基团不尽相同。     

外源硒和耐硒细菌对镉胁迫下水稻生长、生理和硒镉积累的影响

镉是我国农田土壤中毒性最强和最普遍的污染物之一。硒镉间的拮抗作用已被大量研究所证实，但硒的施用量和耐硒细菌对植物硒镉积累的影响尚不明确。本文通过盆栽试验，研究了添加外源硒和接种耐硒细菌Lysinibacillus macrolides DS15菌株对镉胁迫下水稻的生长、生理代谢以及硒镉含量的影响。研究表明，外源硒使水稻株高显著增加，促进了水稻对硒的积累，降低了超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）活性。与对照相比，低硒（0.5 mg·kg^-1 Na₂SeO₃）和高硒处理（2.0 mg·kg^-1 Na₂SeO₃）使水稻根际土壤有效镉含量分别下降了32.24%和9.43%，并减少了水稻地上部分对镉的积累和镉向地上部的运输。低硒处理对土壤中镉的钝化以及对镉胁迫的缓解作用均显著优于高硒处理。与对照相比，不接种L.macroides时高硒处理反而造成水稻镉含量显著增加。接种L.macroides使水稻生物量增加了1.79倍，降低了水稻的硒含量，使SOD和CAT活性升高，根际土壤有效镉含量下降了18.46%，降低了水稻对镉的积累和运输。外源硒和接种L.macroides的交互作用对水稻硒、镉积累和运输均有显著影响，低硒、接种处理可以降低水稻镉含量，而高硒、接种处理可减少镉向地上部分的运输。研究表明，适量的硒和接种DS15可以降低土壤中镉的有效性，减少水稻对镉的积累和运输。     

施硒对不同镉污染土壤当季及后茬水稻镉吸收转运的影响

为探讨施硒对当季和后茬水稻镉吸收转运的影响,本研究选取基本性质相似的中、重度镉污染稻田土壤为对象,采取盆栽试验的方法,研究不同施硒量（0.5、1.0、2.0、4.0 mg·kg^-1）对当季及后茬水稻各部位镉与硒含量的影响,并探讨其作用机理。结果表明：中度镉污染稻田土壤仅施硒2.0 mg·kg^-1处理使当季稻米镉含量降低28.6%（P<0.05）;施硒对重度镉污染土壤当季稻米镉含量均有降低作用,其中施硒1.0 mg·kg^-1处理的降镉效果显著,镉含量降低36.1%（P<0.05）;施硒处理使两种土壤后茬稻米镉含量显著降低30.9%~50.7%（P<0.05）。适量施硒（1.0、2.0 mg·kg^-1）使当季水稻镉TF_茎/根降低21.5%~28.3%（P<0.05）,而对后茬水稻镉转运则无显著影响。中、重度镉污染土壤施硒,可增加当季和后茬水稻植株各部位硒含量,硒含量增幅随施硒量增加而增加。稻米镉富集系数随稻米硒含量增加呈自然对数降低（P<0.05）。中度镉污染土壤施硒0.5 mg·kg^-1、重度镉污染土壤施硒≤1.0 mg·kg^-1时,当季和后茬稻米硒含量均低于1.0 mg·kg^-1。研究表明,施硒可通过降低水稻镉吸收而有效降低后茬稻米镉含量,但适宜的施硒量仍需田间验证确定。     

耐镉菌株N-17的分离、鉴定及其强化印度芥菜富集土壤镉的潜力

从镉污染稻田土壤中分离到一株兼具活化碳酸镉、分泌铁载体和固氮能力的耐镉菌株N-17,结合菌体形态、生理生化及16S rDNA分析,初步鉴定其为伯克氏菌属。将其用于强化印度芥菜修复镉污染土壤,盆栽试验结果表明,该菌株能增加污染土壤中可交换态镉的含量,与对照相比,接种该菌后,印度芥菜的生物量提高了9.41%,株高增加了20.2%,地上部和地下部镉含量分别比对照提高了49%和67%。     

不同肥源、施氮量对土壤-作物系统中铬、镉含量的影响

外源有害重金属是造成土壤-作物系统污染的重要渠道, 采用田间试验方法, 研究了不同施肥条件下土壤和作物中重金属镉、铬的含量状况, 分析了土壤-植物系统中重金属镉、铬的富集特征。结果表明, 施肥易造成表层土壤中重金属的累积, 重金属镉富集效果明显。化肥处理下, 土壤镉的生物有效性提高, 显著增加白菜对镉的吸收富集, 与对照相比, 过量施肥(N1)、常规施肥(N2)、减量施肥(N3)处理下白菜中镉含量分别提高59.7%、41.1%和40.3%(P<0.05), 过量施肥(N1)处理下, 白菜中镉含量接近食品安全国家标准的限量要求(0.2 mg·kg^-1)。施用有机肥可以显著降低白菜对镉的吸收(P<0.05), 单施有机肥(N6)处理效果更为显著, 镉含量比对照降低了36.3%(P<0.05), 比有机肥配施磷钾肥(N4)和有机-无机肥混施(N5)处理也显著降低了41.9%和38.8%(P<0.05)。施肥同样造成表层土壤重金属铬的富集, 随着化肥施用量的增加, 白菜对铬的吸收富集也显著增加, 同样, 过量施肥(N1)处理下, 白菜中铬含量接近食品安全国家标准的限量要求(0.5 mg·kg^-1)。有机肥的施用可以调节土壤pH值, 抑制白菜对重金属的吸收, 对镉的抑制效果要好于铬。有机肥、化肥具有不同的供肥特征和理化性质, 根据需求合理配施, 方可达到合理供肥和保护环境的双重效益。     

1株芬芳镰刀菌的筛选鉴定及其提硒降镉效应

为解决农作物硒镉共积累难题,采用选择性培养基从高硒镉背景值的植物根际土壤（土壤硒总含量50.187 mg/kg,土壤镉总含量50.311 mg/kg）中分离、筛选获得了1株功能真菌,经鉴定为芬芳镰刀菌（Fusarium redolens）,利用土壤模拟试验和盆栽试验测定土壤中有效硒、有效镉的变化和植物可食用部位Se含量、Cd含量,根据硒/镉富集和转运系数来评价真菌活硒抑镉的效果。土壤模拟试验结果显示,接种真菌后,活硒率与培养时间呈正相关,抑镉率与之相反;活硒率在第5天达到最高,为60.9%;抑镉率在第3天最高,为41.2%,第5天最低,为27.3%。盆栽试验结果显示,添加10⁸ cfu/mL真菌,土壤pH值比对照显著降低了0.35个单位;对碎米荠幼苗生长无不良影响,平均株高为7.4 cm,平均根长为9.6 cm,平均生物量为2.9 g,均高于对照;土壤中有效硒的含量显著提高,活硒率最高达到24.8%,而有效镉的含量显著降低,抑镉率达到24.7%;碎米荠地上/地下部分总硒含量分别增加25.6%和36.8%,总镉地上/地下部分含量分别降低32.7%和11.6%。结果表明,真菌对天然高硒镉背景值土壤具有活硒抑镉能力,且添加浓度为10⁸ cfu/mL时效果最好,有助于碎米荠的富硒降镉。     

水稻营养器官镉积累特性对稻米镉含量的影响

为了明确水稻营养器官对镉的拦截作用,对3个水稻基因型关键器官的镉积累特性进行了比较研究。盆栽试验结果表明：高镉积累型水稻T优705茎基部（蘖节）、穗轴和籽粒的镉含量及穗轴向籽粒转运镉的比例显著高于低镉积累型水稻朝阳1号B和湘早籼24。稻穗在含镉0.9~4.5 μmol·L^-1的Hoagland营养液中灌浆时,T优705籽粒基部拦截镉的能力最弱,稻米镉含量（y）和穗轴中的镉含量（x）呈显著线性相关（y=ax+b）,穗轴中的镉含量每增加1.0 mg,朝阳1号B、湘早籼24和T优705稻米中的镉含量分别增加0.01、0.11 mg和0.14 mg。在0.9~18.0 μmol·L^-1的镉溶液中,进入离体叶片的镉离子数量直接决定着叶绿素的衰减速率,镉含量每增加1.0 mg,朝阳1号B和湘早籼24的叶绿素含量降低0.02 mg左右,而T优705的叶绿素含量只降低0.01 mg。在相同的镉胁迫环境中,T优705离体叶片的氧化损伤程度较轻,释放的O₂^-和H₂O₂数量显著少于朝阳1号B和湘早籼24。这些结果表明,低镉积累型水稻籽粒基部对镉的拦截能力强,叶片耐镉性差,而高镉积累型水稻籽粒基部对镉的拦截能力弱,叶片耐镉性强;离体稻穗的镉转运特性和离体叶片的耐镉能力可以作为快速筛选低镉积累水稻品种的重要依据。     

顺天降镉剂对降低稻米中镉含量的效果研究

通过叶面喷施顺天降镉剂,分别采用田间小区试验和大田对比试验,研究其对降低稻米中镉含量的效果。试验结果表明,通过叶面喷施顺天降镉剂的水稻精米中镉含量明显降低,小区对比试验早稻降低27.3%,晚稻降低40.3%;大田示范早稻春优84和晚稻五优华占分别下降12.1%和18.6%。通过对晚稻小区的测产,喷施顺天降镉剂还可以小幅度增加水稻产量,增幅为7.1%。     

不同程度镉污染对棉花生长和镉富集特征的影响

【目的】研究不同程度镉污染土壤下棉花生长和镉富集的特征。【方法】采用盆栽模拟方法,添加外源镉,分析棉花种植后土壤pH和镉含量的变化,以及镉胁迫对棉花生长和镉积累量的影响。【结果】棉花根系具有酸化作用,使其根际土壤pH下降,随镉胁迫浓度的增加,酸化受到抑制,土壤有效态镉含量随之显著降低。棉花株高和地上部生物量随镉浓度增加逐渐降低,根系则相反。棉花各器官镉含量、转移系数与积累量随镉浓度的增加显著升高。在不同镉胁迫下,棉花根系镉富集系数均>1。在10 mg/kg镉胁迫下茎、叶和蕾富集系数分别达到0.98、0.33和0.63;镉富集量分别为74.01、39.5和98.623 μg/盆,表现出较强的积累能力。【结论】在镉胁迫下棉花根系生物量增加,地上部生物量降低,随镉浓度的增加,棉花镉积累量增大,在5和10 mg/kg镉胁迫下棉花地上部镉积累量显著高于地下部。     

甜高粱对镉胁迫的生理生化响应及镉富集研究

为阐明镉胁迫对甜高粱生理生化指标的影响以及镉富集特征,以辽甜1号为研究材料,采用5种不同浓度镉溶液(0、50、100、200、300 μmol·L^-1)模拟胁迫环境,测定并分析了镉胁迫下幼苗的生长指标、抗氧化酶活性、同工酶、光合参数、荧光参数、光响应曲线及镉富集率的变化。结果表明：①镉胁迫下,甜高粱鲜重、株高、地上部及地下部干重显著降低。②伴随胁迫浓度的增加,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)先升高后降低,过氧化物酶(peroxidase,POD)活性显著升高,过氧化氢酶(catalase,CAT)活性显著降低,抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)先降低后升高再降低。胁迫早期SOD、POD酶谱多条带伴随胁迫浓度的增加而加深,出现了新的S2、P2条带;而CAT、APX酶谱无新的条带出现。③镉胁迫下叶片叶绿素含量,净光合速率、气孔导度、和蒸腾速率、叶片原初光能转化效率、光合电子传递量子效率、光化学淬灭系数,最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、光饱和点显著降低,而胞间CO₂浓度、非光化学淬灭系数、光补偿点则升高。④伴随胁迫浓度的增加,地上部、地下部的镉浓度升高,而地上部、地下部及单株富集率降低。因此,镉胁迫是通过抑制甜高粱的光合作用而使其生物量降低;甜高粱通过调控其抗氧化酶基因表达以维持其细胞正常代谢;低浓度镉胁迫有利于甜高粱富集镉,高浓度镉胁迫使甜高粱不可逆损伤,生物量降低,导致甜高粱对镉的富集率下降。     

镉胁迫对3种植物生长及镉吸收和积累的影响

[目的]研究镉胁迫对作物生长及富集特性的影响,探寻更适宜修复镉污染的植物.[方法]设计水培试验,以德高小白菜、新陆早42号棉花、野生龙葵为供试材料,人工模拟不同浓度镉胁迫条件,测定不同浓度镉胁迫下3种植物生长、镉吸收与积累.[结果](1)镉胁迫下,棉花株高生长显著受到抑制;随镉胁迫浓度的增加,龙葵及棉花生物量下降尤为显...     

镉胁迫对不同品种烟草生长发育和镉吸收规律的影响

【目的】探讨不同品种烟草对镉（Cd）胁迫的响应，深入了解Cd对烟草的毒害作用，为烟草Cd污染防控提供理论依据。【方法】以10个烟草品种为试材，在不同浓度外源镉胁迫条件下，采用盆栽法测定各烟草品种农艺性状、生理生化指标及镉含量。【结果】镉胁迫对部分烟草品种作用为低促高抑，其他品种表现为抑制作用，其中‘中烟100’和‘豫烟10号’对镉胁迫较敏感，在高、低镉胁迫下生物量降幅均较高，‘中烟100’分别为29.98%、29.94%，‘豫烟10号’分别为22.16%、28.39%；随着镉浓度的升高，烟草叶片叶绿素含量、净光合速率Pn、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr整体呈现降低趋势，SOD活性、POD活性、MDA含量、游离脯氨酸含量整体呈增加趋势。烟草各器官镉含量随着镉浓度的升高而增加，表现为叶>茎>根，整个生育期中，镉含量呈现先增加后降低的趋势，在旺长期达到最高值，其中‘中烟100’、‘豫烟10号’和‘豫烟13’叶片镉含量显著高于其他品种，在3 mg/kg镉浓度下‘豫烟10号’叶部镉含量最高、为60.27 mg/kg，‘云烟87’和‘K326’的镉含量较低、分别为38.88、39.23 m...     

Cd Zn处理对烤烟生长和烟株Cd含量的影响

烤烟(Nicotiana tabacumL.)吸Cd能力较强,人们通过吸烟可吸入大量的Cd,对健康造成一定的危害。本试验采用室内盆栽方法,研究了不同浓度Cd(0、1、3、5、10mg·kg-1)和Zn(0、100mg·kg-1)处理对烤烟生长以及体内Cd、Zn含量的影响。结果表明,在没有加Cd的处理,烤烟上部叶、中部叶和下部叶含有一定浓度的Cd,说明烤烟具有较强的吸收和累积Cd的能力。烤烟叶片叶绿素a、叶绿素b、生物量随土壤Cd加入量的增加而显著下降,但Cd加入量为1mg·kg-1的处理与对照相比差异不大;Zn处理可缓解Cd处理造成的毒害,增加烟株的生物量,减少了烟株不同部位Cd的浓度。Cd在烤烟体内各器官中的累积量随土壤Cd浓度的增高而增大,且体内各器官Cd含量次序为:叶>根>茎;在不同部位叶的含量顺序为:下叶>中叶>上叶。从结果中可以看出,Zn抑制了Cd对烤烟的作用,从而可以通过在土壤中施加适量锌肥的措施,来降低烤烟对Cd的吸收和烟叶中Cd含量,从而减少其危害。     

含Cd磷肥不同施用量对水稻产量及Cd累积的影响

采用2年大田试验,研究低镉(Cd)磷肥不同施用量对水稻产量及地上部Cd累积的影响。结果表明,施低Cd磷肥显著增加水稻稻谷和稻秆产量,但不同施磷量间稻谷产量差异不显著。随施磷量的增加,稻谷Cd含量呈先增加后下降的趋势,但均在国家粮食卫生控制标准0.2 mg·kg-1规定内。当施磷(P2O5)量为63 kg·hm-2时,稻谷Cd含量及稻谷、茎叶和地上部Cd累积量最高,显著高于对照;但施磷量增至252 kg·hm-2时,稻谷Cd含量与对照相当,而茎叶Cd含量显著下降。水稻对磷肥中Cd的吸收率随施磷量的增加而显著下降。当施磷量低于81 kg·hm-2时,水稻地上部对磷肥中Cd的吸收率超过100%。指数回归方程表明,随磷肥进入土壤的Cd含量基本被水稻地上部完全吸收时的磷肥施用量早、晚稻分别为116.6、174.6 kg·hm-2。因此,生产上按当前适宜施磷量施用,既能兼顾水稻产量,又能保障稻谷和土壤生态安全。     

Soil Cadmium Regulates Antioxidases in Sorghum

The regulatory mechanism of soil cadmium （Cd） on antioxidases in sorghum was studied using 3 sorghum species viz., sweet sorghum [Sorghum bicolor （L.）] Moench. cv. Hunnigreen, sorghum hybrid sudangrass （Sorghum bicolor × S. sudanense, cv. Everlush） and sudangrass [Sorghum sudanense （Piper） Stapf cv. Xinjiang]. The results showed that low concentrations of Cd^2＋ （410 mg kg-0 induced the activities of 4 antioxidases in leaves of the 3 species of sorghum, but high Cd^2＋ concentrations （≥ 50 mg kg-0 significantly reduced the activities of all the four antioxidases. The glutathione （GSH） contents in leaves of the 3 species of sorghum correlated positively with the Cd^2＋ concentrations. The maximum antioxidase activities were observed at the elongation stage of sorghum during the whole growth period.     

基质镉含量对桃树镉分布和几项生化指标的影响

以“大久保（Okubo）”和“丽春（Lichun）”桃（Prunus Persica．（L．）Batsch．）为试材,研究了镉胁迫下树体中镉的分布和功能叶中几种生理生化指标的变化,包括品种间镉含量、叶绿素含量、叶内质膜过氧化产物（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、叶内可溶性糖和细胞膜透性等。结果表明,两品种叶绿素、可溶性糖含量、细胞膜透性均表现出先显著升高,随后又显著下降,在镉含量达100mg／kg时细胞膜透性又显著升高;MDA,SOD含量显著升高。     

甘蔗耐镉性初探

以盆栽试验初步研究甘蔗抗镉(Cd)污染性能。结果表明:当土壤Cd含量不超过0.53mg/kg时,对甘蔗产量影响不大;随着土壤Cd含量的提高,甘蔗受害程度加重,影响了糖分的合成及产量的构成,使甘蔗产量急剧下降,蔗糖分降低。甘蔗各部分对Cd的富集能力不同,根系的Cd含量最高,蔗汁中Cd含量最低,因此甘蔗适于在轻度Cd污染的农田种植。