铬超富集植物李氏禾的研究进展

近年来,水体与土壤的重金属铬污染日益严重.为了更合理利用湿生铬超富集植物李氏禾进行植物修复,解决相关实际环境问题,综述李氏禾对铬的超富集耐性机制、外源物质对李氏禾吸收和转运铬的影响、李氏禾对多种重金属共富集的特性、李氏禾-微生物联合修复重金属铬污染、铬污染修复李氏禾收获物的处置等方面的研究进展,最后为其后续发展提出展望,为研究李氏禾修复重金属铬污染与其推广应用提供帮助.     

铬在南瓜中的亚细胞分布及对某些酶活性的影响

以富铬南瓜和普通南瓜为材料,研究水培条件下Cr^6＋对南瓜幼苗叶片抗氧化酶活性、叶绿素含量和可溶性蛋白含量的影响,并探讨了铬在南瓜幼苗根茎叶中的亚细胞分布.结果表明,随着铬浓度的升高,两种南瓜超氧化物歧化酶（SOD）活性变化不大,过氧化物酶（POD）活性变化明显,叶绿素含量和可溶性蛋白含量均呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶（CAT）活性持续降低.总之富铬南瓜和普通南瓜各指标的变化幅度不一样.此外,富铬南瓜铬主要富集在F1（细胞壁及残渣）和F3（可溶部分）中,具有生命活性的F2（细胞器及膜）部分含量较低,普通南瓜F2（细胞器及膜）部分铬的量较高,所占比例要高于富铬南瓜.     

壳聚糖对铬胁迫下番茄幼苗的生理生化指标影响

通过水培研究壳聚糖对铬胁迫下番茄幼苗生理生化指标的影响.结果表明:壳聚糖增加了铬胁迫下番茄幼苗叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量,提高了POD活性,降低了MDA含量,从而降低铬对细胞的伤害,提高番茄幼苗对重金属铬的抗性.     

铬超富集植物李氏禾对铜的富集特征研究

李氏禾是中国境内发现的第一种铬超富集植物.本文通过野外调查和水培试验,研究了李氏禾对铜的富集特征.野外调查结果表明,李氏禾能够将淤泥和水体中的铜转运到地上部,叶中铜平均含量为1 717.85 mg·kg-1,根和茎中铜平均含量为533.42mg·kg-1.叶中铜含量与水和淤泥中铜含量之比分别为291.88和14.01.营养液培养条件下,李氏禾对铜也有较强的富集能力.当培养液中铜浓度为40 mg·L-1时,叶中铜含量最高达到2 357.26mg·kg-1.这些结果表明,无论是在野外生长条件下还是在营养液培养条件下,李氏禾均对铜表现出很强的富集能力.李氏禾生长迅速,地理分布广,且能对铜、铬等多种重金属产生富集,因此,是一种优良的修复铜、铬等重金属污染土壤和水体的物种.     

不同价态铬胁迫对烟草幼苗氮代谢的影响

为探讨不同价态铬对不同烟草品种幼苗氮代谢的影响,为铬污染下烟草的耐性机制研究提供参考,以云烟87和红花大金元(红大)为供试烤烟品种,通过水培试验,比较不同质量浓度(0、0. 1、0. 5、1. 0、5. 0 mg/L) Cr~(3+)和Cr~(6+)对烟草幼苗硝态氮、游离氨基酸、可溶性蛋白含量,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)活性及叶绿体色素含量的影响。结果表明,在不同价态铬胁迫下,2个品种烟苗叶片游离氨基酸含量随铬质量浓度增加而逐渐降低。同时,短时间(15 d)铬处理下叶片可溶性蛋白含量降低,而处理时间增加(30 d)可溶性蛋白含量增加。烤烟品种、铬价态和处理时间不同,酶活性等指标的变化不同。铬胁迫下,烤烟叶片硝态氮含量、NR活性和GPT活性随Cr~(3+)质量浓度增加呈低促高抑趋势,而随Cr~(6+)质量浓度增加总体呈降低趋势。铬处理15 d,烟叶GS活性随Cr~(3+)质量浓度增大而逐渐降低,而随Cr~(6+)质量浓度增大表现为先升高后降低;处理30 d变化趋势则相反。在短时间(15 d)内,0. 1 mg/L Cr~(3+)和Cr~(6+)能显著增加红大的叶绿体色素含量,而0. 5 mg/L Cr~(3+)能显著增加云烟87叶绿素b含量,降低叶绿素a和类胡萝卜素含量。总体上,铬处理30 d烤烟叶片NR、GS、GPT活性,可溶性蛋白、叶绿素a、类胡萝卜素含量均高于处理15 d。综上,铬处理下,幼苗氮代谢受到不同程度的抑制,部分指标的变化对铬胁迫表现出一定的时间适应性; Cr~(6+)对叶片氮代谢相关指标的影响略大于Cr~(3+)处理;红大对铬的抵抗力稍强于云烟87。     

环境因素对小麦苗期SOD、MDA及可溶性蛋白的影响

采用盆栽试验 ,模拟干旱胁迫、铜污染 (三级农田 )及不同施肥状况 ,测定了小麦苗期的生物量及叶片中的 SOD活性、MDA和可溶性蛋白含量。结果表明 ,水分、铜污染和施肥三因素对小麦苗期的生物量都有显著影响 ,表现为水分 >施肥 >铜污染 ;水分对 MDA含量的影响大于铜污染和施肥 ,表现为干旱可显著增大叶片 MDA含量 ,并使 MDA/SOD值增大 ;对 SOD和可溶性蛋白 ,水分和铜污染的影响大于施肥的影响 ,表现为干旱胁迫下 ,SOD活性升高 ,可溶性蛋白含量降低 ,而铜污染处理使可溶性蛋白含量升高 ;3种环境因素之间存在交互作用     

氮、磷、硫对铬超富集植物李氏禾吸收Cr(Ⅵ)的影响

通过水培试验,以用25%Hoagland's营养液培养的植株作为对照,研究无机营养元素氮、磷、硫对铬超富集植物李氏禾吸收六价铬[Cr(Ⅵ)]的影响。结果表明,李氏禾根系对Cr(Ⅵ)的吸收符合系Michaelis-Menten方程,其米氏常数(K_m)为91.84μmol/L。与全素培养条件相比,在缺氮、缺硫条件下,李氏禾的根系吸收位点与Cr(Ⅵ)的亲和力增加,根系分泌物能增加土壤中难溶性铬的活性,从而有利于对Cr(Ⅵ)的吸收;而在缺磷培养条件下,根系分泌物不利于土壤中难溶性铬的溶出,缺磷条件对李氏禾吸收Cr(Ⅵ)存在非竞争性抑制作用。由研究结果可知,适当施用磷肥有利于提高李氏禾对Cr(Ⅵ)污染土壤的植物修复效率。     

不同氮肥形态对李氏禾铬富集能力的影响

为了优化李氏禾（Leersia hexandra Swartz）铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态（硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵）对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明：与对照（不施氮肥）相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾生长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾生物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍（P<0.05）。相关性分析结果表明,李氏禾的生物量、根平均直径、总根表面积、总根体积和根系活力均与土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。     

光照强度和温度对铬超富集植物李氏禾生长的影响

［目的］研究光照强度和温度对铬（Cr3＋）超富集植物李氏禾（LeersiahexandraSwartz）生长的影响。［方法］用浓度为20、80mg/L的Cr3＋（CrCl3）营养液培养采自雁山、荔浦、桃花江的3个李氏禾种群,用火焰原子吸收分光光度法测定重金属含量,筛选出对铬富集能力偏高的李氏禾种群进行光照和温度的影响试验。［结果］光照强度达到3000lx以上时,李氏禾的生长表现最好,生长速度最快;不同温度下生长速度快慢顺序为：25℃＞自然状态＞15℃。［结论］这一结果能为提高李氏禾的生物量,将其应用于污染水体和土壤的修复而资源化提供前提条件。     

NaCl与Na2CO3对中华结缕草胁迫作用的比较

用浓度为50～250mmol·L-1的中性盐(NaCl)和浓度为25～125 mmol·L-1的碱性盐(Na2CO3),对生长45 d的中华结缕草进行胁迫处理.处理7 d后测定其含水量、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素含量及SOD、POD和CAT活性等生理生化指标.结果表明,随着盐浓度的增加,其含水量、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素含量和CAT活性均逐渐降低,少数浓度处理下中华结缕草的一些生理生化指标有所回升,但也均低于空白对照组;SOD及POD活性有所升高.在相同浓度下,碱性盐的影响绝大多数比中性盐的影响要强,表明中华结缕草对中性盐的耐受力比碱性盐要强.     

水分、光照和肥料交互作用对铬超富集植物李氏禾生长的影响

用含质量浓度为20 mg/L、80 mg/L的Cr~(3+)(CrCl_3)营养液培养雁山、荔浦、桃花江3个李氏禾(Leersia hexandra Swartz)种群,火焰原子吸收分光光度法测定重金属Cr~(3+)含量,筛选出对铬富集能力偏高的荔浦种群进行水分、光照和肥料交互作用培养试验,记录李氏禾的生长状况和测定不同状况下的叶绿素和蛋白质含量.结果表明:在土壤含水量为60%、中光照度(3 000 lx左右)和适当追肥的共同作用下,李氏禾生长速度最快;施肥会增加李氏禾的分蘖数和最大根系长度.这一结果能为提高李氏禾的生物量,将其应用于污染水体和土壤的修复提供理论依据.     

李氏禾对土壤中铜积累特征及抗性研究

[目的]研究室内生长条件下李氏禾对铜的吸收和抗性特征。[方法]将从6个采样点采集的李氏禾样本、淤泥和水样带回实验室进行分析。消解液定容后用火焰原子吸收分光光度计(PEAA-700)测定铜的含量。[结果]电镀污水污染区的李氏禾生长茂盛,是当地的优势种群。在各植物样品中,铜含量均为根系>叶柄>羽片。当土壤铜含量达2000 mg/kg时,根、茎、叶中铜含量分别为:500.33、335.81、307.89 mg/kg。在土壤培养条件下,李氏禾叶中铜含量为46.11~308.07 mg/kg,铜的生物富集系数为0.40~1.75;根和茎中铜含量分别为49.22~500.33和39.22~335.81 mg/kg,铜的最高生物富集系数分别为1.85和1.47。[结论]李氏禾能在铜污染的环境中生存,对铜有较强的适应力和抗性,是一种较理想的植物修复材料。     

水分胁迫下李氏禾营养器官的解剖结构研究

通过模拟水分胁迫条件,分析了不同淹水深度、淹水时间长度和持续干旱等处理下李氏禾（Leersia hexandra）营养器官的解剖结构。结果表明,李氏禾具有忍耐淹水和干旱的特性;水分胁迫下李氏禾根、茎、叶的基本结构组成没有特殊变化,根由表皮、皮层、中柱组成;茎由表皮、基本组织（薄壁细胞）、维管束组成;叶由表皮（表皮细胞、泡状细胞、气孔器）、叶肉、叶脉组成。淹水胁迫下,李氏禾根、茎、叶内形成大且多的气腔,具有发达的通气组织;干旱胁迫下李氏禾的根皮层增厚、叶片内叶绿素含量减少但不失绿。总体而言,为了适应逆境的生长,李氏禾内部结构产生了一种具有自我保护和调解功能的变化。     

共耐性植物李氏禾繁殖特性的研究

李氏禾具有忍耐淹水和干旱的共耐性特点。通过对李氏禾地下茎的萌芽特性、不同年份建立的无性系种群分蘖动态和种子萌发特性的研究,分析了李氏禾适应特定生境的生长繁殖特性。结果显示：李氏禾地下茎的萌芽能力强,平均萌芽率高达80.0％以上;不同年份无性系种群的分蘖株长度差异显著（P〈0.05）,建植3年和2年的无性系种群的分蘖株株数显著高于建植1年的;未经处理的李氏禾种子生活力可达69.5％,但是种子萌发率低,一般仅为3.8％。无性繁殖是李氏禾获得子代的主要途径,也可作为其人工繁殖和利用的有效手段。     

李氏禾研究进展与应用现状

多年生禾本科草本植物李氏禾(Leersia hexandra),起初作为农田杂草备受关注,后因其具有抗旱耐淹耐瘠的生物学特性以及对重金属铬的超富集特性,成为水土保持领域和重金属污染防治领域的研究热点。就李氏禾在土壤重金属污染植物修复上的应用、李氏禾在人工湿地上的应用、李氏禾在水土保持上的应用和李氏禾与农田杂草的控制4个方面进行了综述,并对其今后发展进行展望,以期为该植物的应用提供参考。     

稻平脐蠕孢的分离、鉴定及对作物的安全性

为了筛选获得可用于防治李氏禾的病原菌菌株,采用孢子形态观察和ITS1-5.8S-ITS2序列分析法对分离自云南西双版纳稻田感病李氏禾植株上的两株病原真菌菌株进行了鉴定,采用离体叶片生测法评价其除草活性,采用盆栽生测法评价其对主要作物的安全性.结果表明,两株病原真菌分别被鉴定为稻平脐蠕孢(Bipolaris oryzae)和稻平脐蠕孢有性型[Bipolaris oryzae (teleomorph:Cochliobolus miyabeanus)].稻平脐蠕孢发酵液对李氏禾的致病性最高为88.9;稻平脐蠕孢有性型发酵液配制的菌悬液对李氏禾的致病性最高为100.两个菌株对水稻、玉米、黄瓜及番茄等主要农作物安全.     

广西南方水稻黑条矮缩病毒及水稻齿叶矮缩病毒的分子检测

[目的]探索南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)和水稻齿叶矮缩病毒(RRSV)的分子检测技术,了解两种病毒在广西的分布,为生产上开展两种病害的防治奠定基础.[方法]用RT-PCR技术检测采自广西各地的水稻、杂草及稻飞虱样品;用CF-11纤维素粉提取水稻茎叶组织中的dsRNA,1.5%琼脂糖凝胶电泳观察dsRNA图谱.[结果]从水稻、稗草、五节芒、李氏禾和白背飞虱样品中获得850 bp左右的SRBSDV序列,从水稻和褐飞虱样品中获得700 bp左右的RRSV序列;首次从五节芒和李氏禾中检测到SRBSDV.SRBSDV单独侵染、SRBSDV和RRSV复合侵染可见8条dsRNA条带,但带谱不一致;RRSV单独侵染可见5条dsRNA带.在供检测的181株水稻样品中,除了来自北海、贵港和梧州市的水稻样品外,其余样品均检测到SRBSDV;除了来白梧州、贺州、玉林、贵港和来宾的水稻样品外,其余样品均检测出RRSV;其中带SRBSDV的样品数占44.8%,带RRSV的样品占21.5%,两种病毒复合感染占11.0%.[结论]研究设计的特异性引物能用于RT-PCR检测SRBSDV和RRSV、水稻样品提取dsRNA能快速直观地鉴定SRBSDV、RRSV单独感染及混合感染水稻.用设计的引物首次检测出SRBSDV的两种新寄主五节芒和李氏禾.     

铬胁迫下李氏禾显微结构的变化

[目的]为研究李氏禾的耐铬生理和分子机理提供理论依据。[方法]以李氏禾幼苗为试材,分剐用含O（对照）、5、30、60mg／LCrCl3的1／2Hoagland营养液进行培养,培养45d后收获,分别测定根、茎、叶的生物量,用石蜡切片法观察不同组织显微结构的变化,用火焰原子吸收法测定各组织的铬浓度。[结果]除5mg／LCrCl3处理外,其他处理根、茎、叶的生物量均随CrCl3浓度的增加而减少,但与对照差异不显著。当CrCl3处理浓度≤30mg／L时,根、茎、叶和总生物量分别减少8．2％、11．6％、21．5％和13．2％;受铬污染的李氏禾根、叶组织结构与对照无明显差异。但茎的维管束明显缩小;转移系数（叶中铬含量与根中铬含量之比）随CrCl3处理浓度的增加而减小（从1．07减小到0．09）。[结论]李氏禾对铬有很强的耐性和积累能力。摘要[目的]为研究李氏禾的耐铬生理和分子机理提供理论依据。[方法]以李氏禾幼苗为试材,分剐用含O（对照）、5、30、60mg／LCrCl,的1／2Hoagland营养液进行培养,培养45d后收获,分别测定根、茎、叶的生物量,用石蜡切片法观察不同组织显微结构的变化,用火焰原子吸收法测定各组织的铬浓度。[结果l除5mg／LCrCl,处理外,其他处理根、茎、叶的生物量均随CrCI,浓度的增加而减少,但与对照差异不显著。当CrCl,处理浓度≤30mg／L时,根、茎、叶和总生物量分别减少8．2％、11．6％、21．5％和13．2％;受铬污染的李氏禾根、叶组织结构与对照无明显差异。但茎的维管束明显缩小;转移系数（叶中铬含量与根中铬含量之比）随C以l,处理浓度的增加而减小（从1．07减小到0．09）。I结论I李氏禾对铬有很强的耐性和积累能力。