铅锌矿区先锋植物野艾蒿对重金属的吸收与富集特征

采用野外采样系统分析法,研究了不同年限废弃地野艾蒿对Cu、Zn、Pb、Cd的富集与分布。结果表明,不同年限废弃地土壤中重金属的含量随着废弃年限的增加而减少,野艾蒿对Zn和Pb的富集量较大,不同年限废弃地中野艾蒿和土壤Cu、Zn和Pb的含量之间呈极显著正相关,野艾蒿对重金属的吸收、富集有随土壤中重金属含量升高而增加的趋势。野艾蒿的不同部位在不同年限废弃地中累积不同重金属的能力不同,除3 a废弃地野艾蒿中Pb的含量地上部分小于地下部分外,其他环境中重金属含量都表现为地上部分大于地下部分。野艾蒿对4种重金属都有不同程度的转运能力,Cu在不同年限废弃地的生物富集系数均为最大,野艾蒿对Cu、Cd转运能力较强。野艾蒿根系对Pb有弱的滞留效应为36.59%,对Cu、Cd、Zn没有滞留效应。综合分析结果表明,野艾蒿能吸收富集多种重金属并且具有耐重金属的特性,基于其具有生物量较大、生长速度快的特点,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

土施超富集植物秸秆对镉污染条件下葡萄生长及镉含量的影响

通过盆栽试验,研究了在镉污染条件下,土施3种镉超富集植物(龙葵、野茼蒿、三叶鬼针草)秸秆对葡萄生长及镉含量的影响。结果表明:幼苗试验中,土施龙葵、野茼蒿和三叶鬼针草秸秆后葡萄幼苗生物量、光合作用强度、抗氧化酶活性和代谢物质含量均增加,且葡萄幼苗地上部分镉含量减少,较未施用分别减少了37.63%、18.31%和22.25%。结果树试验中,土施龙葵、野茼蒿和三叶鬼针草秸秆后葡萄果实镉含量均减少且提高了果实品质,其中果实镉含量较未施用分别减少了22.11%、14.07%和19.25%。因此,土施龙葵、野茼蒿和三叶鬼针草秸秆能促进葡萄的生长和降低其镉含量,有利于镉污染果园中葡萄的正常生长及安全生产,其中土施龙葵秸秆效果最佳。     

水稻镉耐性差异及镉低积累种质资源的筛选

比较水稻亲本材料的镉耐性差异, 筛选镉低积累水稻种质资源, 为水稻镉安全品种(Cd-safe cultivars, CSCs)的培育提供遗传材料。以收集的具有明显遗传差异的145种水稻亲本材料为研究对象, 通过水培试验, 研究水稻植株生长性状和镉积累特征, 比较不同材料的镉耐性和镉积累差异, 并以耐性指数和镉含量为指标, 筛选镉低积累种质资源。结果表明: (1)在镉胁迫条件下, 水稻生物量和株高受到不同程度的抑制, 根长和根冠比呈不同程度增加。(2)恢复系各材料间镉含量和积累量最大值分别为最小值的2.79倍和6.45倍, 保持系各材料间镉含量和积累量最大值分别为最小值的2.00倍和2.98倍。(3)根据耐性指数差异将恢复系和保持系各分成耐性不同的5类, 并将耐性较强材料进行镉积累差异分类, 得到恢复系镉低积累种质资源13种, 分别是"MR183"、"MR86"、"R047"、"R364"、"泸恢602"、"泸恢615"、"泸恢17"、"GR548/M63//527_2"、"R18"、"成恢838"、"GR548/M63//M63_5"、"GRL17/IRBN95-199_3"和"GRL17/ATTP//L17_3"; 保持系镉低积累种质资源2种, 分别是"玉香B"和"D62B"。(4)镉耐性较强材料中, 高积累材料的镉含量和镉积累量表现为恢复系中分别为低积累材料的1.97倍和2.03倍, 保持系中分别为低积累材料的1.43倍和1.40倍; 镉含量和镉积累量在两系的低积累材料间无明显差异。筛选镉低积累材料培育镉安全品种将成为解决镉安全威胁的关键。     

不同品种对水稻铅汞耐性和富集能力的影响

选取2种类型水稻土(黄泥土和红泥土)和9个水稻品种,通过温室盆栽试验,研究Pb(250 mg/kg)、Hg(0.6 mg/kg)污染条件下,水稻品种对水稻Pb、Hg耐性和富集能力的影响。结果表明,Pb污染处理显著降低了水稻产量,在红泥土和黄泥土中,水稻产量的降低幅度分别为3.6%~29.8%和2.3%~16.9%;Hg污染处理下,水稻产量略有下降,但差异不显著。不同品种水稻对Pb、Hg污染的耐性和富集能力差异显著。在Pb污染处理下,宁粳1号产量降幅较小,耐性较高;天协6号产量降幅较大,耐性较低;在Hg污染处理下,宁粳1号耐性较高,浙1500耐性较低。在2种类型水稻土中,特三矮2号稻米Pb的富集系数较高,对Pb污染较敏感;浙1500稻米Hg的富集系数较高,对Hg污染较敏感;宁粳1号稻米Pb、Hg的富集系数均较低,对Pb、Hg污染均不敏感。水稻品种、土壤类型和污染类型对水稻Pb、Hg耐性的影响不同,3个因子的相对贡献率分别为36.5%、18.3%和27.1%。     

维管植物的镉毒和耐性机制

本文讨论了影响土壤中镉有效性的因素和植物对镉的吸收与转运。从植物的生长、光合作用、气孔功能、水分关系、酶活性等方面阐述了镉对维管植物的毒害机制 ;并对近年来有关维管植物通过体内镉的积累与分隔和镉结合复合物产生的镉耐性机制的研究作一综述。     

高等植物中镉的耐性和累积特征间的关系

<正> 自从镉被证实是对人类最有害的一种元素,是痛痛病的致病原因以来,镉在作物体内的累积和作物对镉的耐性已成为广泛的研究课题。过去对各种作物影响镉吸收的制约因子的研究虽获得了大量资料(Dage 等1981)。但关于作物种类间镉的累积特征和耐性的系统研究的报道,很少见到。作者曾指出,作物对镉的累积固有特征取决于该作物是属于哪一科的。用分类学的方法可作为了解作物对金属的吸收及其耐性的生物化学机理的基础,同时也可作为对选择恰当的作为监测土壤受重金属污染的供试作物的基础。对供试作物进行组织分析,目前被认为是一种监测手段。     

镉胁迫对荻生长、镉富集和土壤酶活性的影响

采用盆栽土培法,从播种开始培育132d后,研究0,3,6,9mg/kg镉胁迫对荻的生长、镉富集与分布和土壤酶活性的影响。结果表明:荻耐性指数随处理浓度的增加先上升后下降,镉浓度≤6mg/kg时,促进荻生长,镉浓度为9mg/kg时,抑制荻生长。叶绿素、丙二醛和可溶性糖含量均随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值;类胡萝卜素含量为先降低后升高,在6mg/kg时达最小值。荻根部铜、锌和铁含量均随处理浓度的增加而升高,地上部铜和铁含量先降低后升高,而锌含量持续降低。根部和地上部镉含量随镉处理浓度增加呈线性增加趋势,且根部镉含量均高于地上部;不同浓度镉处理荻根部富集系数均大于1,但地上部富集系数和转运系数均小于1;根部镉积累量随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值,地上部镉积累量持续升高,荻体内镉主要分布在根部。镉处理组的土壤脲酶和过氧化氢酶活性与对照相比总体无显著差异(P0.05),镉浓度为6mg/kg和9mg/kg对土壤脲酶活性有一定促进作用,但会抑制过氧化氢酶活性,根际土壤酶活性总体高于非根际土壤酶。研究表明,荻对镉有较强的耐性,且根部对镉有较强的富集能力,因此,荻在土壤镉污染稳定化修复方面具有一定的应用潜力。     

土壤覆盖耐性植物秸秆对树番茄幼苗生长及镉积累的影响

通过盆栽试验,研究了在镉污染条件下,土壤覆盖镉耐性植物(马唐、邻近风轮菜、车前、扬子毛茛)秸秆对树番茄幼苗生长及镉积累的影响。结果表明:与未覆盖相比,土壤覆盖四种耐性植物秸秆均提高了树番茄根系、茎杆、叶片、地上部分及整株生物量,也提高了树番茄光合色素含量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性。土壤覆盖马唐、邻近风轮菜和扬子毛茛秸秆提高了树番茄地上部分的镉含量,分别比未覆盖提高了80.74%、58.09%和28.31%,只有土壤覆盖车前秸秆的树番茄地上部分镉含量低于未覆盖(较未覆盖降低了12.25%)。此外,土壤覆盖马唐、邻近风轮菜和扬子毛茛秸秆提高了树番茄的镉转运系数,但车前秸秆降低了其转运系数。因此,土壤覆盖车前秸秆能够促进树番茄幼苗的生长,降低其地上部分镉含量,有利于镉污染果园中树番茄的正常生长及安全生产。     

喷施脱落酸对镉富集植物繁缕生长及其镉积累的影响

盆栽试验研究了镉胁迫条件下喷施脱落酸(ABA)对富集植物繁缕(Stellaria media)生长及镉积累的影响。结果表明,喷施ABA提高了繁缕生物量及光合色素含量。随ABA喷施浓度的增加,繁缕的生物量及光合色素含量呈增加的趋势,但繁缕的镉含量、镉积累量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量呈先增后降的趋势,最大值出现在ABA浓度为15 mg L-1,此时,繁缕根系、地上部分及整株镉积累量均达到最大值,分别为94.54、235.93和330.47μg plant-1,较各自对照分别增加了19.07%(P0.05)、49.45%(P0.05)和39.28%(P0.05)。喷施ABA能够促进繁缕的生长,提高繁缕对镉的富集能力,以15 mg L-1的ABA浓度为最佳。     

耐性植物秸秆覆盖对荠菜生长及镉积累的影响

[目的]研究秸秆覆盖对富集植物重金属积累的影响,筛选能促进荠菜生长和镉积累的镉耐性植物.[方法]通过盆栽试验研究镉污染条件下,覆盖4种镉耐性植物(扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前)秸秆对荠菜生长及镉积累的影响。[结果]覆盖扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前秸秆后,荠菜的地上部分生物量、总生物量和叶片叶绿素含量值均低于未覆盖处理。覆盖扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前秸秆的荠菜总生物量则较未覆盖分别降低了34.04%,49.85%,40.27%和18.39%。只有覆盖邻近风轮菜秸秆提高了荠菜根系镉含量,而覆盖扬子毛茛和通泉草秸秆则提高了荠菜地上部分镉含量(较未覆盖分别提高了18.61%和12.87%)。然而,覆盖4种耐性植物的荠菜根系、地上部分及整株镉积累量均低于未覆盖。[结论]在盆栽条件下,覆盖镉耐性植物(扬子毛茛、通泉草、邻近风轮菜和车前)秸秆不能提高荠菜对镉污染土壤的修复能力。     

Cadmium accumulation in Crassocephalum crepidioides (Benth.) S. Moore (Compositae) in heavy-metal polluted soils and Cd-added conditions in hydroponic and pot cultures

Abstract

We have identified Crassocephalum crepidioides (Benth.) S. Moore (Compositae) as a cadmium (Cd)-accumulator plant in a heavy-metal polluted environment. In soil polluted with Cd, 5.7–17.5 mg kg^?1 Cd, concentrations in the above-ground plant tissues were measured as 14.6–78.6 mg kg^?1 with transfer factors in the above-ground plant tissues (concentration in above-ground tissues/soil concentration) of 1.5–6.0. No other toxic heavy metals or plant micronutrients were found to have accumulated into the above-ground plant tissues. In a hydroponic culture with 1 µmol L^?1 Cd added to Hoagland's nutrient solution, Cd concentration in the above-ground plant tissues was 121.0 mg kg^?1, with a transfer factor of more than 1000. In a pot culture carried out for 9 weeks in a greenhouse, the highest Cd concentration in the above-ground plant tissues, 121.2 mg kg^?1, was found in a treatment with 5 mg kg^?1 Cd, whereas the highest Cd content in an above-ground plant tissue, 106.1 µg, was found in a treatment with 2 mg kg^?1 Cd. These results clearly showed that C. crepidioides is a Cd accumulator. In all samples, the Cd concentration in the above-ground plant tissues was higher than that in the roots. The results obtained in the present study show that this plant has a strong potential for use in phytoremediation in farm fields contaminated with Cd.     

黑麦草幼苗对镉耐性能力及吸收积累和细胞分布特点研究

通过盆栽试验研究了镉（Cd）胁迫下黑麦草（LoliumperenneL.）幼苗的耐性能力（包括生长反应和生理生化特性）以及对Cd的吸收、积累、分布特征。结果表明,当Cd浓度为10mg.kg-1时,黑麦草的生长和发育没有受到明显抑制（P〉0.05）,当Cd浓度为20、60、100mg.kg-1时,黑麦草生物量、叶绿素含量、根系活性都显著降低（P〈0.05）;超氧阴离子（O2-.）、MDA含量显著增加（P〈0.05）;SOD、POD活性先增加后降低。黑麦草体内Cd积累量随着Cd浓度增加而显著增加（P〈0.05）;Cd在亚细胞内积累量：F1（细胞壁）〉F3（可溶部分）〉F2（细胞器）。黑麦草在Cd浓度为10、20mg.kg-1时,富集系数〉1.0,对Cd有较强的富集能力,转移系数〈1,富集的Cd主要累积在根部,表明黑麦草能够有效富集土壤中的Cd,且富集的Cd主要积累在根部。     

麻疯树对镉胁迫的生理耐性及富集特征研究

研究了不同Cd浓度（0、10、25、50、100、200mg.kg-1）对麻疯树的生理指标和Cd积累特征的影响。结果表明,在土壤中的Cd≤50mg.kg-1时,麻疯树的生长未受到明显影响（P〉0.05）,当Cd≥100mg.kg-1时,其生长受到明显抑制（P〈0.05）;同时,麻疯树叶中叶绿素含量随土壤中Cd浓度的增加而下降,而其体内Cd含量则呈增加趋势,且表现根〉茎〉叶的富集特征;麻疯树叶中的SOD、POD活性随Cd浓度的增加呈先升高后降低趋势,而CAT活性仅在Cd为200mg.kg-1时显著增加,麻疯树叶中的MDA、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白、酸溶性巯基和谷胱甘肽含量随Cd浓度的增大呈增加趋势,这可在一定程度上缓解金属Cd对麻疯树的毒害。因此,麻疯树在重金属镉污染土壤修复方面具有一定的应用潜能。     

不同镉处理对两种生态型水蜈蚣镉富集特性的影响

采用室内盆栽试验,研究了在不同浓度cd处理下,两种生态型水蜈蚣的生长和对cd的吸收和富集特性。结果表明：（1）在2mg·kg^-1Cd处理时,Cd对两种生态型水蜈蚣生物量的影响较小。之后随着cd处理浓度的增加,两种生态型水蜈蚣生物量均呈降低的趋势,且差异显著。在200mg·kg^-1Cd处理时,矿山生态型水蜈蚣死亡,而非矿山生态型仍能维持一定生长,表现出较强的cd耐性。（2）在高浓度cd处理下,非矿山生态型水蜈蚣比矿山生态型具有更强的Cd富集能力。在2、10、50mg·kg^-1Cd处理时,两种生态型水蜈蚣Cd含量和积累量均呈增加的趋势。在200mg·kg^-1Cd处理时,非矿山生态型水蜈蚣地上部和地下部Cd含量分别达到498．66mg·kg^-1和1016．09mg·kg^-1,积累量分别为86．00μg·pot^-1和123．82μg·pot^-1,具有较强的cd富集能力。（3）在不同浓度Cd处理下,两种生态型水蜈蚣地上部富集系数均大于1,表现出较强的cd富集能力;矿山生态型水蜈蚣转移系数最大值为0．55,非矿山生态型为0．53。两种生态型水蜈蚣对cd均有一定的富集特性,而在高浓度Cd处理时非矿山生态型水蜈蚣的cd富集能力更强。     

中华稻蝗（Oxya chinensis）对重金属镉的累积及排泄

为了研究重金属镉（Cd）在植食性昆虫体内的累积和排泄规律,通过Cd慢性染毒的方法,用不同浓度Cd溶液培养的麦苗饲喂中华稻蝗（从4龄若虫至成虫）,采用原子吸收法测定Cd在中华稻蝗（Oxyachinensis）整虫和中肠的蓄积及Cd在其粪便和蜕中的排泄量。研究结果表明,Cd在中华稻蝗整虫和中肠中的累积规律相似,即随着麦苗中Cd含量的增加,整虫和中肠中Cd的累积量明显升高,且各处理间存在显著差异（P〈0.05）。部分Cd可以通过粪便的排泄和蜕皮过程而排出体外。用不同Cd浓度的麦苗饲喂中华稻蝗后,其粪便和蜕中的Cd排泄量与对照组相比显著升高（P〈0.05）,且各处理间差异显著（P〈0.05）。中华稻蝗整虫、中肠、粪便和蜕中的Cd含量与食物（麦苗叶片）中的Cd含量存在显著的剂量-反应关系,其相关系数分别为：整虫0.977、中肠0.920、粪便0.967、蜕0.840。研究结果可为进一步研究Cd在中华稻蝗体内积累和排泄的动态变化规律提供理论和实验依据。     

Rhizosphere Cadmium Speciation and Mechanisms of Cadmium Tolerance in Different Oilseed Rape Species

ABSTRACT

The role of rhizosphere processes in cadmium (Cd) uptake by plants and mechanisms of Cd tolerance is unexplored and a matter of debate. Pot experiments were conducted under greenhouse conditions to investigate rhizosphere Cd speciation and mechanisms of Cd tolerance in different oilseed rape (Brassica juncea L. and Brassica napus L.) species using a sequential extraction technique. A Cd-tolerant oilseed rape, Xikou Huazi, a non-tolerant oilseed rape, Zhongyou 821, and an Indian mustard (Brassica juncea L.) were used in the study. The results showed that three predominant forms of Cd in the plants were NaCl-extractable Cd, acetic acid-extractable Cd, and water-extractable Cd. The concentration of water-extractable Cd in Xikou Huazi was significantly lower than in Zhongyou 821. A significant depletion of exchangeable Cd was observed in the rhizosphere soil of oilseed rapes Xikou Huazi and Zhongyou 821, as well as Indian mustard. At 60 mg kg^?1 of soil Cd concentration, the concentrations of carbonate-bound and organically bound Cd in the rhizosphere soil of Xikou Huazi were significantly higher than in the non-rhizosphere soil. The concentrations of these two Cd speciations were higher in the rhizosphere soil of Xikou Huazi than in the rhizosphere soil of Zhongyou 821. However, for Zhongyou 821, there were no significant differences in the concentrations of these two Cd speciations between the rhizosphere and non-rhizosphere at 30 and 60 mg kg^?1 of soil Cd concentrations. A significant difference existed in rhizosphere Cd speciations and Cd forms in the plants between Cd-tolerant oilseed rape and non-tolerant oilseed rape. This difference was the main reason that Cd-tolerant oilseed rapes take up and accumulate Cd.     

天津潮间带泥螺（Bullacta exarata）对重金属镉的累积与释放特征

生物对重金属的累积与释放实验对研究生物修复、污染物生态毒性和环境风险评价有着十分重要的意义。通过对天津潮间带底栖生物泥螺进行室内镉累积与释放实验,研究了泥螺体和肝脏对镉的累积与释放特征。整个实验过程分为累积和释放两个阶段,实验样品经冷冻、干燥、研磨、混匀和称量后,采用原子吸收分光光度法进行测定。结果表明,泥螺对镉的累积周期为14 d,其身体和肝脏中镉的质量分数均呈现先升高后降低的趋势,在第7 d达到最大值,其中肝脏的累积能力要大于身体;泥螺对镉的释放周期为12 d,在第9 d趋于稳定。泥螺对镉的累积与释放不仅与其自身的生活习性有关,还与其栖息环境密切相关。在自然环境中,应当严格控制镉的人为输入,尤其是含镉工业废水的排放。     

Cadmium Accumulation and Tolerance of Two Salix Genotypes Hydroponically Grown in Presence of Cadmium

Abstract

In general, according to previous studies, pioneer species do not require arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) to increase their growth and survival in tropical systems. The aim of this study was to determine the dependence response to AMF of Heliocarpus appendiculatus, a pioneer species, at different phosphorus (P) levels. In a greenhouse experiment, H. appendiculatus seedlings were grown in pots with a sterile vermiculite-sand mixture (1:1). Two sets of pots were set up: One set was inoculated (150 spores per pot) with indigenous AMF from a tropical rain forest at “Los Tuxtlas” (Veracruz, Mexico); the other set was not inoculated. To each set, 0, 0.02, 0.2, and 2 g L^?1P was added. All pots were watered with 250 mL of nutrient solution. Mycorrhizal plants showed a higher total dry weight and relative growth rate in 0.02 g L^?1P concentration, while nonmycorrhizal plants responded positively at 0.2 g L^?1P; a decrease in plant responses at higher P levels was observed in both treatments. H. appendiculatus showed to have higher relative dependence at lower P concentration (≈50%). As levels of P increased, mycorrhizal colonization decreased. Successful growth of pioneer species during succession process may be improved if there is AMF content in soils, prior to disturbance.     

稻米镉关键积累时期研究

探明水稻不同生育期镉积累特征对于稻米安全生产具有重要的科学价值与现实意义,本研究采用水培试验方法,于水稻不同生育期分阶段添加外源镉,分析水稻不同生育期低浓度镉(50μg·L~(-1))胁迫下水稻每个生育期、主要部位镉含量及其内在关联。抽穗期阶段镉胁迫对水稻籽粒镉积累速率影响最为明显,最高达到3.41μg·蔸~(-1)·d~(-1)。孕穗期和抽穗期阶段镉胁迫对稻米镉积累量贡献率较高,中嘉早17号分别为40.51%、31.66%,湘晚籼13号分别为37.97%、35.46%。研究表明,孕穗期、抽穗期是控制镉米形成的关键时期,本结果可为镉超标稻田的安全生产及阻控米镉积累提供支持和科学指导。     

花卉植物硫华菊的镉积累特性研究

为从花卉中筛选镉超富集植物用于镉污染土壤的修复,采用土壤高浓度镉污染法从5种花卉植物中筛选出具有镉富集植物基本特征的花卉植物硫华菊,并通过盆栽试验和小区试验,进一步研究硫华菊的镉积累特性。结果表明:随土壤镉浓度的增加,硫华菊的生物量、光合色素含量及可溶性蛋白含量均呈先增后降的趋势,SOD活性、POD活性呈增加的趋势,但CAT活性则呈降低的趋势。镉在硫华菊各个器官中的分布大小顺序为:根系茎秆地上部分叶片。硫华菊根系、茎秆、叶片及地上部镉含量随土壤镉浓度的增加呈增加的趋势,且在土壤镉浓度大于10mg/kg时,硫华菊地上部分镉含量均超过镉超富集植物临界值(100mg/kg)。不同浓度镉处理的硫华菊地上部分镉富集系数(BCF)均大于1,但转运系数(TF)均小于1。硫华菊根系、茎秆、叶片及地上部分镉积累量随土壤镉浓度的增加均呈先增后降的趋势,地上部分镉积累量最大值为479.34μg/株(土壤镉浓度为100mg/kg)。小区试验研究表明,在土壤镉浓度为2.04~2.89mg/kg时,硫华菊地上部分镉积累量为4.54~5.60mg/m~2。因此,硫华菊是一种镉富集植物,且修复能力较强,可有效地修复镉污染土壤。