微塑料与镉及其复合对小麦种子发芽的影响

为了解微塑料与镉单一及其复合污染对水培小麦发芽和幼苗生长的影响,选取农业土壤中普遍存在的两种微塑料[聚苯乙烯（mPS）和聚氯乙烯（mPVC）,0、100、500 mg·L^-1和1 000 mg·L^-1]、重金属镉（Cd,0、2、10 mg·L^-1和50 mg·L^-1）和小麦种子为试验对象进行种子发芽试验。结果表明：单一微塑料污染下,mPS和mPVC对小麦种子发芽率的影响总体表现为低浓度促进、中高浓度抑制,其中mPVC对小麦种子的发芽指数、发芽势、平均发芽速度均有促进作用,mPS对小麦的生物量有促进作用;单一镉胁迫对小麦种子发芽率的影响基本表现为低浓度（2 mg·L^-1）促进发芽,中高浓度（10 mg·L^-1和50 mg·L^-1）抑制发芽,对小麦芽与根的影响基本表现为低促高抑的规律。微塑料和镉复合污染试验中,与对照组相比,低浓度镉（2 mg·L^-1）-微塑料复合污染抑制小麦种子发芽,其余复合污染几乎对小麦种子的发芽无影响;而低浓度的mPVC与镉复合对小麦种子发芽指数、活力指数、平均发芽速度、根芽的生长和含水率等起协同作用。研究表明,与单一污染处理相比,微塑料-镉复合污染对小麦种子发芽势、活力指数、芽长和生物量的影响基本表现为拮抗作用,即两者复合在一定程度上降低了单一污染物的毒性。     

伯克氏菌对水稻种子萌发及初生幼苗耐镉性的影响

在无菌条件下研究了伯克氏菌对镉胁迫下水稻种子萌发及初生幼苗耐镉性的影响。结果表明:伯克氏菌D54能在含500mg·L^-1Cd的培养基中正常生长,显示出极强的耐镉能力。在50 mg·L^-1的镉胁迫下,接种伯克氏菌能显著提高水稻种子的萌发率,但在其他镉处理下,接种伯克氏菌对种子萌发无显著影响。接种伯克氏菌对水稻种子的发芽指数没有影响,但在10 mg·L^-1Cd处理下,接种伯克氏菌能显著提高水稻种子的活力指数和初生幼苗的根长、根表面积、根尖总数和耐性系数。接种伯克氏菌对初生幼苗的芽鲜重无影响,但能显著提高根鲜重。在50 mg·L^-1和100 mg·Lz^-1的高浓度镉处理下,接种伯克氏菌对根系生长没有影响。     

微塑料与铅复合污染对水稻幼苗根系生长和氧化应激的影响

为探讨聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）、铅（Pb）及其复合污染对水稻幼苗根系生长和氧化应激的影响,研究了水稻幼苗分别暴露于10~40 mg·L^-1 PS-MPs、20 μmol·L^-1 Pb及其复合溶液后根长、根系生物量、氧化损伤、抗氧化酶活性和Pb含量的变化。结果表明,与空白对照比较,PS-MPs处理降低了水稻幼苗的鲜质量、干质量和根长,显著诱导了丙二醛（MDA）和超氧自由基（O₂^-·）的产生以及根尖细胞坏死,还不同程度提高了根部超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性。与Pb单一处理比较,10~20 mg·L^-1 PS-MPs+Pb减少了根部对Pb的吸收累积,增加了根长和鲜质量,降低了MDA和O₂^-·产物,减轻了根尖细胞的氧化损伤,而40 mg·L^-1 PS-MPs+Pb则增加了Pb含量,降低了根长和鲜质量,促进了MDA和O₂^-·的积累,并加剧了根尖细胞的坏死。另外,高浓度PS-MPs+Pb还降低了SOD和过氧化氢酶（CAT）活性,同时提高了愈创木酚过氧化物酶（POD）活性。研究表明,PSMPs诱导了水稻幼苗根系的氧化损伤并抑制其生长;低浓度PS-MPs能够缓解Pb对水稻幼苗根系的氧化胁迫,而高浓度PS-MPs则可能与Pb产生了协同作用,加剧了Pb对水稻根系的氧化损伤。     

钒胁迫对紫花苜蓿生长及钒积累与转移的影响

为探讨钒（V）胁迫下紫花苜蓿的生长响应及钒积累与转移特征,采用室内水培试验,设置不同浓度（0、0.1、0.5、2.0、4.0、10.0 mg·L^-1 V）含钒营养液,研究了各浓度钒胁迫下紫花苜蓿株高、根长、叶绿体色素、光合气体参数、叶片膜脂过氧化程度及细胞膜透性、生物量、各组织钒浓度、钒转移系数（TF）和冠层、根系、整株钒提取量及冠层、根系钒提取量占总提取量百分比,以期为通过紫花苜蓿修复钒环境污染提供理论依据。结果表明,低浓度钒（0.1 mg·L^-1 V）处理时根长、叶绿体色素（叶绿素a、b及类胡萝卜素）含量、叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）及生物量均有增加但不明显（P>0.05）。相反,高浓度钒（≥4.0 mg·L^-1 V）显著降低了株高、根长、叶绿体色素、Tr、Gs、Pn及生物量,同时叶片膜脂过氧化程度及膜透性显著增大（P<0.05）。与对照相比,根长在≥0.5 mg·L^-1 V时显著减小;2.0 mg·L^-1 V时冠层及总干物质量显著降低（P<0.05）,但0.5 mg·L^-1 V和2.0 mg·L^-1 V时株高、叶绿体色素、光合气体参数、叶片膜脂过氧化程度及膜透性均无明显变化（P>0.05）。对照组各器官钒浓度为叶>根>茎,而钒处理组为根>茎>叶,根系是紫花苜蓿贮存钒的主要部位。TF随钒浓度的增加先降低后略有升高。每盆植株冠层钒提取量在4.0 mg·L^-1 V时最大,为0.546 4 mg。尽管在≥4.0 mg·L^-1 V时植株生长显著受抑制,但根系、冠层及整株钒提取量较≤2.0 mg·L^-1 V处理显著增大。研究表明,紫花苜蓿具有相对较强的抗钒胁迫能力,具有一定的修复钒环境污染的潜能。     

镧(La3+)对盐胁迫下小麦幼苗活性氧代谢的影响

为了合理利用稀土微肥及探索镧对小麦抗盐性影响的作用机制,采用溶液培养法,研究镧（La³⁺）对盐胁迫下小麦种子萌发特性及幼苗活性氧代谢的影响。结果表明：9 g·L^-1 NaCl盐胁迫下小麦种子萌发被显著抑制,其发芽率、发芽势、发芽指数、根数、根长和芽长降低;小麦幼苗O^-2产生速率、H²O²含量和膜损伤产物MDA含量增加,活性氧清除系统（SOD、CAT、POD）活性增强。用9 g·L^-1 NaCl与0.5~5 mg·L^-1镧溶液协同处理时,小麦发芽率提高,芽长增加;与0.5~10 mg·L^-1 镧溶液协同处理时,小麦幼苗O^-2产生速率和H²O²含量有所降低,MDA累积减少,SOD和CAT活性有所提高,但POD活性降低。说明较低质量浓度（0.5~10 mg·L^-1）的硝酸镧溶液能够缓解盐胁迫诱导的过氧化伤害,具有促进盐胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长的作用。     

茉莉酸甲酯对小麦幼苗生长及镉积累的影响

为探讨茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate,MeJA）对镉胁迫下小麦幼苗生长发育和镉积累的作用及可能机制,本试验采用叶面喷施激素的水培方法,分析1 μmol·L^-1和100 μmol·L^-1 MeJA对镉胁迫下小麦幼苗生长、根系形态、光合特性及镉吸收分配的影响。结果表明,相较于清水对照,1 μmol·L^-1 MeJA可以显著提高小麦幼苗生物量15%~30%,降低小麦整株镉含量14%~43%。MeJA可提高小麦幼苗的根长、根表面积和根体积,以及净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但降低胞间CO₂浓度。除此以外,1 μmol·L^-1 MeJA可以显著降低根系离子态镉、有机酸-镉所占比例,提高果胶/蛋白质吸附镉和不溶性草酸镉所占比例。由此可见,叶面喷施MeJA可以降低小麦幼苗根系镉吸收能力,提高干物质积累,降低幼苗镉含量,促进活性态镉向惰性镉的转化,缓解镉毒害。     

纳米氧化锌对两种蔬菜种子发芽及幼苗生长的影响

为研究金属型纳米颗粒对蔬菜种子发芽性能和幼苗生长的影响,于2017年7月采用种子发芽试验,探究了不同浓度（0、50、100、200、500、700、1 000 mg·L^-1）下纳米氧化锌颗粒（ZnO NPs）和硫酸锌（ZnSO₄）处理对樱桃萝卜（Raphanus sativus L.）和小白菜（Brassica chinensis L.）种子发芽性能及幼苗生长的影响。结果表明：不同浓度ZnO NPs或ZnSO₄处理下两种蔬菜作物的发芽率与对照处理相比均无显著差异（P>0.05）,而两种蔬菜的生物量则均受到抑制。ZnO NPs及ZnSO₄处理对两种蔬菜根长的抑制作用强于芽长。ZnO NPs对两种蔬菜种子根长的抑制率比ZnSO₄更大,且抑制率均随着处理浓度的升高而增加,在1 000 mg·L^-1时最高,达到98%。而ZnSO₄对两种蔬菜芽长的抑制作用强于ZnO NPs。研究表明,尽管ZnO NPs和ZnSO₄对两种蔬菜发芽率无显著影响,但二者均在一定程度上抑制了两种蔬菜根长和芽长。     

ZnO NPs对四种豆科种子发芽及幼苗生长的影响

采用发芽试验,探究了纳米氧化锌（ZnO NPs）对食用类及饲料类豆科植物豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草的种子萌发、幼苗生长和锌含量的影响。结果表明：不同浓度ZnO NPs（10、50、100、200、400、800 mg·L^-1）处理的4种豆科植物的发芽率与对照（无添加ZnO NPs）处理相比均无显著差异,随着ZnO NPs浓度的增加,豌豆和绿豆幼苗的生物量先增加后减少,紫花苜蓿和白三叶草的生物量呈减少趋势。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草4种豆科植物表现出对ZnO NPs不同的敏感性,其根长的剂量反应阈值分别为200、100、50、50 mg·L^-1,超过浓度阈值,4种豆科植物的根长相比对照显著降低。最大浓度800 mg·L^-1 ZnO NPs处理对豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草根长的抑制率分别达68%、75%、83%、85%,呈现出较高的植物毒性。通过测定4种豆科植物幼苗的丙二醛（MDA）含量,发现高浓度（100~800 mg·L^-1） ZnO NPs处理对豌豆和白三叶草幼苗的胁迫作用强于绿豆和紫花苜蓿。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草幼苗的锌含量均随着ZnO NPs浓度的升高而增加,分别从对照的9.17、12.04、8.98、17.84 mg·kg^-1增长到83.96、82.96、212.48、263.21 mg·kg^-1。研究表明,不同种类豆科植物对ZnO NPs的敏感性不同,敏感程度由高到低依次为白三叶草、紫花苜蓿、绿豆、豌豆。     

L-天冬氨酸纳米钙促进油菜生长的机理机制

为揭示外源L-天冬氨酸纳米钙[Ca (L-asp)-NPs]对作物生长的影响,以油菜为供试材料,通过水培试验,研究了不同浓度(0、25、50、75、100 mg·L^-1)的Ca (L-asp)-NPs和钙离子[1.18 g·L^-1 Ca (NO₃)₂·4H₂O]对植株生物量、根系形态、钙含量、叶绿素、光合参数、丙二醛和可溶性蛋白含量的影响。结果表明:较低浓度(25、50 mg·L^-1)的Ca (L-asp)-NPs对油菜生长影响不显著,较高浓度(100 mg·L^-1)的Ca (L-asp)-NPs会提高植株生物量(如株高和根长)。与不施钙相比,Ca (L-asp)-NPs施用会促进油菜根系的生长,增加叶绿素含量,提高叶片光合速率,100 mg·L^-1 Ca (L-asp)-NPs处理下油菜总根长、总表面积和根尖数分别增加了76.08%、30.78%和1 107.31%;净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度和蒸腾速率则分别提高了295.31%、31.90%、1 158.03%和376.74%。另外,Ca (L-asp)-NPs的施用会降低叶片丙二醛含量,提高可溶性蛋白含量。研究表明,外源Ca (L-asp)-NPs可以作为纳米肥料为油菜补充钙营养,100 mg·L^-1 Ca (L-asp)-NPs对油菜生长的促进效果最佳,油菜长势最接近于适宜钙水平。Ca (L-asp)-NPs具有作为新型纳米钙肥料在农业生产中推广的潜力。     

重金属Pb胁迫下内生真菌侵染对德兰臭草种子萌发及生长的影响

为探讨内生真菌侵染对Pb胁迫下植株生长生理及植株内Pb含量的影响，以德兰臭草染菌（Endophyte infected，E+）与不染菌（Endophyte free，E-）的种子为实验材料，设置不同浓度的Pb溶液对德兰臭草种子进行胁迫萌发试验，研究重金属Pb胁迫下内生真菌侵染对宿主种子萌发及生长的影响。结果表明：5 mg·L^-1的Pb溶液能促进种子萌发，显著增加幼苗根长和干质量、鲜质量（P<0.05）。随着胁迫浓度的增加，Pb对德兰臭草种子的萌发、生长指标抑制程度逐渐加大。内生真菌侵染能够缓解相同浓度下Pb胁迫对宿主的抑制程度，尤其当Pb胁迫浓度大于800 mg·L^-1，E+种子的萌发率和发芽势均显著高于E-种子（P<0.05）。同时，内生真菌侵染降低了德兰臭草幼苗中Pb含量，在大于800 mg·L^-1的高浓度胁迫下，E+幼苗与E-幼苗Pb含量差异显著（P<0.05）。研究表明，内生真菌的侵染有效缓解了Pb对德兰臭草种子萌发和生长的毒害作用，证实了共生微生物能增强宿主德兰臭草对重金属Pb的耐受性。     

抗生素暴露对小白菜幼苗生长及内生细菌的影响

采用水培实验研究了不同浓度四环素、环丙沙星暴露对小白菜种子萌发和幼苗生长的影响,进一步通过微生物培养方法探讨了抗生素暴露对小白菜幼苗中抗生素耐药内生细菌的影响。结果表明,4 mg·L-1四环素暴露能促进小白菜种子萌发时的根伸长和芽伸长,高于4 mg·L-1的四环素和不同浓度环丙沙星暴露均抑制小白菜种子萌发,且暴露剂量越高抑制作用越明显。在幼苗生长阶段,两种抗生素暴露下植株的根长和株高均呈现随着暴露剂量增加抑制作用加强的趋势。同时,抗生素暴露明显提高了小白菜幼苗中耐药内生细菌的比例,且该比例随着抗生素暴露剂量的增加显著上升。     

微塑料对小麦种子发芽及幼苗生长的影响

为探究微塑料对农作物种子发芽及幼苗生长的影响,选取农业生态系统中普遍存在的3种微塑料[乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)]和小麦种子为实验对象进行种子发芽实验。结果表明:在试验微塑料浓度内,三种微塑料均在低中浓度(500 mg·L~(-1))对小麦种子发芽率有抑制作用,抑制率范围为2.86%～20%,而相较于对照组,在高浓度(1000 mg·L~(-1))时对种子发芽率具有一定的促进。微塑料对小麦种子活力指数抑制作用由强到弱依次为LLDPEEVAPMMA,EVA和LLDPE在低浓度时对种子平均发芽时间促进高于高浓度,且PMMA对小麦种子生长特征无显著影响。微塑料对小麦苗长、根长和干质量均没有显著影响,仅有LLDPE在10 mg·L~(-1)时明显抑制小麦芽长。     

微塑料和镉及其复合对水稻种子萌发的影响

为探究重金属、微塑料和二者的复合效应对农作物种子生长特性的影响,选取水稻种子为实验对象,探究微塑料聚苯乙烯(mPS)和聚对苯二甲酸类塑料(mPET,100、300、500、1000 mg·L^-1和1500 mg·L^-1)与重金属镉(Cd,2、5、10 mg·L^-1和50 mg·L^-1)单一及复合对种子萌发及生长的影响。结果表明:单一实验中,镉胁迫对水稻种子萌发特性的影响基本表现为“低促高抑”的规律,随着镉浓度的升高,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及根长和芽长等各项指标均呈现下降的趋势;单一微塑料暴露下,总体表现为低浓度(100 mg·L^-1)促进发芽,中浓度(500 mg·L^-1)抑制发芽,高浓度(>1000 mg·L^-1)无影响,即发芽率与对照组持平;两种微塑料对水稻种子的活力指数、根长和芽长均有所促进。微塑料(100 mg·L^-1和500 mg·L^-1)和镉(2 mg·L^-1和10 mg·L^-1)复合污染实验中,与对照组相比,低浓度MPs(100 mg·L^-1)-Cd(2 mg·L^-1)复合产生的协同作用促进了水稻种子发芽,其余复合污染对种子的发芽均表现为拮抗作用;对于低浓度的微塑料(100 mg·L^-1),其与镉复合会对水稻种子芽和根的生长起协同作用,只有mPS(100 mg·L^-1)与高浓度的镉(10 mg·L^-1)复合才会对根的生长起到拮抗作用;高浓度的微塑料与高浓度的镉复合后没有对水稻种子根和芽产生影响。研究表明,相比于单一污染,微塑料-镉复合效应对水稻种子生长特性、根长和芽长的影响总体表现为拮抗作用,一定程度上降低了单一污染物的毒害作用。     

Delftia sp.B9对镉胁迫下水稻种子萌发及幼苗镉积累的影响

为探讨耐镉细菌Delftia sp. B9对镉(Cd)胁迫下水稻种子萌发及幼苗吸收积累Cd的影响,以两种水稻(华润2号、深两优5814)为材料,研究水稻在3种Cd胁迫浓度(0、0.01、0.1 mg·L~(-1))下添加Delftia sp. B9菌液对水稻幼苗生长和积累Cd的影响。结果表明:Cd胁迫浓度为0.1 mg·L~(-1)时,Delftia sp. B9产吲哚乙酸(IAA)能力与对照相比显著减少2.87 mg·L~(-1),产铁载体相对含量下降17.34%。Cd胁迫浓度为0.1 mg·L~(-1)时,添加Delftia sp. B9菌液对水稻种子萌发和耐性系数有显著的促进作用。Cd胁迫下添加Delftia sp. B9菌液的处理(T3)与对照(T1)相比能显著增加两种水稻幼苗的根长、株高、叶绿素a和叶绿素b含量。添加Delftia sp.B9显著降低两种水稻幼苗根、茎、叶中Cd含量,使华润2号根、茎、叶中Cd含量分别降低63.81%、67.59%、70.84%,使深两优5814根、茎、叶中Cd含量分别降低75.95%、74.84%、80.81%。研究表明,耐镉细菌Delftia sp. B9可促进Cd胁迫下水稻种子萌发,增加水稻幼苗叶绿素含量和株高,并降低根、茎、叶中Cd含量。     

屎肠球菌胞外多糖对镉胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长的影响

为研究屎肠球菌胞外多糖对Cd胁迫条件下水稻种子萌发及幼苗生长的影响,采用水培试验法,在含有Cd(20、40 mg·L~(-1))的培养液中添加不同浓度胞外多糖(500、1 000 mg·L~(-1)),考察水稻种子萌发及幼苗生长相关代谢指标的变化。试验结果表明,Cd胁迫明显抑制了水稻种子的萌发效率与幼苗各器官的发育情况,而添加不同浓度的屎肠球菌胞外多糖可以显著促进Cd胁迫下水稻种子的发芽势、发芽率和根部发育,但水稻萌发后的芽长受到显著抑制,而这种抑制作用在水稻幼苗生长阶段并未观察到。在Cd胁迫条件下,胞外多糖处理后的水稻幼苗内类黄酮与花色素苷的含量提高了18.6%～208.7%,超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活力显著上升,丙二醛含量显著下降。傅里叶变换红外光谱显示胞外多糖提高了Cd胁迫下水稻叶片中碳水化合物、蛋白质、脂类和羧酸盐的含量,并可能通过加强渗透作用来降低Cd对水稻的毒害作用。研究结果表明,屎肠球菌胞外多糖可以显著缓解Cd胁迫对水稻种子萌发与幼苗生长的毒害作用。     

纳米铜对小油菜（Brassica chinensis L.）种子发芽和幼苗生理生化特性的影响

通过纸床培养，探究了不同剂量（1、2、4、6、8、10 mg·L^-1）纳米铜（Copper nanoparticles，Cu NPs）对小油菜（Brassica chinensis L.）种子发芽、幼苗Cu含量、根细胞微观特征以及幼苗生理生化特性的影响。结果表明，不同浓度Cu NPs处理对种子发芽率无显著影响（P>0.05），小油菜根和茎伸长量均随Cu NPs浓度增加先升高后降低，当Cu NPs添加量为2~10 mg·L^-1时小油菜根伸长抑制率为10.7%~59.9%，而当Cu NPs≥4 mg·L^-1时小油菜茎长显著低于对照组（P<0.05），降低了4.8%~15.8%。幼苗体内Cu含量随着Cu NPs浓度的增加而升高。通过透射电子显微镜可以看出，添加10 mg·L^-1 Cu NPs使根细胞出现比较普遍的质壁分离现象。与对照组比较，Cu NPs处理后小油菜幼苗体内超氧化物歧化酶活性降低了4.5%~64.0%（1 mg·L^-1除外），过氧化物酶降低幅度达到4.4%~59.3%，而不同浓度Cu NPs处理对小油菜幼苗体内过氧化氢酶活性影响不显著（P>0.05），因此，小油菜生理生化特性对不同剂量Cu NPs响应不同。     

EDDS对Cd胁迫下三叶鬼针草生长和抗氧化酶系统及Cd积累的影响

为探讨乙二胺二琥珀酸(EDDS)对镉(Cd)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)生长和抗氧化酶系统及Cd积累的影响,采用盆栽实验,研究了40 mg·kg~(-1)Cd胁迫下,施加0(CK)、0.5、1.5、2.5 mmol·L~(-1)和5.0 mmol·L~(-1)EDDS后三叶鬼针草生长和抗氧化酶活性及Cd积累的变化。结果表明:施加0.5 mmol·L~(-1)和1.5 mmol·L~(-1)的EDDS利于三叶鬼针草幼苗的生长,株高、根长、地上部鲜干重和地下部鲜干重均显著增加;施加0.5、1.5 mmol·L~(-1)和2.5 mmol·L~(-1)EDDS使地下部(根)和地上部(茎和叶混合)组织中Cd含量均显著大于CK,且在1.5 mmol·L~(-1)时Cd积累量达到最大(分别为31.954 mg·kg~(-1)和109.454 mg·kg~(-1)),富集系数和转运系数也达到最大(分别为3.521和3.426);随施加EDDS浓度的升高,植物地下部和地上部组织中过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先增强后降低或持续增强的趋势,说明抗氧化酶系统被启动,以清除胁迫过程中积累的活性氧(ROS),缓解胁迫对植物造成的膜脂过氧化损伤。因此,施加适宜浓度的EDDS可促进三叶鬼针草幼苗的生长,增加三叶鬼针草对Cd的吸收和富集能力,有利于Cd污染土壤的修复,综合考虑螯合剂的成本以及对土壤造成的二次污染,宜选用EDDS的浓度为1.5 mmol·L~(-1)。