不同光强下龙葵对镉的吸收积累及生理响应

采用土培方法探讨了不同光强（自然光和50%遮光）和镉（Cd）不同添加量（0、 25、 50、 75和100 mg/kg）复合处理下,龙葵对Cd的吸收累积特征,超氧化物歧化酶（SOD）、 过氧化物酶（POD）、 过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性以及叶绿素、 丙二醛（MDA）、 谷胱甘肽（GSH）和植物螯合肽（PCs）含量等的变化特征。结果表明, 自然光条件下龙葵叶绿素b、 叶绿素a+b以及地上和地下部Cd富集量均显著低于遮光处理; 叶和根的SOD、 POD、 CAT和APX活性在自然光条件下随土壤Cd添加量的增大先升后降,而在遮光处理下则持续升高; 除Cd 25 mg/kg处理时根POD及叶CAT活性在不同光强处理下没有显著差异外,其余Cd添加量处理下SOD、 POD、 CAT和APX活性在自然光条件下均显著高于遮光处理; 自然光条件下龙葵叶和根的MDA含量显著高于遮光处理,而叶和根的GSH含量和叶中PCs含量均显著低于遮光处理。研究结果表明,遮光环境促进了龙葵对Cd的富集,并且减轻了Cd对龙葵的氧化胁迫。     

外源褪黑素对镉胁迫下豌豆种子萌发、幼苗抗性生理及镉含量的影响

为探究外源褪黑素(MT)对镉胁迫下豌豆种子萌发和幼苗生长影响的生理机制,以豌豆品种中豌6号为试验材料,采用培养皿滤纸法,研究不同浓度外源褪黑素(0、50、100、200、400 μmol·L^-1)对镉胁迫(0、10、100 μmol·L^-1)下豌豆种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响。结果表明,镉胁迫显著抑制了豌豆种子萌发及幼苗生长;施用外源褪黑素能够显著提高镉胁迫下豌豆种子的发芽势和发芽率,促进豌豆幼芽和幼根的生长,提高豌豆幼芽的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,并降低丙二醛(MDA)和镉含量。当Cd²⁺浓度为10 μmol·L^-1时,施用100 μmol·L^-1 MT较未添加MT豌豆的发芽势、发芽率、芽长、根长、芽鲜重和根鲜重分别增加90.47%、82.94%、127.27%、129.47%、131.71%和83.33%,SOD、POD和CAT活性分别提高24.17%、40.50%和76.91%,MDA含量下降57.64%,镉含量下降57.62%。结果表明,适宜浓度的外源褪黑素能够通过提高抗氧化酶活性,降低活性氧的积累,抑制豌豆幼苗对镉的吸收,从而缓解镉胁迫对豌豆幼苗的毒害作用,促进种子萌发及幼苗生长。本研究结果为进一步探索外源褪黑素缓解豌豆镉胁迫的机理提供了一定的理论依据。     

镉硫交互对东南景天抗氧化酶活性的影响

通过营养液培养试验研究不同硫镉水平对超积累东南景天抗氧化酶活性的影响。结果表明,在增施镉水平下东南景天叶片的MDA含量随着硫水平增加显著降低,Cd0水平下S2处理显著降低MDA含量达12.4%。相反,东南景天叶片的MDA含量随着镉水平的提高显著增加18.4%～137.7%。镉硫交互对超积累东南景天叶片抗氧化酶活性有显著影响。超积累东南景天叶片SOD活性随着硫、镉水平的增加而增加,以S3〉S2〉S1,Cd100〉Cd10〉Cd0。增施硫显著提高Cd10和Cd100水平下东南景天叶片POD活性。在S1,S2水平下,增加Cd水平东南景天叶片POD活性显著增加,POD活性以Cd10〉Cd100〉Cd0。超积累东南景天叶片CAT活性随着硫水平增加而增加8.9%～21.3%,CAT活性随着Cd水平的增加而显著增加,增幅以S1和S2水平下较大。随着S,Cd水平的增加东南景天叶片的APX活性显著增加。镉硫交互对4种抗氧化酶的效应以APX〉CAT〉POD〉SOD。     

镉胁迫对芦竹抗氧化酶活性的影响

本文研究了在不同浓度Cd2+胁迫条件下,芦竹(Arundo donaxL.)体内抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD)活性随时间的变化情况。结果显示,芦竹遭受Cd2+胁迫前期3种酶活性较对照值有明显增高;随着污染浓度提高和时间延长,酶活性出现下降,降低程度与受污染浓度和时间有关。研究表明,Cd金属胁迫初期,芦竹幼苗体内的抗氧化能力增强,表现出对抗氧化酶的激活效应,但随着植物生长,金属向植物体内迁移,植物器官内抗氧化能力降低,表现出抑制效应。     

铀矿浸出液胁迫对绿豆种子萌发和幼苗生长及其抗氧化酶活性的影响

采用培养皿光照培养箱培养方法,研究了不同浓度铀矿浸出液胁迫对绿豆种子的萌发、幼苗及其根系的早期生长以及体内超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明,铀矿浸出液的浓度≤10％时,胁迫对绿豆种子的萌发率没有影响,但加快了种子的萌发势,显著激发了绿豆幼苗及其根系的生长（P〈0．05）;浓度〈10％时,铀矿浸出液胁迫显著增加了绿豆幼苗及其根系SOD的活性（P〈0．05）,但它们的CAT活性接近对照;浓度=10％时,铀矿浸出液胁迫显著增加了幼苗及其根系CAT的活性（P〈0．05）;浓度=100％时,铀矿浸出液胁迫显著抑制了种子的萌发势（P〈0．05）,最终的萌发率只能达到60％,幼苗及其根系不能正常堆长．它们的SOD和CAT活怀远远低于对照。     

镉胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨镉对甜高粱种子萌发的影响,以辽甜1号为研究对象,研究不同浓度镉胁迫下的甜高粱种子萌发和幼苗生长特性.结果 表明,甜高粱种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均随镉胁迫浓度增加表现出先增加后减少的趋势,都在T2处理时表现为最大;镉会抑制甜高粱幼苗的根和芽生长,镉胁迫浓度增加,抑制作用显著增强,且对根长的抑制作用明...     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化系统及光合作用的影响

采用水培方法,在玉米幼苗进入三叶期后向培养液中加入不同浓度氯化镉（0、10^-6、10^-5、10^-4 mol·L^-1）,胁迫不同时间（5、10、15 d）后对幼苗进行各项指标检测。结果表明,低浓度（10^-6 mol·L^-1）及中浓度（10^-5 mol·L^-1）镉胁迫对幼苗生长均有较强刺激作用,而中浓度胁迫对地上部分作用更明显;低浓度镉胁迫对根部及叶片抗氧化酶（SOD、POD、CAT及ASA－POD）活性影响较小,只是根部POD、ASA－POD活性明显升高,而中浓度胁迫对除SOD外其他抗氧化酶活性均有显著促进作用;MDA含量均未有显著升高,可见根部及叶片未受到氧化损伤;两种浓度胁迫下,Fv′/Fm′虽下降,净光合速率有所升高。高浓度镉（10-4 mol·L^-1）胁迫下幼苗生长几乎停止;根部SOD及CAT活性升高,而POD和ASA－POD被明显抑制,叶片中CAT、POD及ASA－POD活性显著升高;根部受到显著氧化损伤;各项光合参数（Fv/Fm、Fv′/Fm′和净光合速率）均显著降低。     

镉对种子萌发的影响

采用室内培养研究了Ｃｄ对大麦、水稻种子萌发及根、芽生长的影响。结果表明,５ｍｇ／ＬＣｄ具有提高种子发芽率、发芽势、活力指数及促进芽生长的作用,高浓度的Ｃｄ则降低种子的发芽率和活力指数。Ｃｄ对根的抑制效应大于芽。水稻种子蓝发对Ｃｄ胁迫的抗性高于大麦。     

电子束对番茄种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

为了确定电子束对番茄种子及幼苗的影响,本试验采用200、300、400、500和600 Gy 5个剂量的电子束分别辐照两个番茄品种黄盆栽和1479的干种子,以未辐照种子为对照,分析电子束处理对番茄种子萌发及其幼苗生理生化特性的影响。结果表明,随着电子束辐照剂量的增加,黄盆栽和1479种子的发芽率逐渐降低;当电子束剂量达到600 Gy时,黄盆栽和1479种子的发芽率分别为对照的97.2%和77.2%。此外,随着电子束辐照剂量的增加,番茄幼苗叶片内渗透调节物质,如游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量显著增加,其中Pro含量增加最为明显;抗氧化酶活性也发生一定的变化,但无明显规律性。总之,不同剂量电子束对番茄种子的影响不同,相同剂量的电子束对不同品种番茄种子的影响也有显著差异,黄盆栽抗辐射能力较1479强。本研究结果为电子束辐照技术在番茄诱变育种中的应用提供了理论指导。     

重金属超富集植物龙葵对镉响应的蛋白组学分析

龙葵是典型的重金属超富集植物,但是我们对其重金属耐受和超富集的分子机理仍不完全清楚。为了从蛋白组学层面探究重金属超富集植物龙葵如何响应金属镉,本研究采用双向电泳和MALDI-TOF MS分析方法,鉴定了重金属超富集植物龙葵叶片和根中Cd胁迫下差异表达的蛋白。双向电泳在根和叶片中分别至少得到927和1 025个蛋白点,其中Cd胁迫下差异表达的蛋白点在根中有45个,叶片中有57个。采用MALDITOF MS分析,在根和叶片中分别鉴定了9个和12个蛋白点,分别代表了9个和6个差异表达的蛋白。生物信息学分析表明,这些蛋白涉及到激素合成、防御响应、能量代谢和细胞结构等。这些结果为进一步揭示重金属超富集植物龙葵响应Cd胁迫的分子调节机制,以及为通过现代生物技术手段进行重金属污染的植物修复提供了理论依据。     

镉对龙葵幼苗生长和生理指标的影响

采用营养液培养法研究了镉胁迫条件下龙葵幼苗生长、生理响应及镉积累特性。结果表明,镉胁迫下,龙葵幼苗生长受到一定程度的抑制,并且具有浓度效应和时间效应。镉胁迫还导致龙葵叶片色素含量下降。叶绿素a、b和类胡萝卜素平均含量在高浓度镉（150μmol·L^-1）处理条件下分别较对照降低55．5％、63．9％和43．3％。低浓度镉（25μmol·L^-1）处理15d内显著促进龙葵幼苗根系活力,平均根系活力较对照上升10．4％,而高浓度镉处理下,根系活力呈现先升后降的趋势,镉处理10d之后达到峰值;随着镉浓度的升高和胁迫时间的延长,龙葵幼苗叶片相对电导率、丙二醛（MDA）含量和渗透调节物质均呈现显著上升趋势。相对于对照植株,低浓度镉处理下龙葵叶片平均相对电导率、MDA含量、可溶性糖和脯氨酸含量上升17．7％、117．7％、5．6％和95．3％,而高浓度镉处理下上升幅度更大,分别为39．0％、194．6％、56．3％和758．0％。从积累部位来看,镉主要积累在龙葵幼苗地上部,镉含量由高到低依次为叶片〉茎〉根系,高浓度镉胁迫20d之后根茎叶镉含量为5d时的1．73、1．49和1．40倍,分别为1287．25、1718．14和2385．27μg·g^-1DW。     

镉胁迫对龙葵镉的吸收积累及生理响应的影响

为揭示镉(Cd)富集植物龙葵的Cd吸收、积累与光合生理特性间的相关性,采用室内盆栽试验,在不同Cd添加水平下(0,2,5,10,20mg/kg,分别记为Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20),研究了龙葵对重金属Cd的吸收、积累特性及生理响应。结果表明:龙葵对Cd有极强的耐性,在Cd浓度为20.0mg/kg的污染土壤中仍能正常生长;Cd≤10.0mg/kg的污染土壤中龙葵对Cd的富集、转运系数均大于1;但Cd20处理龙葵对Cd的富集和转运能力显著下降。Cd在龙葵中的分布为地上部地下部,并且各处理(Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20)龙葵地上部Cd的积累量也显著高达地下部Cd积累量的10~15倍。同时,随土壤Cd浓度增加不仅引起龙葵对重金属Cd的吸收、转运的变化,也会引起龙葵光合生理指标的相应变化,当土壤Cd含量增加到10mg/kg时,龙葵地上部旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)最强,显著高于Cd0、Cd2、Cd5处理(p0.05)23.71%~79.80%,当土壤Cd含量持续增加,龙葵的光合强度呈显著下降的趋势。龙葵吸收Cd主要受植物外部因素土壤Cd浓度(SCCD)的影响,与Pn、Tr和Gs等内部因素并无显著相关性。因此,试图通过对龙葵的光合生理调控实现提高龙葵对Cd的吸收、积累并不能达到理想的效果,对揭示龙葵富集Cd的机理及调控机制还需进一步的研究。     

Mn胁迫对龙葵和小飞蓬生长及叶绿素荧光特性的影响

采用对Mn有明显耐受能力的植物龙葵（Solanum nigrum L.）和小飞蓬（Conyza Canadensis （L.）Cronq）为材料,用水培方法（Mn离子浓度分别为0.005（CK）、2、4、8、16 mmol·L-1）,研究植物生长、叶绿素含量及叶绿素荧光主要参数。结果表明,Mn胁迫下,随着Mn浓度的升高,龙葵和小飞蓬的叶面积、根长、存活率都有不同程度的下降,株高先略高于对照,而后逐渐下降。叶绿素含量随着培养液中Mn含量的增加显著降低。两种植物的最大光化学量子产量（Fv/Fm）、最大荧光（Fm）、同期光合量子产量（Yield）和表观光合电子传递速率（ETR）均随着Mn离子浓度的增加明显降低;两种植物的初始荧光（Fo）均呈先下降再上升趋势,而非光化学荧光淬灭系数（NPQ）有上升趋势,但处理之间NPQ变化差异不明显。试验表明在Mn胁迫下两种植物的光合作用电子传递过程和电子传递速率被抑制。随Mn处理浓度增大,龙葵受Mn胁迫的影响比小飞蓬小,说明其耐Mn水平较小飞蓬高,更适合用于Mn污染地区的植物修复。     

外源水杨酸对锰污染红壤中玉米的生长与抗氧化酶活性的调节作用

采用盆栽实验方法研究了外源水杨酸（SA）对锰污染红壤中玉米的生长、脂质过氧化程度、活性氧水平以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,过量锰明显降低玉米植株干重,显著提高了茎叶和根中锰的含量。SA促进锰胁迫下玉米的生长,但对植株中锰的含量与分布无影响。过量锰处理下,玉米叶片超氧阴离子（O.2-）和过氧化氢积累显著增加,脂质过氧化、电解质渗透率和脯氨酸含量显著升高;而SA和过量锰复合处理下,这些指标则显著降低。过量锰诱导超氧化物歧化酶（SOD,EC1.15.1.1）、过氧化物酶（POD,EC1.11.1.7）活性升高,抑制过氧化氢酶（CAT,EC1.11.1.6）和抗坏血酸过氧化物酶（APX,1.11.1.11）活性;SA处理促进锰胁迫下SOD和POD活性进一步升高,减小CAT和APX活性下降的程度。这些结果提示,SA调节抗氧化酶活性,保护组织细胞免遭氧化损伤,是SA缓解过量锰对玉米毒害作用的重要生理原因。     

Maturity effects on mineral concentration and uptake in Solanum nigrum L.

The revitalisation of wild vegetables by consuming and cultivating them in home gardens is one of the strategies that agriculturalists have recently identified to combat food insecurity. However, data on mineral uptake with maturity are not available for a larger majority of wild vegetables. S. nigrum, one of the popular wild vegetables consumed in the Eastern Cape Province of South Africa, was cultivated both on the field and glasshouse to gain a better understanding of the uptake of some macrominerals as the plant matures. Five treatments (control; 100 kg N/ha; 8.13 t manure/ha; 100 kg N/ha + 8.13 t manure/ha and 50 kg N/ha + 4.07 t manure/ha) were set up in a Randomised Complete Block Design in both trials. The data were subjected to analysis of variance using MINITAB statistical software package. K (%) ranged between 3.11–6.98 in the glasshouse and 3.88–6.98 on the field; Ca (%) between 1.23–3.72 in the glasshouse and 1.39–3.98 on the field; Mg (%) between 0.31–0.93 in the glasshouse and 0.48–0.82 on the field; P (mg/kg) between 0.23–0.80 in the glasshouse and 0.29–0.77 on the field and Na (mg/kg) ranged between 749–3070 in the glasshouse and 187–3070 on the field. The application of 50 kg N/ha + 4.07 t manure/ha increased the uptake of a majority of the minerals. K, P and Na decreased with maturity while Ca increased and Mg varied. Although the current results indicate that for K, P and Na nutritional interventions, the leaves of S. nigrum are best harvested during the early phase of growth and the final phase for Ca, the concentration of these minerals has the potential to supply sufficient quantities of the minerals in human physiology at all stages of the plant's growth. This wild vegetable is therefore recommended for both consumption and cultivation.     

铬胁迫对青菜（Brassica chinensis L.）植物螯合肽含量及抗氧化特性的影响

选用不同耐铬胁迫青菜品种春油1号和青伏令,采用不同浓度Cr3＋处理,测定青菜抗氧化酶活性及植物螯合肽含量等生理指标。结果表明,随着Cr3＋处理浓度升高,两种青菜叶片抗氧化酶活性、酸溶性SH、植物螯合肽（PCs）及谷胱甘肽（GSH）含量均呈增加趋势（P〈0.05）,高浓度Cr3（＋300 mg.L-1）处理下,耐铬胁迫较弱的青伏令叶片SOD、POD、CAT活性分别比对照增加了24.2%、41.7%、21.4%,耐铬胁迫较强的春油1号分别比对照增加了37.2%、70.7%、43.0%,并且PCs含量是对照的3.17倍,明显高于耐铬胁迫较弱品种青伏令（1.71倍）。Cr3＋处理下耐铬胁迫较强的青菜品种春油1号表现出相对较高的抗氧化酶活力及非酶物质含量,不同品种青菜对铬胁迫的生理差异较大。     

Proximate and Phytate Accumulation in Solanum nigrum L. Cultivated on Fertilizer-Amended Soils

Solanum nigrum was subjected to five fertilizer treatments on the field and glasshouse to determine the wild vegetable’s nutritional response to fertilizers with maturity and best fertilizer option for optimum harvesting period of the leaves for nutritional benefits. The application of 50 kg N/ha + 4.07 t manure/ha fertilizer increased protein uptake on the field and glasshouse, vitamin C in the glasshouse, and lipid on the field. The addition of 100 kg N/ha + 8.13 t manure/ha increased the uptake of vitamin C on the field and lipid content in the glasshouse. The control increased the accumulation of fiber on both the field and glasshouse while also lowering the phytate content in the glasshouse. Fiber was at peak 11 and 4 weeks after transplanting on the field and glasshouse, respectively, while lipids were highest 11 and 6 weeks after transplanting. Vitamin C was highest 9 and 6 weeks after transplanting on the field and glasshouse, respectively, after which it sharply declined toward senescence. Protein was at peak between the third and fourth weeks after transplanting. Although various nutrients responded differently to fertilizer treatments, these results indicate the potential of S. nigrum to meet the human nutritional recommended daily adequate intake values. Also, the results of this study indicate that the cultivation of this wild vegetable increases its nutritional composition as compared with the wild species. The best fertilizer option and best time to harvest the plant is best advised according to specific nutritional challenges. The consumption of S. nigrum could be expected to contribute a large proportion of the nutritional requirements in the human body.     

Cd对小白菜萌发生理影响的FTIR-ATR研究

应用傅立叶变换-衰减全反射红外光谱（FTIR-ATR）分析方法,用在一定浓度（0.0、0.1、0.5、1.0、5.0mg·kg-1）Cd胁迫下萌发3d的小白菜做试验材料,揭示了小白菜幼芽和幼根中蛋白质、碳水化合物的含量以及蛋白质二级结构对Cd胁迫的不同响应。结果表明,Cd处理导致幼根和幼芽1632cm-1和1030cm-1吸收峰强度显著增强,且1632cm-1峰的波数降低,说明蛋白质、碳水化合物含量增高以及蛋白质二级结构保持稳定,是小白菜种子萌发过程中抵御Cd毒害的重要原因。幼根FTIR谱未出现1710cm-1峰,说明分泌有机酸螯合Cd并非种子萌发初期幼根抗Cd毒机制。幼根中碳水化合物吸收峰强度,随着Cd处理浓度的增加增大,而幼芽中则先减小后增大,说明幼芽（主要为子叶）中的糖类转运至根部,以提高对Cd的耐受性。FTIR谱主要吸收峰强度与生理指标之间的相关性分析结果表明,小白菜幼根FTIR谱中主要吸收峰的强度与根长、超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）活性、丙二醛（Malondial dehyde,MDA）含量等指标之间显著相关。以上结果说明FTIR-ATR法可用于植物对Cd胁迫的...     

The effects of Fe deficiency on low molecular weight organic acid exudation and cadmium uptake by Solanum nigrum L.

Abstract

The influence of Fe-deficiency on the root exudation of low molecular weight organic acids (LMWOAs), pH alteration and cadmium (Cd) accumulation and translocation were investigated in morel (Solanum nigrum L.) in hydroponic culture experiments. Tartaric, citric, malic and acetic acids were monitored because these acids were abundant and often detected as root exudates. Results showed that Fe-deficient plants excreted large amounts of LMWOAs in comparison with Fe-sufficient plants across all Cd treatments (p <0.05). In both cases the concentrations of the four organic acids were tartaric > citric > malic > acetic. The results showed that the Fe-deficient plants with higher concentrations of LMWOAs accumulated more Cd (p <0.05) and induced a decrease in solution pH compared with the Fe-sufficient plants. Cadmium accumulation in the Fe-deficient and Fe-sufficient plants had significant positive correlations with the exudation of malic and acetic acids (p <0.05 and p<0.01). Cadmium accumulation in the Fe-sufficient plants had a significant (p<0.01) positive correlation with the exudation of tartaric acid, whereas there was a negative correlation (p<0.01) between Cd accumulation and the exudation of tartaric acid in the Fe-deficient plants. No significant correlation between the exudation of citric acid and Cd accumulation was obtained. Our results indicate that Fe-deficiency could induce Cd accumulation and translocation through an increase of LMWOAs exudation and pH alteration, both of which enhance Cd bioavailability.