三种核素对植物烂种烂芽的影响

为探讨核素及其浓度与植物烂种烂芽的关系,用Sr(NO3)2、CsNO3和UO2(NO3)26H2O,配制成0,0.1,0.5,1.0,2.5,5.0,7.5和10.0mmol.L-1的溶液,研究Sr、Cs和U在发芽试验中对向日葵、大豆、玉米、黄瓜和油菜种子烂种烂芽的影响。结果表明:核素、核素浓度和植物对烂种烂芽的影响极显著,互作效应也非常显著。U处理的烂种烂芽率极显著地高于Sr或Cs处理,Sr或Cs处理之间差异不显著。不同Sr2+或Cs+浓度处理间没有显著差异。2.5mmol.L-1及以上U6+处理极显著地增加植物烂种烂芽率。植物之间对核素的反应差异较大,向日葵敏感,黄瓜不敏感,油菜、大豆和玉米介于二者之间。因此,不同核素对植物种子烂种烂芽的影响不同,U的影响大于Sr或Cs的影响,中高浓度U离子易致植物种子和幼芽死亡,不同植物烂种烂芽率对不同种类和不同浓度的核素反应不同。     

不同植物对高浓度Sr、Cs胁迫的响应与修复植物筛选

研究不同植物对锶(Sr)和铯(Cs)的抗性及富集能力对于修复锶和铯污染的土壤具有重要理论和实践意义。通过研究和评价10科13种植物对高浓度S(r500 mg Sr.kg-1)、Cs(500 mg Cs.kg-1)的抗性和富集能力,筛选针对土壤Sr或Cs污染的修复植物。结果表明:(1)抗高浓度Sr胁迫能力从大到小依次是芝麻>向日葵>红圆叶苋>菊苣>空心莲子草>西葫芦>蕹菜>黄秋葵>高粱>木耳菜>柳叶苋>四季豆>灰灰菜(;2)抗高浓度Cs胁迫能力从大到小依次是芝麻>蕹菜>四季豆>空心莲子草>西葫芦>黄秋葵>向日葵>柳叶苋>红圆叶苋>灰灰菜>木耳菜>高粱>菊苣;(3)13种植物中西葫芦的Sr含量、转移系数(TF值)、单位种植面积的Sr积累量、地上器官的Sr积累量均最大;(4)菊苣的Cs含量、TF值最大,灰灰菜单位种植面积的Cs积累量、地上部分的Cs积累量最大,空心莲子草次之。综合植物对Sr和Cs的抗性及富集能力,西葫芦、菊苣、木耳菜和黄秋葵可作为修复高浓度Sr污染土壤的植物,灰灰菜、空心莲子草和向日葵可作为修复高浓度Cs污染土壤的植物。     

外源水杨酸对盐胁迫下小白菜幼苗生理的影响

采用叶面喷施法探讨水杨酸(SA)对不同时间段NaCl胁迫下小白菜(Brassica campestris L.)幼苗生理的影响。结果表明,随着盐胁迫时间的延长,SA预处理的小白菜幼苗叶片叶绿素含量、相对含水量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性以及相关基因的表达量均高于对照处理;而丙二醛含量和相对电导率均低于对照处理。在整个盐胁迫过程中,相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量以及脯氨酸含量呈不断下降的趋势;丙二醛含量和相对电导率呈不断上升的趋势;POD活性以及SOD活性呈先上升后下降的趋势,峰值均出现在3 d。POD基因与SOD基因的相对表达量呈先上升后下降的趋势,且峰值出现在3 d。分析结果表明,外源水杨酸可以通过提高叶绿素含量、相对含水量、渗透调节物质含量来上调抗氧化酶基因的表达,增强抗氧化酶活性,并且减轻细胞膜损伤来缓解盐胁迫对小白菜幼苗的伤害,从而提高小白菜幼苗的抗盐能力。     

放射性污染条件下土壤微生物活性及群落功能多样性特征

【目的】揭示放射性污染与土壤微生物活性及群落功能多样性的内在联系，同时为放射性污染土 壤生物治理与安全评价提供一定参考。【方法】以我国南方某典型铀尾矿库中采集的土壤为研究对象，使用微 生物活性测定方法和 Biolog-Eco 技术对土壤样品中微生物量氮（MBN）、微生物熵（qMB）、基础呼吸（BRC） 和代谢熵（qCO2）等微生物活性指标及微生物群落功能多样性进行分析。【结果】不同污染程度土壤微生物活 性呈现显著差异，除 qMB 外，各取样点的 MBN、BRC、qCO2 都低于对照水平；相关性分析显示 U、226Ra 与各 指标均呈负相关，但未达到显著水平；放射性污染整体上显著降低了土壤微生物群落对碳源的利用能力，主成 分分析 (PCA) 表明这种差异主要体现在碳水化合物上，其次是氨基酸；不同程度的放射性污染土壤中，微生物 群落功能多样性也存在显著差异，污染程度较低的土壤中，微生物多样性整体表现较高。【结论】放射性污染 土壤中微生物的活性、群落代谢特征都发生了显著的改变，因此可以将其作为环境监测的敏感指标。     

耐辐射异常球菌K~+吸收蛋白ktrA基因功能研究

耐辐射异常球菌(D.radiodurans R1)ktrA基因(DR_1666)编码的K+吸收蛋白在盐胁迫和渗透胁迫中起着重要作用。采用QRT-PCR分析表明在盐和D-山梨糖醇胁迫条件下,野生型菌株中ktrA基因表达均显著上调。同时采用融合PCR方法和同源重组技术,构建ktrA基因缺失突变株(ΔktrA),以野生型菌株DR做对照,分别用不同浓度的氯化钾和D-山梨糖醇对突变株进行胁迫处理。结果显示,突变株ΔktrA对氯化钾和D-山梨糖醇的敏感性明显高于野生型,表明ktrA基因在菌株耐受高盐和高渗透胁迫时起重要作用。该结果为深入研究D.radiodurans R1菌株中ktrA基因的功能提供了很好的基础。     

耐辐射异常球菌磷酸戊糖途径对DNA损伤修复的影响

耐辐射异常球菌(D.radiodurans)超强的辐照抗性归因于其高效的DNA损伤修复系统,磷酸戊糖途径(PPP)作为细胞各种糖类代谢枢纽,是合成核苷酸和核酸所需的核糖以及生成细胞还原力(NADPH)的重要途径。为探究D.radiodurans R1中PPP对DNA损伤修复的影响,本研究敲除PPP中编码限速酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的基因zwf,比较UV辐照后突变株Δzwf与野生型D.radiodurans的生理生化差异。结果表明,zwf突变导致菌株对UV辐照敏感;UV辐照后Δzwf胞内NADPH、D-核糖、核苷酸合成前体IMP、UMP含量明显降低;葡萄糖酸-δ-内酯及D-核糖能完全和部分恢复Δzwf的UV辐射抗性。综上可知PPP通过提供DNA损伤修复原料及还原力,在DNA损伤修复过程中起着重要作用。本研究结果为DNA损伤修复机理提供参考。     

非生物胁迫下戈壁异常球菌LEA3蛋白Dgl3抗逆功能研究

LEA3(group 3 late embryogenesis abundant proteins)是一类非生物胁迫响应蛋白,能够保护细胞免受胁迫损伤。戈壁异常球菌(Deinococcus gobiensis) I-0分离于干旱、温差大及强阳光辐射的戈壁沙漠环境,具有超强的耐受紫外(UV)辐射、电离辐射和干燥等胁迫的能力,其基因组中Dgo_CA1631基因编码蛋白与LEA3具有一定同源性,将该蛋白命名为Dgl3,并对其生物学功能展开研究。非生物胁迫实验表明,Dgl3蛋白能够显著增强表达菌株BL21对氧化和冷冻胁迫的抗性,最大限度地保护宿主菌免受损伤。体外酶活保护实验结果进一步表明,氧化和反复冻融胁迫条件下Dgl3蛋白能够保护苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)的活性。因此推测,Dgl3蛋白通过保护细胞体内相关酶类的活性,增强宿主细胞对氧化和冷冻胁迫的抵抗能力。     

戈壁异常球菌冷激蛋白Csp1提高大肠杆菌盐胁迫抗性

耐辐射戈壁异常球菌(Deinococcus gobiensis I-0)是本研究室分离于戈壁沙漠环境中的微生物,对辐射、氧化和干旱等非生物胁迫有超强的抗性。该菌基因组含有2个冷激蛋白编码基因(csp1,Dgo_CA1136和csp2,Dgo_PA0041),编码蛋白均具有典型的冷激蛋白家族特有的结构域。本研究以戈壁异常球菌I-0 Csp1为研究对象,研究表明Csp1能显著增强模式菌株大肠杆菌对低温、高盐、干旱等非生物胁迫的抗性;QRT-PCR分析显示在盐胁迫条件下Csp1表达菌株的海藻糖合成酶基因(otsA和otsB)表达显著上调,其降解基因(treB、treC)无显著变化。Csp1通过调控海藻糖代谢途径,促进渗透保护物的积累,可能是增强细胞盐、干旱等胁迫抗性的有效途径之一。     

聚乙烯降解产物对小麦叶绿素和植物学性状的影响

研究聚乙烯降解产物对作物的影响,为可降解聚乙烯地膜的研制和推广提供依据.用LLDPE和3种不同分子质量(5000、3000和2000 u)聚乙烯模拟聚乙烯降解产物,用0、7、35、70、140、350、700、1 050和1 400 g/m2的用量模拟在土壤中的残留量,研究小麦中后期叶绿素相对含量和植物学性状的变化.结果表明,不同聚乙烯降解产物和残留量对小麦叶绿素相对含量和植物学性状有不同程度的影响.聚乙烯降解产物使3、4月份小麦叶绿素相对含量有所提高,但LLDPE使2月份小麦的叶绿素相对含量降低.残留量与小麦叶绿素相对含量的变化没有明显的关系,但多有增加的作用.小麦株高有随聚乙烯分子质量增加而降低的趋势,小麦穗长、单株成穗数和每穗小穗数均以LLDPE最小,除LLDPE对穗长有不利影响外,其余聚乙烯降解产物对所研究的植物学性状多有改良作用.聚乙烯降解产物除LLDPE残留700～1 400g/m2外,其他降解产物和残留量对小麦叶绿素相对含量和所研究的植物学性状多无不良影响.     

植物吸收Sr、Cs与其他元素的相关性研究

用高浓度的Sr或Cs处理土壤,采用X射线荧光光谱仪(XRF)测定植物地上部分各元素的相对含量,研究植物吸收Sr、Cs与其他元素的相关性.结果表明,高浓度Sr处理下,植物吸收Sr与Ca、Mg呈极显著正相关,与S、Na呈显著正相关,与P、Si、Fe、Zn呈极显著负相关,与K、Al呈显著负相关；高浓度Cs处理下,植物吸收Cs与其他元素的相关性均不显著,但与K的相关系数较大,为0.6614;不施核素处理下,植物吸收微量的Sr,吸收Sr与Ca、Cl、Mg、Na、Fe、Al、Zn呈正相关,但只与Ca显著相关.因此,植物吸收Sr、Cs与其他元素有不同的相关性,在土壤核素污染的植物修复中值得注意.