镉、汞胁迫对桔梗种子萌发、幼苗生理生化特性及镉、汞含量的影响

为探讨重金属对植物种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响,本试验以桔梗种子为试验材料,采用培养皿滤纸发芽法,研究桔梗种子萌发、幼苗生长及生理生化特性对不同浓度镉(Cd)、汞(Hg)胁迫的响应特征。结果表明,低浓度Cd~(2+)和Hg~(2+)(≤20 mg·L~(-1))处理对桔梗种子的发芽势和发芽率影响不大;Cd~(2+)浓度≥30 mg·L~(-1)、Hg~(2+)浓度≥40 mg·L~(-1)时桔梗种子的发芽势和发芽率显著降低;Cd~(2+)浓度≥20 mg·L~(-1)、Hg~(2+)浓度≥30 mg·L~(-1)时桔梗种子的发芽指数显著降低;桔梗种子的活力指数随着Cd~(2+)和Hg~(2+)浓度的增加而降低。桔梗萌发幼苗的根长、株高和鲜重随着Cd~(2+)和Hg~(2+)浓度增加而降低;可溶性糖含量随着Cd~(2+)和Hg~(2+)浓度增加呈先增加后降低的趋势;可溶性蛋白含量随着Cd~(2+)浓度增加呈先增加后降低又增加的变化,随着Hg~(2+)浓度增加而增加且保持在较高水平。Cd~(2+)处理后,桔梗幼苗的丙二醛(MDA)含量呈先降低后增加趋势;Hg~(2+)处理后,桔梗幼苗的MDA含量增加。超氧化物歧化酶(SOD)活性随着Cd~(2+)和Hg~(2+)浓度增加呈先升高后降低的趋势;过氧化物酶(POD)活性随着Cd~(2+)浓度增加呈先升高后降低再升高的变化,随着Hg~(2+)浓度增加呈先降低后升高趋势。桔梗幼苗地上部和根部的Cd、Hg含量均随着Cd~(2+)和Hg~(2+)浓度增加而增加。综上,较低浓度的Cd~(2+)和Hg~(2+)对桔梗种子萌发影响不大,但会抑制幼苗生长;较高浓度Cd~(2+)和Hg~(2+)抑制种子萌发和幼苗生长,并引起生理生化变化及植株体内Cd、Hg含量的增加。本研究为阐明重金属胁迫对桔梗幼苗生长影响的机理提供了理论依据。     

Cd与羧基化多壁碳纳米管复合胁迫下蚕豆幼苗Cd的富集与分布

纳米材料因大量开发、生产和应用不可避免地被释放到环境中,给生态环境和人体健康带来潜在的风险。因此为了探究羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)和重金属Cd双重胁迫对植物器官中Cd的富集、转运及细胞中Cd分布的影响,以及为MWCNTs-COOH与Cd复合污染对植物的毒性和生态风险性评价提供理论依据,本研究以蚕豆幼苗为试验材料,采用水培方式,设置MWCNTs-COOH(0mg·L~(-1)、1.5mg·L~(-1)、3.0mg·L~(-1)、6.0 mg·L~(-1)、12.0 mg·L~(-1))+10.0μmol·L~(-1) Cd5个处理组,用石墨炉原子吸收光谱法测定不同处理下蚕豆幼苗根茎叶及细胞中Cd的含量,分析MWCNTs-COOH复合Cd处理下蚕豆幼苗营养器官对Cd的富集、转运及细胞内分布状况。结果表明:复合胁迫下,3种营养器官Cd含量均高于对照;根茎叶对Cd的富集、Cd富集系数及器官间(根-茎、茎-叶)的转移系数均随MWCNTs-COOH浓度升高呈先升高后降低趋势,当MWCNTs-COOH浓度为6.0 mg·L~(-1)时,以上指标均达到最大值。同时,随着MWCNTs-COOH浓度的增大,根茎叶细胞中Cd逐渐从细胞壁向原生质体转移,加深了对细胞的毒害。综上所述,中低浓度的MWCNTs-COOH不仅可促进蚕豆根茎叶对Cd的累积及向上转运,而且也能加强细胞中Cd的转移。     

不同锌水平对低剂量镉在水稻中迁移能力的影响

本研究利用水稻作为供试植物,在轻度镉(Cd)污染[镉浓度分别为0 mg·L~(-1)、0.01 mg·L~(-1)(低剂量)、0.03 mg·L~(-1)(中剂量)、0.09 mg·L~(-1)(高剂量)]水培条件下,通过外源添加不同剂量锌(Zn,浓度分别为0 mg·L~(-1)、0.025 mg·L~(-1)、0.05 mg·L~(-1)、0.1 mg·L~(-1)、0.2 mg·L~(-1))研究水稻生物量变化及Cd在水稻体内分布和迁移,探索Zn、Cd间的相互关系,并筛选治理水稻Cd污染的最适外源Zn浓度。结果表明,施加外源Zn水稻根茎叶的生物量均有所增加,且Zn浓度为0.05 mg·L~(-1)效果最显著。缺Zn条件(0 mg·L~(-1))下,水稻根细胞质和细胞壁中的Cd含量比值随外源Cd浓度增加而降低;加入外源Zn后,细胞质与细胞壁中Cd含量比值有上升趋势,0.03 mg·L~(-1) Cd水平下变化显著。中低剂量(0.01~0.03 mg·L~(-1))Cd水平下,施加Zn可降低水稻根部对Cd的吸收和转运。其中Zn浓度为0.05 mg·L~(-1)时,水稻根、茎、叶中的Cd含量下降最为显著,分别下降38%、71%、65%(低剂量Cd)和44%、79%、69%(中剂量Cd),且水稻根与茎、根与叶的转移系数分别降低53%和44%(低剂量Cd)、62%和40%(中剂量Cd);而后随Zn浓度增加水稻各部位Cd含量及转移系数无显著变化。在高剂量Cd环境下,施加外源Zn对水稻根、茎、叶Cd含量没有显著的抑制作用。因此,在中低剂量的Cd污染条件下,Zn、Cd间存在明显的拮抗作用,且外源添加0.05 mg·L~(-1) Zn是降低水稻Cd吸收迁移及增加水稻产量的最适浓度。     

芹菜对镉、铅胁迫的生理响应及抗氧化酶基因表达特性分析

为探讨芹菜在重金属镉、铅胁迫下的生理变化规律和抗氧化酶基因的表达特性,采用营养液培试验,研究镉(Cd)、铅(Pb)单一及复合胁迫对芹菜体内Cd/Pb富集、叶绿素、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量及抗氧化酶(SOD、POD)活性的影响,并用RT-q PCR技术检测了根尖细胞内抗氧化酶基因(Cat、Gpx、Mn-sod及Apx)的表达特性。结果表明,Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及复合胁迫下芹菜茎叶中Cd~(2+)、Pb~(2+)含量均随胁迫浓度增大而逐渐增大,说明芹菜对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸收互为协同作用;6~8 mg·L-1Cd~(2+)和60~80 mg·L-1Pb~(2+)单一及复合处理对芹菜整个生长期内叶绿素、MDA、GSH含量及SOD、POD活性的影响均达到极显著水平(P0.01);低浓度下单一及复合胁迫对叶绿素合成有促进效应,高浓度、长时间胁迫时,叶绿素含量显著降低;单一及复合胁迫对MDA、GSH含量及SOD、POD活性的影响均为Cd~(2+)-Pb~(2+)交互Cd~(2+)Pb~(2+),但单一Cd~(2+)浓度≥4 mg·L-1时,叶绿素含量大于Cd~(2+)-Pb~(2+)交互及单一Pb胁迫;Cd~(2+)、Pb~(2+)对芹菜叶POD和SOD活性的影响相似,均表现为"低促高抑";MDA、GSH含量随重金属浓度的升高而逐渐增加;单一及复合处理下Cat、Gpx、Mn-sod及Apx表达模式基本一致,其表达量的降低幅度为Cd~(2+)-Pb~(2+)交互Cd~(2+)Pb~(2+)。综上,Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫对芹菜的生理和抗氧化系统均造成了一定的损伤,二者具有协同性,这为江西省鄱阳湖区芹菜的安全生产提供了理论依据。     

纳米Fe_3O_4负载酸改性炭对水体中Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附

为探讨纳米Fe_3O_4负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)单一及复合溶液的吸附特性,通过静态吸附实验,针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨,应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明,纳米Fe_3O_4负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m~2·g~(-1),表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加,芳香性增强,等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L~(-1)为合理吸附剂用量,pH为5.0时,吸附效果最好,吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高,吸附主要是化学吸附,吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用,Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe_3O_4负载酸改性椰壳炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的最大吸附量(Qm)分别达42.54 mg·g~(-1)和25.79 mg·g~(-1),为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍,复合溶液中Pb~(2+)、Cd~(2+)的Qm分别为单一溶液的65.16%和54.21%,这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明,纳米Fe_3O_4负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力,且Pb~(2+)的吸附性能及吸附竞争性优于Cd~(2+)。     

重金属Cd2+、Pb2+胁迫对小白菜生理及其BcMT2a基因表达的影响

为探明小白菜对Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及其复合胁迫的响应机理,以不同浓度Cd~(2+)、Pb~(2+)处理小白菜幼苗,对其生物量、生理指标(POD、SOD、CAT活性及MDA含量)及Cd~(2+)、Pb~(2+)在小白菜中的富集情况进行研究,同时克隆与重金属富集相关的金属硫蛋白基因BcMT2a并对其表达特异性进行分析。结果表明:除低浓度Cd~(2+)(10mg/L)对小白菜的根长和地上部分生长有一定的促进作用外,Cd~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)—Pb~(2+)处理对小白菜根长和地上部分生长均有一定的抑制作用,且随着浓度的升高,抑制作用逐渐增强;抗氧化酶系统中,POD与SOD活性较高,且与CAT活性均呈现先升后降的趋势。Cd~(2+)浓度为40mg/L时,MDA含量达到最大值。Cd~(2+)、Pb~(2+)在小白菜各组织中的积累顺序依次为根茎叶,且Pb~(2+)在一定程度上能够促进Cd~(2+)的吸收。BcMT2a基因编码的蛋白主要存在于细胞核中,属于易突变亲水性蛋白,该基因的相对表达量在一定浓度范围内可随着Cd~(2+)、Pb~(2+)及Cd2—Pb~(2+)浓度的升高而增加,且相对表达量的趋势与抗氧化酶系统结果基本一致,说明小白菜在受到Cd~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)—Pb~(2+)胁迫时,抗氧化酶系统与BcMT2a基因有明显的应答,可增加小白菜对Cd~(2+)、Pb~(2+)的耐受性。     

6-苄基腺嘌呤对香云幼苗淹水胁迫的缓解和恢复作用

为探究不同浓度的6-苄基腺嘌呤(6-BA)对香云幼苗淹水胁迫的缓解和恢复作用,以泥土麸糠混合基质栽培的香云幼苗为材料,研究喷施外源6-BA(0.5 mg·L~(-1)、1 mg·L~(-1)、1.5 mg·L~(-1))对淹水胁迫中和胁迫后香云幼苗根系活力、叶片叶绿素含量、渗透调剂物质含量、抗氧化酶活性、膜脂过氧化损伤以及胁迫解除后花和新梢的影响。结果表明,在淹水胁迫过程中,1.5 mg·L~(-1) 6-BA对香云幼苗的缓解效果最好;淹水胁迫后,1.5 mg·L~(-1) 6-BA对香云幼苗的恢复效果最好,并且对促进其开花也有较好效果。     

锶及柴油胁迫下3种杨树对土壤锶的富集特征

为探究杨树对土壤锶污染的修复能力,以白杨、俄罗斯杨和青杨为试材,在100 mg·kg~(-1)Sr~(2+),15mg·kg~(-1)柴油,15 mg·kg~(-1)柴油+100 mg·kg~(-1)Sr~(2+)条件下处理60 d,通过测定杨树的生长指标及各器官Sr~(2+)富集浓度,探讨比较不同种的杨树对土壤Sr~(2+)的富集特征和富集能力差异。结果表明,单一Sr~(2+)胁迫能够促进俄罗斯杨和青杨幼苗的生长,对白杨的生长表现出一定抑制效应;而柴油污染胁迫对杨树的生长均具有明显的抑制作用,其中白杨对柴油胁迫的耐受性优于俄罗斯杨和青杨。单独Sr~(2+)胁迫下3种杨树幼苗各器官Sr~(2+)富集为叶根茎,其中白杨的总富集浓度最高,达到2.369 mg·g~(-1)DW,青杨最低,为1.203 mg·g~(-1)DW。在柴油和Sr~(2+)的复合胁迫下,白杨、俄罗斯杨和青杨对Sr~(2+)的富集浓度明显减小,分别为1.344、1.145和0.604 mg·g~(-1)DW;但白杨和俄罗斯杨富集特征变化不大,青杨Sr~(2+)富集浓度最大的器官由叶变为根。此外,柴油的施加对3种杨树转运能力的影响具有显著差异,其中白杨的转运能力增强了15.76%,青杨显著降低了61.83%,说明杨树对土壤Sr~(2+)及其与柴油复合污染胁迫都有较好的耐受及Sr~(2+)富集能力,其中白杨更适合作为污染治理树种。本研究结果为锶及柴油污染土壤的植物修复提供了参考依据。     

小白菜BcGSH的克隆及其与BcMT2a基因的表达分析

镉(Cd)、铅(Pb)污染是最常见的重金属污染,而小白菜(Brassica campestris ssp.chinensis)又是富集重金属较高的叶菜类蔬菜之一。为了探明小白菜对Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及其复合胁迫响应的作用机理,本实验采用不同浓度Cd~(2+)、Pb~(2+)处理小白菜幼苗,对其与重金属富集相关的植物络合素(phytochelatins,PCs)途径关键基因小白菜谷胱甘肽基因(glutathione,BcGSH)进行克隆且对其所编码的蛋白进行生物信息学分析,并对BcGSH基因与金属硫蛋白途径(metallothionein 2a,BcMT2a)的基因进行组织特异性和相对表达量分析。结果表明:克隆获得BcGSH基因(Gen Bank No.MH414515)全长为1 178 bp,编码369个氨基酸,没有信号肽位点,为非分泌性蛋白,亚细胞定位预测,该基因主要存在于细胞质中,为亲水性不稳定蛋白;BcGSH与BcMT2a基因的表达在小白菜中存在组织特异性,BcGSH基因主要在根中表达,BcMT2a基因主要在叶中表达。且二者的相对表达量在一定浓度范围内,随着Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及其复合浓度的升高而增加,当Cd~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)-Pb~(2+)浓度分别为20、300、10/300 mg/L时,BcGSH基因的表达量达到最大值,当Cd~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)-Pb~(2+)浓度分别为40、900、40/900 mg/L时,BcMT2a基因的表达量达到最大值。研究表明小白菜在受到重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)-Pb~(2+)胁迫时,BcGSH与BcMT2a基因有明显的应答,可增加小白菜对Cd~(2+)、Pb~(2+)的耐受性。本研究为重金属污染的植物修复提供理论依据。     

褐煤基材料对Cd~(2+)的吸附机制

为筛选稳定、高效、环境友好的重金属污染修复材料,利用批吸附试验研究了不同温度下褐煤、腐植酸、活性炭对镉(Cd~(2+))的吸附特征,采用非线性χ~2检验辅助决定系数判断等温线模型拟合度,用红外光谱对材料功能团进行了识别。结果表明,Temkin模型能最好拟合3种材料对Cd~(2+)的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich模型也能较好拟合但与温度有关。吸附热力学参数表明,3种材料对Cd~(2+)的吸附为优惠发生的物理吸附,并且是自发的吸热过程,3种材料与Cd~(2+)之间均有较强的作用力。在温度294.55~313.15 K时腐植酸、褐煤和活性炭对Cd~(2+)的最大吸附量分别为36.14~44.09、29.63~38.20 mg·g~(-1)和21.04~30.34 mg·g~(-1),吸附量随温度升高而升高,吸附自由能随着温度升高而降低,说明升温吸附更容易发生。准二级动力学拟合数据最好,表明3种材料对Cd~(2+)的吸附存在着化学过程。褐煤基活性炭和褐煤基腐植酸具有丰富的孔隙结构。红外光谱图表明腐植酸和褐煤较大的吸附量与其含氧功能团种类较多以及在波数2 360 cm~(-1)和2 342 cm~(-1)附近吸收峰有关。因此,褐煤基3种材料对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程,腐植酸对Cd~(2+)的最大吸附量和吸附能力最大,用Temkin等温方程和准二级动力学曲线能最适宜描述褐煤基材料对Cd~(2+)的吸附特征。     

磺胺二甲基嘧啶与环丙沙星对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

为研究抗生素胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长发育的影响,选取磺胺二甲基嘧啶(Sulfadimidine, SM2)和环丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)两种典型抗生素为研究对象,采用水培方法,通过测定不同浓度的两种抗生素对小麦种子芽和根的生长抑制率、幼苗生物量、根系形态和根系活力指标,分析比较了两种抗生素对小麦种子和幼苗的生态毒性差异。结果表明:0.1～2.0 mg·L~(-1)的SM2和0.1～1.0 mg·L~(-1)的CIP能够促进小麦种子根和芽的生长,当SM2浓度达到10.0 mg·L~(-1)、CIP浓度达到5.0 mg·L~(-1)时,两种抗生素开始对小麦种子根长产生抑制作用,并且随着浓度的增大抑制作用显著增强;两种抗生素对作物种子根长的抑制效应强于芽长;0.1 mg·L~(-1)的SM2促进小麦幼苗生长以及干物质积累,但随着SM2浓度增大,小麦幼苗生长受到抑制,根系生物量以及根系性状(总根长、平均直径)显著降低;CIP对小麦幼苗生长、干物质积累和根系性状均具有抑制作用,并且随着CIP浓度的增大抑制作用增强;SM2和CIP均抑制小麦根系活力,随着抗生素浓度的升高小麦根系氧化还原力降低,根系活力逐渐减弱。研究表明,SM2和CIP会在小麦根系不断积累,影响小麦正常生长,CIP对小麦幼苗生态毒性相对更强,0.1 mg·L~(-1)CIP即会抑制小麦幼苗生长。     

芦苇生物质炭对镉的吸附及机制

为解决重金属废水处理问题,寻求芦苇的新型资源化利用途径,采用限氧热解方法在不同温度下制备芦苇生物质炭(RBC)。在对芦苇生物质炭进行元素分析的基础上,进行吸附动力学实验和等温吸附实验,并通过扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等表征方法,探究不同热解温度对RBC吸附Cd~(2+)的影响及吸附机制。结果表明:RBC对Cd~(2+)的吸附过程更符合准二级吸附动力学方程,Langmuir等温吸附模型能更好描述RBC对Cd~(2+)的吸附;500℃下制备得到的RBC产率较高,Cd~(2+)吸附量最大,理论吸附量可达39.05 mg·g~(-1);吸附Cd~(2+)后,RBC表面生成粒状结构,XRD谱图出现CdCO_3和CdSiO_3晶型的峰,推断Cd~(2+)分别能与CO_3~(2-)与SiO_3~(2-)形成沉淀。研究表明,芦苇生物质炭的最优热解温度为500℃,此温度下产率最高,对Cd~(2+)的吸附能力最强,吸附Cd~(3+)的机制可能为阳离子交换、沉淀吸附、络合和Cd~(2+)-π金属键合共同作用。     

碱蓬对Pb~(2+)、Cd~(2+)单一及复合胁迫的反应及其吸收累积特征

采用室外盆栽模拟方法,比较并分析了Pb~(2+)、Cd~(2+)单一及复合胁迫对碱蓬生长的影响及其对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸收和累积规律。结果表明:在单一Pb~(2+)、Cd~(2+)胁迫下,低浓度时(Pb~(2+)20mg/kg、Cd~(2+)5mg/kg)促进碱蓬生长,高浓度时(Pb~(2+)200mg/kg、Cd~(2+)≥20mg/kg)抑制碱蓬生长,富集系数(BF)均1。Pb~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫时,情况较复杂,既有拮抗作用,又有协同作用,与2种重金属浓度密切相关。碱蓬对Cd~(2+)的BF受Pb~(2+)影响显著,且均1,表明碱蓬是Cd~(2+)的超富集植物;碱蓬对Pb~(2+)的BF主要受Pb~(2+)自身浓度大小的影响,当Pb~(2+)浓度≤200mg/kg时Pb~(2+)的BF1,Pb~(2+)浓度200mg/kg时碱蓬对Pb~(2+)的BF反而减小,且1,加入Cd~(2+)对其影响不显著。碱蓬对Pb~(2+)、Cd~(2+)的富集吸收模式基本符合简单二次方程,这为研究碱蓬在Pb~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫下的吸收累积机制提供理论依据,有利于碱蓬被应用于Pb~(2+)、Cd~(2+)污染的高盐碱地区的植物修复实践。     

紫根水葫芦基活性炭吸附氧氟沙星-铜特性及机理研究

为解决目前抗生素与重金属复合污染问题,采用紫根水葫芦基活性炭(Long-root Eichhornia crassipes-activated carbon,LREC-AC)吸附水溶液中的氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)和Cu~(2+),并对其吸附特性和机理等进行研究。结果表明,LREC-AC对OFL和Cu~(2+)的吸附均符合Langmuir模型及拟二级动力学方程。LREC-AC对OFL的吸附机理包括电子供体-受体相互作用、氢键作用和静电引力作用,而对Cu~(2+)的吸附机理则包括静电引力作用,以及电子交换或共价键等作用。在此基础上,考察OFL-Cu~(2+)复合体系中LREC-AC对OFL和Cu~(2+)吸附特性和机理。在复合体系中,LREC-AC对OFL和Cu~(2+)的饱和吸附量分别为59.34 mg·g~(-1)和37.46 mg·g~(-1)。在OFL浓度为10 mg·L~(-1)、Cu~(2+)浓度2 mg·L~(-1)时,Cu~(2+)可与OFL络合,从而促进LREC-AC对OFL的吸附。研究表明,LREC-AC可通过多种吸附机理共同作用有效去除水体中OFL和Cu~(2+),同时其对重金属和抗生素复合污染也具有良好的吸附性能。     

羟基磷灰石对铅锌矿区土壤吸附Zn2+、Cd2+的影响

为探究羟基磷灰石(HAP)对矿区土壤重金属的固化效果,采用吸附试验,研究施加HAP的铅锌矿区土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的动力学吸附和等温吸附效果。结果表明:土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随Cd~(2+)、Zn~(2+)初始浓度的增加而增加;在酸性条件下,其吸附量随pH上升而上升;准二级动力学方程能很好地描述两者的吸附过程,土壤吸附能力随HAP的添加量增大而增强;在Zn—Cd共存体系中,当初始浓度为20mg/L时,土壤对Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附无明显差异,2种金属离子竞争力度小,随着初始浓度上升,竞争明显,对Zn~(2+)的最大吸附量能达到单一体系中的79%～87%,而Cd~(2+)的最大吸附量只有单一体系中的57%～72%,Zn~(2+)的竞争力优于Cd~(2+),Zn~(2+)对Cd~(2+)吸附产生严重的抑制。综上可知,HAP能提高矿区土壤的吸附性能,在Zn、Cd污染土壤中,更能提升土壤对Zn~(2+)的吸附固持能力。     

基于分子模拟分析的紫贻贝体内重金属Cd2+脱除机制

采用海水中添加制备的蛋白水解肽-Fe~(2+)配合物(TPH-Fe~(2+))暂养处理紫贻贝,结合分子同源模建、动力学模拟及相互作用能分析技术,探索TPH-Fe~(2+)对紫贻贝体内Cd~(2+)的脱除作用机制。结果显示,添加40 mg/L TPH-Fe~(2+)净化处理15 d后,紫贻贝体内Cd~(2+)质量分数由47.099μg/g降低至24.221μg/g,脱除效率显著(P0.05)。进而以老鼠金属硫蛋白(metallothionein from rat,记为1DFT)为模板,同源模建出紫贻贝金属硫蛋白中β-结构域(metallothionein,MT)的三维结构,通过MT-Cd~(2+)、MT-Fe~(2+)、MT-Cd~(2+)+水解肽、MT-Fe~(2+)+水解肽等体系分子动力学模拟及半经验量子力学计算发现,紫贻贝体内Cd~(2+)脱除机制可能为水解肽携带Fe~(2+)到达机体靶向器官或位点遇到MT-Cd~(2+)复合物后,降低了MT与Cd~(2+)间的结合力,便于MT解脱Cd~(2+)并恢复活性,同时释放的Fe~(2+)可与Cd~(2+)竞争性结合MT,从而起到协助脱除Cd~(2+)的效果。研究表明,蛋白水解肽-Fe~(2+)配合物有效脱除贻贝体内Cd残留,可作为一种双壳贝类养殖饲料添加剂加以应用。     

纳米氧化锌对玉米种子萌发及根系碳代谢的影响

作为一种纳米金属氧化物,纳米氧化锌(ZnO nanoparticles,ZnO NPs)因其独特的物理性质和较大的比表面积,逐渐在农业领域得到应用。为了探究纳米氧化锌对玉米生长的影响,设置了7个不同浓度的纳米氧化锌悬浮液(10 mg·L~(-1)、20 mg·L~(-1)、50 mg·L~(-1)、100 mg·L~(-1)、200 mg·L~(-1)、500 mg·L~(-1)和1 000 mg·L~(-1)),采用震荡浸种的方法,研究了纳米氧化锌对种子萌发及玉米碳代谢的影响。结果表明,低浓度(20 mg·L~(-1)、50 mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1))纳米氧化锌缩短了种子发芽的时间,提高了种子的平均发芽速度,其中,浓度为50 mg·L~(-1)时,平均发芽速度最快。玉米种子的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均随着纳米氧化锌浓度的升高呈先升高后降低的趋势,并在50 mg·L~(-1)时达到最高;低浓度(50 mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1))的纳米氧化锌显著增加了根系及胚芽的生长和伸长,这有利于生物量的积累。此外,纳米氧化锌(50 mg·L~(-1))显著增加了根系己糖激酶和脲苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,降低了醛缩酶活性,为种子萌发生长提供代谢产物和能量。50 mg·L~(-1)纳米氧化锌震荡浸种促进了糖酵解代谢和细胞壁的生物合成过程,有利于促进种子萌发,提高幼苗活力。     

环境中纳米TiO_2对拟南芥生长及相关基因表达的影响

为探讨环境中纳米TiO_2毒性产生的机制,本试验以拟南芥为材料,研究不同浓度(0.05、0.10、0.50、1.00、1.5 0 mg·L~(-1))的纳米二氧化钛(TiO_2)对拟南芥种子萌发、生长和相关基因转录水平的影响。结果表明,与对照组(CK)相比,1.00 mg·L~(-1)和1.50 mg·L~(-1)纳米TiO_2处理下,种子的发芽率、发芽势及发芽指数均受到抑制;幼苗株高、叶面积、叶绿素含量降低,根长、根系活力均呈上升趋势;根中植物生长素吲哚乙酸(IAA)含量呈上升趋势,脱落酸(ABA)含量呈下降趋势。在1.50 mg·L~(-1)处理下,叶片中IAA和ABA含量分别呈下降和上升趋势。Lhcb3、CAO、Rubisco、RCA基因mRNA表达量呈先上升后下降趋势。纳米TiO_2可以减缓拟南芥种子的萌发,抑制光系统II活性、碳同化和光合碳代谢,降低光合作用效率,进而抑制拟南芥的生长。本研究结果为探讨纳米TiO_2对植物毒性影响的分子机理及其在生态环境中的生物效应提供了理论依据,也为纳米材料环境安全评价提供了参考。     

保鲜剂处理延长余庆桃贮藏期初步研究

采用几种保鲜剂搭配组合处理余庆桃,包括30 mg·L~(-1)亚硫酸钠-0.5 g·L~(-1)赤霉素混合溶液,30mg·L~(-1)亚硫酸钠-0.3 g·L~(-1)水杨酸混合溶液,2 g·L~(-1)抗坏血酸-2 g·L~(-1)柠檬酸混合溶液。室温下贮藏5 d,每隔一天测定好果率、失重率、硬度、还原糖含量等指标。初步结果:3个处理组均能降低失重率;30 mg·L~(-1)亚硫酸钠-0.3 g·L~(-1)水杨酸组能够保持较好的硬度;30 mg·L~(-1)亚硫酸钠-0.5 g·L~(-1)赤霉素混合溶液对抑制还原糖含量增加的效果最佳。综合来看,30 mg·L~(-1)亚硫酸钠-0.3 g·L~(-1)水杨酸混合溶液处理组的保鲜效果较好。     

1株巨大口蘑的鉴定及培养基中无机盐优化

为筛选巨大口蘑菌丝生长的最优培养基,从采集自云南临沧的野生口蘑子实体中分离获得菌株YAASM4295,利用形态学与ITS序列分析的方法对其进行分类学鉴定;并以不同的无机盐为基础,通过单因素试验,各筛选出2种大量元素和微量元素,采用L9(34)正交试验设计,分析4种无机盐及其正交组合对该菌菌丝生长的影响。结果表明,采集到的菌株为巨大口蘑,供试无机盐对其菌丝生长在不同程度上均有促进作用,其中0.1 mg·m L~(-1)MgSO_4、0.1 mg·m L~(-1)K_2HPO_4、0.05 mg·L~(-1)CoCl_2、0.05 mg·L~(-1)Mn Cl_2对该菌生长与生长势的促进作用最大,且与其它处理相比达到了极显著水平。4种无机盐协同作用对该菌菌丝生长影响的大小依次为Mg SO4CoCl_2MnCl_2K2HPO4;最佳组合为0.2 mg·m L~(-1)Mg SO4+0.1 mg·m L~(-1)K_2HPO_4+0.01 mg·L~(-1)MnCl_2+0.01 mg·L~(-1)CoCl_2。综上,该野生巨大口蘑菌株在各无机盐培养基组合之间的菌丝生长速度差异极显著,不同组合间有明显的交互作用,这为其优质栽培提供了理论依据。