大麦中镉的亚细胞分布和化学形态及PCs合成的基因型差异

为探明不同基因型大麦对镉耐性和转运能力差异,选取大麦耐镉品种华10118和敏感品种华2255进行水培试验,比较不同镉处理下大麦根系和地上部中镉的亚细胞分布和化学形态的差异,并研究了根系和叶片中PCs含量对镉转运能力的影响。结果表明：华10118对镉的转运能力较差,地上部镉含量较低;镉在两个大麦品种中主要分布于细胞壁和胞液中,基本各占35％-44％,细胞器占5％-26％,华2255的细胞器组分中镉含量显著大于华10118,可能是华2255耐镉性差的原因。两个基因型大麦根系中的镉以醋酸提取态为主,而地上部中以NaCl提取态最多;华2255的乙醇提取态、去离子水提取态和NaCl提取态的镉含量较高,可能是其对镉转运能力较强和耐受性差的原因。华2255根系和叶片中的PC2和PC3含量都显著高于华10118,根系合成较多的Pc：和PC,有助于镉从根部向地上部的转运。     

水稻突变体对镉的吸收及其亚细胞分布和化学形态特点

Wild-type （Zhonghua 11） and mutant rice （Oryza sativa L.） plants were used to investigate the effect of cadmium （Cd） application on biomass production, to characterize the influx of Cd from roots to shoots, and to determine the form, content, and subcellular distribution of Cd in the roots, leaf sheaths, and leaves of the rice plants. Seedlings were cultivated in a nutrient solution and were treated with 0.5 mmol L^-1 of Cd^2＋ for 14 d. The sensitivity of rice plants to Cd toxicity was tested by studying the changes in biomass production and by observing the onset of toxicity symptoms in the plants. Both the wild-type and mutant rice plants developed symptoms of Cd stress. In addition, Cd application significantly （P ≤ 0.01） decreased dry matter production of roots, leaf sheaths, and leaves of both types, especially the mutant. The Cd content in roots of the mutant was significantly （P ≤0.05） higher than that of the wild-type rice. However, there was no significant difference in the Cd content of roots, leaf sheaths, and leaves between the wild-type and mutant rice. Most of the Cd was bound to the cell wall of the roots, leaf sheaths, and leaves, and the mutant had greater Cd content in cell organelles than the wild type. The uneven subcellular distribution could be responsible for the Cd sensitivity of the mutant rice. Furthermore, different chemical forms of Cd were found to occur in the roots, leaf sheaths, and leaves of both types of rice plants. Ethanol-, water-, and NaCl-extractable Cd had greater toxicity than the other forms of Cd and induced stunted growth and chlorosis in the plants. The high Cd content of the toxic forms of Cd in the cell organelles could seriously damage the cells and the metabolic processes in mutant rice plants.     

硫对超积累东南景天镉累积、亚细胞分布和化学形态的影响

采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了硫对超积累东南景天镉累积、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,增硫处理（S2和S3）显著提高超积累东南景天根、茎和叶的镉含量、累积量及整株累积总量。镉在超积累东南景天根、茎和叶中的含量和分配比例为F1（细胞壁）F3（可溶性部分）F2（细胞器与膜）,细胞壁（F1）是Cd在超积累东南景天细胞内的主要结合位点;超积累东南景天根、茎和叶F1、F2、F3组分中的镉含量随着硫水平的增加而增加,但分配比例变化不一致;超积累东南景天植物体内镉形态以氯化钠提取态（FNacl）、醋酸提取态（FHAc）和水提取态（FW）占优势。增施硫处理,提高超积累东南景天根FNacl、FHAc和FW提取态镉含量和分配比例,降低FE和FHCl提取态镉含量和分配比例;茎FNacl和FHAc提取态镉含量和分配比例增加,FW、FE和FHCl提取态镉分配比例降低;叶FNacl、FHAc和FW提取态镉的含量增加,但对其分配比例影响不大。     

铬在芹菜中的累积、亚细胞分布及化学形态分析

采用盆栽试验,研究了Cr6+处理对美国西芹和日本西芹铬总累积量及器官中铬亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,对照处理（0mg·kg-1 Cr6+）芹菜根部和地上部铬在亚细胞中分布为：F3（可溶部分）＞F2（细胞器及膜部分）＞F1（细胞壁及残渣）;40mg·kg-1Cr6+处理为：F1＞F3＞F2,细胞壁(F1)是铬在芹菜细胞内的主要结合位点。芹菜根部和地上部铬化学形态以醋酸提取态占优势,NaCl和HCl提取态也占较大比例。60mg·kg-1Cr6+处理下2个品种芹菜地上部和根部铬含量均极显著增加（P＜001）;相同浓度铬处理下,铬含量和总积累量为：根＞叶＞茎,日本西芹各器官中铬含量和总累积量相对高于美国西芹。2个芹菜品种对铬的吸收均以根部为主要滞留器官,以细胞壁部位为主要的亚细胞分布区域,铬在芹菜体内以难溶性磷酸盐类、蛋白结合态类和草酸盐类为主要化学形态存在形式。     

锌在再力花体内的富集性及亚细胞分布和化学形态研究

为研究Zn在再力花(Thalia dealbata Fraser)体内的富集性及亚细胞分布和化学形态,依次设定0(CK)、0.075 mmol.L 1、0.250 mmol.L 1、0.500 mmol.L 1、1.000 mmol.L 1、2.000 mmol.L 16个Zn处理浓度,对再力花进行水培培养的胁迫试验。结果表明:再力花不能有效地将Zn运输到地上部,Zn主要积累在根部。在系列Zn浓度处理下,转运系数均<1,得出再力花并非超富集植物。在此基础上,采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法,研究Zn在该植物根系中的亚细胞分布和化学形态。结果表明:低浓度[0(CK),0.075mmol.L 1,0.250 mmol.L 1]Zn处理下,Zn主要分布于再力花根部的细胞壁、细胞核及叶绿体中;Zn在再力花根部的存在形态主要是乙醇提取态,占50%以上,其次是氯化钠提取态。随着Zn处理浓度的提高(0.500 mmol.L 1,1.000 mmol.L 1,2.000 mmol.L 1),细胞溶质成为Zn的最主要分布位点,分别占31.15%、45.12%和56.44%,其次为细胞壁;乙醇提取态的比例有所下降,氯化钠提取态、水提取态的比例则随着处理浓度的提高而提高至30%以上,成为Zn在再力花根部的三大存在形态。     

不同镉耐性水稻非蛋白巯基及镉的亚细胞和分子分布

采用镉（Cd）耐性不同的水稻品种N07-6和N07-63,通过室内水培试验,比较了50 μmol·L-1Cd胁迫下水稻的非蛋白巯基（NPT）、Cd的亚细胞和分子分布的差异。结果表明,Cd处理后,两品种水稻植株Cd含量存在明显差异,N07-63根部向地上部转移的Cd显著少于N07-6。Cd胁迫诱导了两个品种NPT含量的增加,N07-63的增幅显著高于N07-6。Cd绝大部分分布在水稻的细胞壁和细胞可溶部分。N07-63茎叶和根部细胞壁结合的Cd占总Cd的比例高于N07-6,而细胞可溶部分Cd的比例低于N07-6。从Cd的分子分布来看,水稻茎叶细胞可溶部分的Cd一部分与大分子量蛋白质结合,其余大部分与植物螯合肽（PCs）结合,而根细胞可溶部分的Cd绝大部分与PCs络合,N07-63的Cd-PCs结合程度高于N07-6。由此说明,与N07-6相比,N07-63细胞壁对Cd的束缚和细胞可溶部分Cd-PCs的络合程度更高,Cd的毒害效应更小,向地上部转运的Cd更少。     

水稻镉安全材料分蘖期根部镉积累分布特征

【目的】镉 (Cd) 低积累作物的培育和应用是减少土壤中Cd通过食物链危害人体健康的重要途径。通过研究Cd处理下水稻分蘖期根部Cd的积累分布特征,揭示水稻Cd安全材料根部Cd的固持机理,为水稻Cd安全品种的培育提供理论依据。【方法】以水稻Cd安全材料D62B为供试材料,普通材料Luhui17为对照,进行水培试验。水稻秧苗于三叶一心时移栽至盆中 (40 cm × 60 cm × 15 cm),以CdCl₂·2.5H₂O加入营养液,设0 (CK)、0.5 (Cd0.5)、1.0 (Cd1)、2.0 (Cd2) mg/L 4个Cd浓度处理,30天后收获,分为根和地上部测定其Cd全量。采用化学试剂逐步提取法和差速离心法分别测定根部Cd化学形态和亚细胞分布特征,并进一步结合细胞壁多糖,研究其对Cd的响应特征。【结果】1) Cd处理下D62B各部位Cd含量显著低于Luhui17,转移系数较小,其根部Cd向地上部转移较少。2) 随Cd处理浓度升高D62B根部水提取态Cd分配比例降低,盐酸提取态Cd、残渣态Cd分配比例升高,Cd移动性减弱。D62B根部Cd以氯化钠提取态为主 (48.9%～52.1%),高浓度Cd处理 (2.0 mg/L) 下其分配比例是Luhui17的1.11倍,水提取态是Luhui17的82.3%,其根中Cd的移动性弱于普通材料。3) D62B根部Cd主要分布于可溶部分和细胞壁,其中细胞壁Cd分配比例为38.6%～41.8%,高于Luhui17。随Cd处理浓度升高,D62B根细胞壁Cd分配比例降幅小于Luhui17,其细胞壁对Cd的固持作用有限但强于普通材料。4) D62B根细胞壁半纤维素1的Cd含量是果胶的7.74～8.40倍,Cd主要与细胞壁中半纤维素1结合。半纤维素1 Cd含量随Cd处理浓度升高而显著增加,2.0 mg/L Cd处理下D62B和Luhui17半纤维素1单位总糖Cd结合量较1.0 mg/L Cd处理分别增加32.6%、11.2%,D62B根细胞壁半纤维素1的Cd结合能力强于Luhui17。【结论】水稻Cd安全材料D62B各部位Cd含量低于Luhui17,其转移系数较小。D62B根中Cd主要为氯化钠提取态,随Cd处理浓度升高,根部Cd向移动性较弱的化学形态转化。D62B根细胞壁中Cd主要与半纤维素1结合,由于其Cd结合能力较强,D62B根细胞壁对Cd的固持作用强于普通材料。因此,D62B对Cd的转移能力弱于普通材料,是其籽粒Cd安全的重要原因。     

东北地区不同水稻品种对Cd的累积特性研究

采用土培盆栽试验方法,以东北地区大面积种植的32个水稻品种为试验材料,在土壤中未添加和添加Cd（5mg.kg-1Cd）的条件下,研究水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明,土壤中添加Cd后,多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降,只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系〉茎叶〉颖壳〉籽粒的规律,但从分配比例来看,土壤中未添加Cd时根系中Cd的分配比例较高,添加Cd后茎叶中Cd的分配比例明显增加。从稻米产量和质量安全角度综合考虑,认为越路早生（3号）品种为农业生产中较理想的种植品种,沈农265（1号）、农林315（30号）、屉锦（31号）、沈稻12（32号）品种可以在中轻度污染的农田土壤条件下种植,而千重浪-1（8号）、辽盐2（14号）、辽盐283（17号）、辽恢190（19号）以及吉03-2843（27号）品种尽量避免在污染土壤上种植。研究结果对东北地区镉污染稻田选择水稻品种,保障稻米安全具有重要意义。     

外源铜和镍在土壤中的化学形态及其老化研究

采用连续提取法测定了外源铜和镍进入田间土壤后的化学形态分布,比较研究了这2种重金属在3种不同类型土壤(红壤,水稻土和潮土)中随老化时间的形态转化和分布.结果表明,外源铜以残留态(40%～60%)和EDTA可提取态(40%)为主;随老化时间,EDTA可提取态、易还原锰结合态及铁铝氧化态向残留态转化;外源镍在酸性红壤中以可交换态(40%)和残留态(30%～50%)为主,在中性水稻土中以EDTA可提取态(30%)和残留态(30%～50%)为主,在碱性潮土中以铁铝氧化态(20%)和残留态(40%)为主.随老化时间,水溶态、可交换态、EDTA可提取态等向残留态转化.土壤pH较低时水溶态和可交换态含量较高,但是同时随老化时间的降低量也明显;pH较高时有利于易还原锰结合态和有机质结合态的转化.     

施氮和不同品种水稻对紫色水稻土钾素形态的影响

通过盆栽试验研究了施氮水平和不同品种水稻对四川盆地 3种典型紫色水稻土 5种钾形态的影响以及各种土壤钾形态对水稻钾素营养的贡献。结果表明 ,4个紫色水稻土供钾能力均属中下水平 ,全钾含量为 1.29%～2.62% ,其中矿物钾量平均占 96.82% ,速效钾和非交换性钾仅平均占 0.62%和 2.56% ,土壤供钾能力以中性紫色水稻土 石灰性紫色水稻土 酸性紫色水稻土。施氮 (N 0～ 150mg/kg)促进 4个紫色水稻土钾素的释放 ,提高水稻对非交换性钾和矿物钾的吸收利用 ,使矿物钾和非交换性钾的贡献占植株吸钾的 80.3% ,速效钾仅为 19.7%。中性紫色土供试 4个品种水稻的吸钾能力为开优 5号 汕优 63Ⅱ优 6078引佳 1号。施氮后4个品种水稻吸自非交换性钾和矿物钾量平均占植物吸钾量的 66.9% ,以施中氮 (N 150mg/kg)时植株吸钾量最高 ;而低氮或高氮水平都不利于植物对钾的吸收和土壤钾的释放     

赤泥施用量对镉污染稻田水稻生长和镉形态转化的影响

通过盆栽试验,研究了不同赤泥施用量对水稻产量、土壤中镉生物有效性及其形态和糙米镉含量的影响。结果表明,适宜的赤泥施用量能提高水稻有效穗数和促进水稻生长,实现水稻增产,与不施赤泥处理相比,0.75%（W/W）赤泥处理（RM-3处理）的水稻株高、有效穗数和产量分别提高了5.02%、1.12%和6.93%。随着赤泥施用量的增加,土壤pH值增加,土壤交换态Cd含量逐渐减少,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd含量逐渐增加,但对有机结合态Cd含量的影响不明显,相比不施赤泥处理,1.25%（W/W）赤泥处理（RM-5处理）的土壤交换态Cd含量下降了31.6%（P＜0.01）,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd含量分别增加了16.3%、22.5%和8.7%（P＜0.01）。水稻糙米中Cd的含量随赤泥施用量的增加而降低,当赤泥施用量达到或高于0.5%（W/W）时,糙米Cd含量达到国家粮食卫生标准,综合考虑水稻产量、土壤修复效应和糙米品质,本试验Cd污染程度的稻田土壤上赤泥的适宜施用量为0.75%（W/W）。     

Silicon influences cadmium translocation by altering subcellular distribution and chemical forms of cadmium in peanut roots

Effects of silicon (Si) on subcellular distribution and chemical forms of Cd in two contrasting peanut cultivars, Qishan 208 (low seed Cd cultivar) and Haihua 1 (high seed Cd cultivar), were investigated by a hydroponics experiment at low Cd level (0.2 μM CdCl₂). Two cultivars differ in Cd translocation, subcellular distribution and chemical forms. In comparison to Qishan 208, Haihua 1 shows higher translocation factors (TFs); this may be resulted from higher Cd in the soluble fraction, and a larger proportion of inorganic Cd (extracted by 80% ethanol) and water-soluble Cd (extracted by d-H₂O) in roots. Pretreatment with Si decreased Cd in the cell wall, and enhanced Cd in the soluble fraction for both cultivars. However, effects of Si on chemical forms and TFs are cultivar dependent. Si enhances Cd translocation and the d-H₂O extractable Cd in Haihua 1. Positive correlations were observed between TF and Cd in the soluble fraction (r = 0.71, P < 0.05), and between TF and d-H₂O extractable Cd in root (r = 0.89, P < 0.001). Therefore, larger proportion of d-H₂O extractable Cd may be responsible for high TF in Si pretreated plants of Haihua 1.     

不同发酵饼粕对土壤镉形态及烤烟镉含量的影响

为揭示发酵饼粕对植烟土壤镉形态及烤烟镉含量的影响,以烤烟品种云烟87为材料并采用欧共体标准局(BCR)方法,研究了4种发酵饼粕分别作基肥或追施,对改变土壤镉形态和消减烤烟镉含量的作用效果。结果表明,基肥中加入或追施发酵茶粕可使土壤中易被烟株吸收的弱酸提取态镉含量分别降低33.49%和42.08%,使土壤中不能被烟株吸收的残渣态及可还原态镉含量分别增加32.87%和38.19%;加入基肥或追施发酵菜粕使土壤弱酸提取态镉含量下降24.77%,可还原态与残渣态镉增加25.60%;发酵棉粕和芝麻粕固定土壤镉的效果较差。追施发酵菜粕可使初烤烟叶镉含量减少50.44%;在基肥中加入发酵菜粕和茶粕可分别减少初烤烟叶镉含量40.88%和38.36%,其降低初烤烟叶镉含量的效果明显好于发酵棉粕和芝麻粕。     

Chemical forms of cadmium in a calcareous soil treated with different levels of phosphorus and cadmium and planted to spinach

The objective of the investigation was to evaluate the effect of applied phosphorus (P) and cadmium (Cd) on Cd chemical forms determined by sequential extraction and the relationship between these forms and plant responses, i.e., dry weights, concentration, and total uptake of Cd and P in a greenhouse experiment. Treatments consisted of five levels of Cd (5, 10, 20, 40 and 80 mg kg^?1 soil as cadmium sulfate) and four levels of P (0, 15, 30 and 60 mg kg^?1 soil as monocalcium phosphate), which were added to the soil and left to equilibrate for 1 month under greenhouse conditions. Spinach seeds (Spinacea oleracea L., cv Viroflay) were sown and then grown for 8 weeks. The chemical composition in the aerial part of the pant and soil was determined. Application of Cd decreased plant dry matter and increased Cd concentration in the plant, whereas at each level of applied Cd, P increased plant dry matter and decreased plant Cd concentration. All chemical forms of Cd in soil, as determined by a fractionation method, were increased following Cd application, the highest being the carbonatic form. Phosphorous application decreased exchangeable and carbonatic forms of Cd, whereas it increased other forms.     

有机物料对稻作与非稻作土壤外源镉形态的影响研究

试验研究稻草、紫云英对稻作土壤和非稻作土壤中外源Cd形态及其变化的影响结果表明 ,稻草、紫云英显著降低培养 30d和培养 90d后非稻作土壤中交换态Cd含量。强烈还原条件下形成的硫化镉沉淀是稳定非稻作土壤交换态Cd含量的重要机制。稻草和紫云英对稻作土壤中外源Cd形态转化的影响不同 ,培养 30d后稻草和紫云英提高稻作土壤中氧化锰结合态和紧有机质结合态Cd含量 ,降低交换态Cd含量 ,其作用随时间的推移 ,氧化锰结合态Cd和紧有机质结合态Cd被释放出来并向交换态Cd转化 ,使交换态Cd含量提高。     

水稻品种间吸收和转运硒特性差异机制研究

采用溶液培养试验比较了富硒水稻与非富硒水稻对硒的吸收和运输特征,期望揭示富硒水稻秀水48和非富硒水稻丙9652籽粒硒累积差异部分生理机制。结果表明,两品种水稻根部对硒吸收的Km值差异不大,但富硒水稻秀水48的Vmax是非富硒水稻的1.57倍,两品种水稻根系对硒的共质体吸收皆受载体调控。硒吸收时间动力学试验证实秀水48茎中硒的浓度和含量在各个处理时间段均要高于丙9652,富硒水稻秀水48的木质部汁液中硒的浓度大约是非富硒水稻丙9652的2倍,在相等蒸腾速率的条件下,秀水48地上部硒含量显著高于丙9652,说明两品种水稻向地上部转运硒的能力差异显著,秀水48更易将根中的硒转运到地上部,高效的转运体系是富硒品种地上部硒含量高的关键所在。富硒水稻具备很强的向地上部转运硒的能力,部分原因在于其根部木质部对硒的装载能力较强。     

镉积累差异水稻品种生长发育对清除NO的响应

[目的]研究一氧化氮(NO)对镉(Cd)胁迫下水稻苗期生理生化及氮代谢响应的调节作用,探讨通过清除NO提高水稻耐Cd能力的措施.[方法]以Cd高积累(TN1)和Cd低积累(春江06)品种为材料,进行了Cd胁迫(40 nmol/L)水培试验.以Cd胁迫营养液为对照,在对照基础上设置添加硝普钠(Cd+SNP)、添加NO清除...     

不同类型水稻镉富集与转运能力的差异分析

选取84个水稻品种在镉（Cd）中轻度污染农田上进行原位小区试验,通过统计分析水稻Cd富集系数及转运系数,探索具有相似产量与Cd富集能力的水稻品种各器官Cd的富集及Cd在土壤-水稻系统中转移特征,比较不同类型水稻Cd富集与转运的差异。结果表明：水稻糙米Cd富集系数范围为0.10~0.78,小区产量范围为8.20~11.50 kg（以小区面积3.5 m×3.5 m计）,不同水稻品种产量与糙米Cd富集能力不存在显著相关性。以产量和糙米Cd富集系数为指标将所有水稻品种进行聚类分为高产高Cd（组1）、低产高Cd（组2）、高产低Cd（组3）和低产低Cd（组4）四组。水稻各器官Cd富集规律均为根系>茎>叶>糙米,Cd由根系向上传递过程中,含量越来越低。不同产量和富集能力的水稻类型的差异,主要在于茎和叶的富集与转移。高产或高Cd品种有较强的将Cd从根转运到茎和从茎、叶转运到米的能力。低Cd水稻无论产量高低,对各器官的Cd转运能力无显著影响。筛选、培育适合在中轻度污染区种植的高产低Cd水稻品种是可行的。在种植过程中控制茎的吸收与转运将对保障粮食安全生产具有重要意义。