Pb在类芦组织和亚细胞中的分布规律和毒害效应

通过研究类芦体内Pb在组织和亚细胞水平的毒害效应和分布规律,分析类芦对Pb的耐性机制,为了解类芦对重金属的富集能力、耐性机制及逆境生理提供理论依据。采用营养液培养的方法,以Pb为目标污染物,胁迫后测定类芦体内(分为根和叶)Pb在各亚细胞组分的含量,并分别通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱透射电子显微镜(TEM-EDS)观察Pb在组织和亚细胞的分布以及对其损伤情况。结果显示:从组织水平来看,Pb胁迫下组织结构由排列整齐变为不规则,局部出现较大破损而形成一些碎片,并出现晶体堵塞导管的现象;从亚细胞水平来看,类芦根叶细胞均损伤,出现细胞壁模糊、线粒体减少、叶绿体肿胀等现象,在根部Pb主要分布于细胞壁(12.28 mg·kg~(-1))和以液泡为主的可溶组分(38.82 mg·kg~(-1)),而叶片中以可溶组分占比例最大(32.56%),且EDS元素分析也显示细胞内含有大量Pb。这些结果表明,类芦对Pb有一定的吸收富集能力,并可通过改变Pb在其组织和亚细胞水平的分布来降低毒害作用,因此类芦对重金属Pb有较强的耐性。     

Pb、Cu胁迫对玉米(Zea mays L.)生长、细胞色素合成以及重金属吸收特性的影响

通过水培试验,以玉米作为供试植株,研究Pb、Cu胁迫对玉米生长发育、细胞色素合成以及重金属吸收的影响。结果表明,Pb、Cu单一胁迫下玉米根长较对照组均偏低,复合胁迫下根长随着Pb、Cu复合浓度的增加而减小。玉米植株在重金属Pb、Cu单一胁迫下生物量变化不明显,但在不同水平Pb、Cu复合胁迫下,表现随着重金属胁迫浓度增加,玉米植株生物量先增加后减小。玉米叶绿素含量随着Pb胁迫浓度增加而增加、随着Cu浓度增加而降低;Pb、Cu单一胁迫下β-类胡萝卜素含量随着Pb浓度增加先降低后增加,随着Cu含量增加先增加后降低;Pb、Cu单一胁迫下花青素含量较对照组均增大,Cu胁迫下花青素含量增加更明显,最低增加0.65%,最高增加21.25%。玉米不同器官对Pb、Cu积累有一定差异,在单一重金属胁迫下Pb、Cu在玉米体内积累量与胁迫浓度呈正相关,分布顺序为根系茎叶,根部是积累Pb、Cu主要器官。Pb、Cu复合胁迫下加剧了重金属向玉米体内的迁移累积,随着Pb、Cu复合胁迫浓度的增大,根部吸收Pb、Cu逐步增大,而茎叶吸收Pb、Cu趋于平稳。相关分析显示,玉米细胞色素的合成取决于被胁迫的重金属类型,β-类胡萝卜素含量与植株体内Pb含量显著正相关,花青素含量与Cu含量显著正相关,揭示Pb对β-类胡萝卜素诱导作用强、Cu对花青素诱导作用强。     

萱草对Cd、Pb、Zn复合污染土壤的修复潜力

以盆栽萱草为试验对象,研究萱草对不同浓度梯度镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)复合污染土壤的修复效果。结果表明,Cd、Pb、Zn复合污染对萱草地上生物量有明显的促进作用;萱草对Pb、Zn的吸收能力较弱,对Cd的吸收能力相对较强;落叶前,复合重金属胁迫下萱草叶片对Cd、Pb、Zn的吸收有一定的促进作用;落叶后,低浓度复合重金属胁迫下萱草叶片对Cd、Pb、Zn的吸收有一定的促进作用,而高浓度复合重金属胁迫有抑制作用;随复合污染浓度升高,萱草根中Cd、Pb、Zn含量总体呈下降趋势;落叶前后,随重金属污染浓度的上升,萱草叶片对Cd、Pb、Zn的富集系数多呈下降趋势;萱草对Cd、Pb、Zn的转移系数多大于1.0。总之,萱草可用于Cd、Pb、Zn复合污染土壤的修复。     

玉竹对土壤Cd Pb的吸收和耐性研究

以盆栽玉竹为试验材料,分别用不同浓度的Cd、Pb进行处理,研究玉竹的生物量、重金属积累和部分生理指标的变化.结果表明,当土壤Cd浓度≤1 mg·kg-1或Pb浓度≤1 000 mg·k-1时对玉竹的生长有促进作用,超过这个浓度范围就表现为抑制作用.玉竹叶、茎、根对两种重金属的吸收都呈极显著正相关,且根的吸收能力大于茎和叶,玉竹对Pb有较强的抗性.Cd、Pb处理后,玉竹叶片SOD酶和POD酶活性的增加能在一定程度上减轻重金属胁迫引起的膜脂过氧化伤害,但长时间的Cd胁迫会对植株产生明显的抑制作用.Cd、Pb处理会使玉竹叶片脯氨酸含量在短时间内上升,但是高浓度的重金属处理和长时间的胁迫环境则会导致脯氨酸含量下降.MDA含量均随着Cd、Pb处理浓度的升高而增加,并且时间越长,增加越多.     

两种先锋植物对铅锌废渣生境改善及重金属迁移的影响

为了研究自然定居的先锋植物对铅锌废渣的生态修复效应,通过野外采样及室内分析,研究了典型的黔西北土法炼锌废渣堆场上自然着生的2种先锋植物(土荆芥及类芦)对废渣基质养分积累、酶活性改善状况,并分析了2种先锋植物生长对炼锌废渣中特征重金属Cu、Cd、Zn、Pb的吸收积累特征及先锋植物根际微域中重金属赋存形态的影响。结果表明,与对照(无植被修复的裸露废渣)相比,自然定居在铅锌废渣堆场上的土荆芥和类芦可显著(P0.05)改善植物根际废渣基质的养分(N、P、K、有机质)、酶活性(碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)及微生物活性(呼吸作用强度);2种自然定居植物对Cu、Cd、Zn、Pb的赋存形态特征具有明显影响,植物生长促进根际废渣基质中残渣态Cu、Cd、Zn、Pb向可交换态转化进而增加废渣基质中重金属的生物有效性。土荆芥对Cu、Cd、Zn、Pb和类芦对Cu、Zn、Pb的转运系数均小于1,但类芦对Cd的转运系数达到2.02,表明类芦对Cd具有较强的吸收转移能力;两种植物均能在极端的废渣环境中生长,表现出对铅锌废渣较强的耐性和抗性。土荆芥和类芦的自然定植及生长对土法炼锌废渣堆场重金属污染有一定的修复作用,可作为先锋优势植物应用于铅锌废渣植被重建或生态修复工程实践的前期修复工作中。     

水土保持先锋植物类芦对酸铝胁迫的响应

通过营养液培养试验,研究了不同pH值和不同浓度铝(Al)对水土保持先锋植物类芦(Neyraudia reynaudiana)生长的影响。结果表明,pH为2.5的极强酸性条件或很高的Al浓度(≥3000μmol·L~(-1))条件均会显著抑制类芦的生长,在pH 3.5和4.5条件下,Al浓度≤1000μmol·L~(-1)对类芦生长无显著抑制作用。pH为4.5的条件比pH为6.15的条件更有利于类芦的生长。除pH为2.5的极强酸性环境会显著抑制类芦对氮、磷和钾的吸收外,其他试验条件对类芦吸收氮、磷和钾的影响较小或没有影响,说明类芦在酸铝胁迫下对氮、磷和钾有高效利用的能力。总之,类芦对酸铝胁迫有较强的耐受能力,在酸性土壤和酸性矿区植被恢复中具有较大的应用潜力。     

四种盐生植物对Cd Pb复合污染提取修复效果比较研究

在不同浓度的盐分和Cd、Pb处理下,通过砂培盆栽实验,运用富集系数、转运系数、根净吸收能力、根净转运能力、植物提取率、提取净化时间等指标,比较草木樨、盐地碱蓬、大叶补血草、野榆钱菠菜四种盐生植物对Cd、Pb复合污染的提取修复效果,结果发现:盐地碱蓬地上部生物量达13.17 g·盆~(-1),地上部Cd含量高达97.04 mg·kg~(-1),其Cd、Pb吸收与转运能力均显著高于其他三种盐生植物。适当盐分胁迫促进四种盐生植物的生长,同时对Cd和Pb的吸收有促进作用。四种盐生植物对Cd、Pb的吸收和转运存在较大差异,较高重金属浓度下Pb的吸收速率明显高于Cd的吸收速率。盐地碱蓬对Cd最大提取率为31.80%,Cd提取量达938.20μg·盆~(-1),提取净化时间为3.14年,盐地碱蓬在盐渍化与重金属复合污染土壤修复实践中有较大应用潜力与价值。     

重金属对日本楤木内渗透调节物质的影响

采用盆栽试验,对土壤用重金属镉(Cd,0、0.25、1.00、5.00、10.00 mg/kg)、铅(Pb,0、100、500、1 000、1 500 mg/kg)和锌(Zn,0、100、500、1 000、1 500 mg/kg)进行单一和复合污染处理,通过研究重金属对植物体内渗透调节物质的影响来分析重金属胁迫下植物体内的抵抗机制,同时分析重金属Cd与Zn、Pb与Zn之间的相互影响机制。结果表明,在重金属Cd+Zn、Pb+Zn复合胁迫下,日本楤木叶片内可溶性蛋白含量随着重金属浓度的增加而降低,而在其他条件下,则是随着重金属浓度的增加呈先增加后减小的趋势;随着重金属胁迫浓度的增加,日本楤木叶片内可溶性糖含量先增加后减小,但在重金属Zn的单一胁迫下,可溶性糖含量呈逐渐增加趋势;在重金属浓度较高时,脯氨酸含量均有大量的积累,尤其在Cd+Zn、Pb+Zn处理时,脯氨酸含量都比单一胁迫下高。因此,在复合(Cd+Zn、Pb+Zn)胁迫下,重金属Zn可能有利于促进日本楤木体内脯氨酸含量的积累;同时也可以说明,日本楤木对重金属的胁迫具有一定的抵抗能力。     

重金属对日本楤木生理生化特性的影响分析

采用盆栽试验,通过对可溶性蛋白质、叶绿素、丙二醛(MDA)以及抗氧化酶活性等的分析来研究不同重金属(Pb、Cd)对日本楤木(Aralia elata var.inermis)的膜系统、光合系统以及抗氧化酶系统生理特性的影响。结果表明,在重金属胁迫下,脯氨酸和MDA的含量均随着胁迫浓度的增加而先减后增,可溶性蛋白质的含量则呈相反趋势。叶绿素的含量则在Pb胁迫下呈先增后减的趋势,而在Cd胁迫下则呈先减后增再减的趋势。日本楤木体内的过氧化物酶(POD)的活性在两种不同重金属胁迫下,随着浓度的增加而逐渐降低,而CAT的活性则相反,但在Pb胁迫下略有不同,在浓度达到1 000 mg/kg时,CAT的活性降低。并且除了CAT活性以外,Pb胁迫下的日本楤木体内的这些含量均比Cd胁迫下的要高,即日本楤木抵抗重金属Pb胁迫的能力比抵抗重金属Cd的能力要强。     

杂交狼尾草和类芦对Cd、Cu、Zn和Pb复合污染土的修复

为探讨类芦(Neyraudia reynaudiana (kunth) Keng)及杂交狼尾草新品系1号(Pennisetum americanum×P.purpureum cv. 23A×N51 cv. Huanan No. 1;以下简称杂交狼尾草)对复合重金属污染土壤的修复作用,以3种污染程度不同的电子废物污染干土(其Cd、Pb、Cu、Zn重金属全量分别为4 678. 44、14 181. 13和15 026. 89以及重金属全量为270. 04 mg/kg田园土为对照),盆栽两种植物,刈割两茬,测定地上生物量和Cd、Pb、Cu、Zn重金属含量.结果表明,与对照相比,不同重金属污染程度下两种植物第2茬生物量都显著降低(P 0. 05);而第1茬生物量类芦各处理间无显著差异(P 0. 05),杂交狼尾草污染最严重下显著低于其他各处理的.土壤不同污染处理下两植物重金属含量除少数与对照差异不显著外,绝大多数高于对照的;不同污染处理间绝大多数差异不显著.类芦除了第2茬的Pb外、杂交狼尾草除第1茬的Cu外,各处理间两植物重金属含量差异显著,且污染土下重金属含量显著或明显高于对照.类芦轻度污染下富集Cd含量最高,分别为0.83(第1茬)、0.74 mg/kg(第2茬);杂交狼尾草Cd含量第1茬轻度污染下为0.76 mg/kg显著高于其他各处理;第2茬轻度和重度污染下其Cd含量分别为1.13、1.19 mg/kg,显著高于其他各处理.两种植物污染土种植下积累Zn浓度也较高,其次为Cu、Pb.第2茬与第1茬相比,两植物对照处理下的4种重金属含量都明显减少;污染土相同处理间Cu和Pb的含量都明显减少而Cd和Zn含量都明显增加.轻度污染下两植物4种重金属迁移总量最高,且其Cd的迁移总量显著高于其他各处理;其次类芦对Zn、Cu,杂交狼尾草对Zn、Pb的迁移总量也较高.因此杂交狼尾草修复电子废物Cd、Zn、Pb及Cu污染土壤的潜力明显高于类芦,并且两者都适合栽植在该研究的轻度污染下作为重金属积累植物.     

类芦根细胞壁对铅的吸附固定机制

为探究类芦对Pb的耐性机制,采用对根细胞壁化学改性处理,测定Pb吸附动力学。结果表明,通过酯化改性去除部分羟基官能团后的根细胞壁对Pb~(2+)的吸附量相对降低了68.1%,其次为通过果胶酶改性去除部分果胶和通过甲基化改性去除部分氨基后的细胞壁,对Pb2+的吸附量相对降低48.9%与41.1%。利用傅里叶红外光谱分析,再结合FTIR图可得出,果胶提供的羟基基团、纤维素和半纤维素提供的羧基基团以及细胞壁蛋白提供的氨基官能团都是类芦固定Pb~(2+)的重要位点。研究表明,细胞壁组分中的羟基、羧基和氨基可以提供Pb结合位点,特别是羟基官能团可以使细胞壁对Pb具有较高的吸附固定能力,这也是类芦能够抵御Pb胁迫的一种重要机制。     

蓖麻秸秆对铅、汞、镍和镉的吸附特征

以蓖麻秸秆粉末为吸附剂,采用批量平衡法,研究固液比、pH、重金属离子初始质量浓度对蓖麻秸秆粉末吸附Pb,Hg,Cd和Ni离子的影响,探讨蓖麻秸秆粉末对4种重金属离子的等温吸附和吸附动力学特征。结果表明:Langmuir、Freundlich和Temkin模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Pb的吸附,Langmuir和Temkin模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Hg和Cd的吸附,Langmuir模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Ni的吸附;蓖麻秸秆粉末对4种重金属离子的最大吸附量分别是209.60、129.41、62.78和25.86mg/g;准一级动力学、准二级动力学和叶洛维奇方程能很好地描述蓖麻秸秆粉末对Pb,Hg,Cd和Ni离子的吸附过程。蓖麻秸秆粉末可用于处理多种重金属离子污染的废水。     

铅胁迫对金丝草AsA-GSH循环及铅积累的影响

为了探究金丝草的耐铅(Pb)机制,以金丝草为材料,测定不同浓度(0、1000、2000、3000 mg·kg-1)Pb胁迫下金丝草抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环和亚细胞分布等指标。结果表明:低浓度(1000 mg·kg-1)Pb胁迫下金丝草叶片谷胱甘肽还原酶(GR)、还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(As A)含量高于对照,但未达显著水平(P0.05);金丝草根系GR、As A、抗坏血酸过氧化物酶(APX)含量则显著增加(P0.05),较对照增长41.1%、60.6%和74.0%。同时,低浓度(1000 mg·kg-1)Pb胁迫对金丝草根系总根长、根表面积、根平均直径和根体积也有一定促进作用。高浓度(2000、3000 mg·kg-1)Pb胁迫下,金丝草根系总根长、根表面积和根体积显著降低(P0.05),叶片及根系细胞内叶绿体、线粒体、核仁等亚细胞器损伤严重,毒害作用渐显。但金丝草叶片和根系GR、GSH、As A含量在高浓度Pb处理下仍高于对照,细胞壁和可溶性组分Pb含量显著高于低浓度Pb处理(P0.05),且两组分Pb含量占总量69%以上。研究表明,金丝草可通过诱导体内As A-GSH循环响应和Pb在亚细胞的差异化分配,增强植株抗氧化能力,限制Pb转运及其对细胞活跃区域的毒害来适应土壤Pb逆境。     

互花米草入侵对滨海湿地重金属的富集迁移效应

为探究互花米草（Spartina alterniflora）入侵对滨海湿地沉积物重金属的富集迁移效应,为滨海湿地生态保护与合理利用提供依据,在山东省日照市黄家塘湾滨海湿地选取不同互花米草入侵年限的斑块,以5 cm为间隔采集0～30 cm沉积物样品和互花米草样品,分析沉积物和互花米草不同部位中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd的含量,并采用地累积指数法、潜在生态风险评价法、生物富集系数及转运系数等方法进行评价。结果表明：湿地沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cd 的含量范围为5.94～31.94 mg(kg^-1,18.59～56.87 mg(kg^-1,4.76～30.36 mg(kg^-1,0.021～0.083 mg(kg^-1,整体低于研究区域重金属环境背景值;但Cu、Pb在0～15 cm内存在轻度污染;与光滩湿地相比,互花米草入侵湿地沉积物中重金属含量增加,且随互花米草入侵年限增加,沉积物重金属含量呈增加趋势,在上层（0～15 cm）表现尤为显著;互花米草不同部位对重金属的累积存在一定差异,大致表现根>叶>茎;不同重金属在根部的富集效应表现为Cd > Zn > Cu > Pb,互花米草对重金属转运效应为Pb > Zn > Cu > Cd。相关分析表明,沉积物中重金属的累积与互花米草入侵对湿地沉积物粒度组成、有机质含量及pH的改变密切相关。不同重金属在沉积物-植物体系的迁移转运差异则主要与互花米草各部位对重金属元素的吸收差异有关。     

皇竹草(Pennisetum hydridum)对施用重金属污染的鸡粪和污泥的响应及其污染修复效应

采用土壤盆栽试验的方法,以重金属Zn、Cu、Pb 和Cd污染的鸡粪和污泥为肥料,分别与赤红壤土按1∶9的比例混合后作为栽培基质种植皇竹草,研究其对皇竹草生长发育的影响及皇竹草吸收重金属的能力。试验结果表明,通过种植皇竹草可实现对土壤中各重金属有效的提取,其中根部和茎秆是主要累积重金属的器官。各处理组的皇竹草生长状况良好,其中施肥处理对皇竹草生长具有显著的促进作用。秋季种植的皇竹草于200 d生长后,鸡粪处理、污泥处理和空白对照组的每蔸生物量分别达736.56±29.21、99.99±32.01 g和466.89±37.08 g。各处理组皇竹草对栽培基质中重金属Zn、Cu、Pb 和 Cd的提取率分别达到1.90%~4.52%、3.96%~5.72%、0.53%~1.24%和10.34%~17.14%。其中对重金属Zn、Cd和Pb吸收量在鸡粪处理组中达到最大值分别为89.74、0.68 mg和19.18 mg,而Cu吸收量在污泥处理组达到最大值为16.84 mg。可见,皇竹草能有效提取栽培基质中较高浓度的重金属,是修复重金属污染土壤的可行材料。     

重金属耐性芽孢杆菌的筛选及其对辣椒吸收镉铅的阻控效应

为发掘耐受重金属的微生物资源和高效阻控重金属向蔬菜转移的修复生物材料,从生长于南京某矿区周边菜地的辣椒(Capsicum annuum)和圣女果(Lycopersicon esculentum)根际土壤中筛选耐重金属芽孢杆菌,研究其促生特性和阻控辣椒果实吸收Cd、Pb的作用。本研究筛选到7株耐Cd、Pb并具有分泌胞外多糖、吲哚乙酸和铁载体的芽孢杆菌,分别属于Bacillus megaterium、B.aryabhattai、B.velezensis和Lysinibacillus fusiformis。菌株在24 h时对溶液中Cd的去除率范围为30%~39%,对Pb的去除率在4.3%~25.6%。菌株L11、L15和L44能够显著促进辣椒生长,6株芽孢杆菌能显著降低辣椒果实中Cd和Pb含量。接种菌株B.megaterium L44使辣椒果实中Cd、Pb含量比不接菌对照分别降低39.1%和81.3%,Cd、Pb含量分别降低至0.07 mg·kg~(-1)和0.20 mg·kg~(-1)。研究表明B.megaterium L44是一株能够阻控辣椒果实积累铅镉的植物促生芽孢杆菌,具有阻控蔬菜吸收重金属、用于蔬菜农田安全生产的潜在应用价值。     

重金属铅镉对濒危植物中华水韭(Isoetes sinensis)DNA甲基化的影响

为研究古老植物对重金属胁迫的分子水平的响应,探究重金属对濒危植物DNA甲基化影响的特点,选择两种重金属Pb和Cd对濒危植物中华水韭进行胁迫处理,每种重金属设置3个处理浓度,胁迫处理至第28 d选取叶片,采用MSAP(甲基化敏感扩增多态性)技术测定DNA甲基化程度。试验结果表明:重金属铅和镉均能够对中华水韭DNA甲基化产生影响,甲基化总体水平基本一致(对照、Pb处理和Cd处理分别为46.96%、48.23%和48.1%),但全甲基化水平(Pb处理是28.34%,Cd处理是20.25%)均低于对照(33.91%),而半甲基化水平(Pb处理是19.89%,Cd处理是27.85%)均高于对照(13.04%)。甲基化增强的变化,以无甲基化或内外侧胞嘧啶半甲基化向内外侧胞嘧啶全甲基化变化的模式为主。去甲基化的变化,以内外侧胞嘧啶全甲基化向无甲基化或内侧胞嘧啶半甲基化或全甲基化变化的模式为主。铅和镉胁迫在导致中华水韭DNA甲基化增强所占比率方面几乎相等(39.04%和39.71%),而在去甲基化所占比率方面镉(46.86%)高于铅(33.92%)。     

盐分和重金属胁迫下AM真菌对小果白刺生长的影响

【目的】探究接种丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌对不同程度盐分和重金属胁迫下小果白刺Nitraria sibirica Pall.生长的影响,为重金属污染盐渍化土壤的植物-微生物联合修复提供科学依据和数据支持。【方法】采用温室盆栽的方法,模拟不同程度重金属Cd污染(干土中含0、2、5 mg·kg^-1 Cd)NaCl型(干土中含0、1.5 g·kg^-1 Na⁺)盐渍化土壤（Cd0Na0、Cd0Na1.5、Cd2Na0、Cd2Na1.5、Cd5Na0、Ca5Na1.5）,研究接种AM真菌Funneliformis mosseae对Cd和NaCl胁迫下小果白刺的菌根侵染、元素吸收、离子平衡、生物量、Na⁺和Cd含量与吸收的影响。【结果】在重金属Cd和NaCl胁迫下,接种F. mosseae的植物根系平均菌根侵染率为12.68%～21.90%。与不接种CK相比,接种AM真菌使不同处理小果白刺总干质量增加101.35%～215.29%;地上部矿质营养元素增加47.55%～21...