镉毒害对水稻生理生态效应的研究进展

镉是植物生长的非必需元素,它具有很大的生物毒性,与其它重金属相比,更易被植物吸收积累。在参考大量文献资料的基础上,综述了镉(Cd)毒害引起水稻的部分生理生化特性,以及镉在水稻体内的吸收、分布和转运积累动态,并讨论了生产低镉或无镉污染的水稻途径。     

镉毒害对小麦幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响

选用山农483和川35050两个抗镉毒能力不同的小麦品种,在砂培的方式下,设置0、30、50μm ol/L三个镉浓度,研究了小麦幼苗对镉毒的光合及叶绿素荧光响应特性。结果发现,在镉毒下,小麦叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)明显受损,气体交换参数和叶绿素荧光参数随着镉浓度的升高而显著下降,生物量也随之显著降低。气体交换参数和叶绿素荧光参数与生物量之间呈显著相关,可作为小麦幼苗镉毒鉴定的有效指标。     

外源抗坏血酸对镉毒害小麦幼苗的缓解作用

为了解抗坏血酸(AsA)对Cd2+毒害小麦幼苗生长的缓解作用,以小麦品种周麦27为材料,采用室内水培法分析了在Cd2+胁迫下小麦幼苗经不同浓度AsA处理后的生长及生理变化。结果表明,外源AsA能显著提高Cd2+胁迫下小麦幼苗的株高、根长、地上部干重、根系干重、根系活力、光合色素含量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,显著降低丙二醛含量和相对电导率以及叶片胞间CO2浓度。说明Cd2+胁迫下外源AsA可以通过提高小麦幼苗渗透调节物质含量及抗氧化酶活性来清除活性氧自由基,减少其对光合色素蛋白大分子的攻击作用,降低膜脂过氧化伤害程度,维持光合作用和细胞膜的稳定性,从而缓解了Cd2+对幼苗生长的毒害作用,其中以35mg·L-1 AsA的缓解效果最好。     

镉对水稻等作物的毒害作用

简单介绍镉对动物体的毒害机理和中毒病症。着重分析了镉对作物体的毒害,其中包括生物化学机理,对水稻和蔬菜等作物的毒害原理、程度、差异及后果。还阐明了与其他元素互作的毒害作用。从而,明确研究镉污染土壤的理论和现实意义,为防止镉进入食物链找到了有力的依据。     

镉对水稻等作物的毒害作用

简单介绍镉对动物体的毒害机理和中毒病症。着重分析了镉对作物体的毒害，其中包括生物化学机理，对水稻和蔬菜等作物的毒害原理、程度、差异及后果。还阐明了与其他元素互作的毒害作用。从而。明确研究镉污染土壤的理论和现实意义，为防止镉进入食物链找到了有力的依据。     

低温胁迫对小麦生理生化特性的影响

不同温度处理冬、春小麦叶片,随温度的降低,ＳＯＤ活性和Ｏ２产生速率增加;ＭＤＡ和蛋白质含量下降,可溶性糖含量在春小麦中下降,在冬小麦中上升。－２℃下,处理时间不同的小麦叶片,随时间的延长,ＳＯＤ活性、ＭＤＡ含量和Ｏ２产生速率增加,蛋白质和可溶性糖含量在春小麦中减少,在冬小麦中呈Ｚ型曲线。     

水稻镉胁迫响应机制及防控措施研究进展

土壤镉污染是日益严重的环境问题之一.水稻是镉吸收能力最强的大宗谷类作物.水稻对镉的积累及向食物链的转移给人类健康带来威胁.近年来在水稻对镉的吸收和积累过程及其影响因素方面的研究取得了一系列重大进展.本文从镉对水稻种子萌发、生长和发育、产量的影响;土壤中镉的活化、木质部装载运输、韧皮部向籽粒转移三个过程的生理与分子机制以...     

低温胁迫对小麦生理生化特性的影响

不同温度处理冬、春小麦叶片,随温度的降低,ＳＯＤ活性和Ｏ÷２产生速率增加;ＭＤＡ和蛋白质含量下降,可溶性糖含量在春小麦中下降,在冬小麦中上升。－２℃下,处理时间不同的小麦叶片,随时间的延长,ＳＯＤ活性、ＭＤＡ含量和Ｏ÷２产生速率增加,蛋白质和可溶性糖含量在春小麦中减少,在冬小麦中呈Ｚ型曲线。     

水稻对盐胁迫的响应及耐盐机理研究进展

我国土壤盐渍化问题日趋严重,在耕地红线内的盐碱地约有9.3×106 hm2,盐胁迫是制约粮食生产的主要非生物胁迫因子之一.水稻是盐碱地改良的先锋作物,全面深入了解水稻对盐胁迫的响应,对盐碱地水稻生产具有重要意义.本文概述了盐胁迫对水稻生长发育、产量和品质形成的影响;从渗透调节、离子平衡等生理层面以及基因层面阐述盐胁迫影...     

不同燕麦品种的镉毒害效应及耐镉性差异

为探讨不同燕麦品种耐Cd能力的差异,采用营养液培养,对10个燕麦品种的Cd毒害效应及耐Cd性差异进行了研究。结果表明,供试燕麦品种添加5 μmol·L^-1 Cd处理20 d后,幼苗生物产量均低于对照,不同品种间降幅差异显著,其中“品5号”生物产量下降幅度最小,耐Cd指数最高,而“坝莜6号”生物产量降幅最大,耐Cd指数最低。Cd胁迫条件下,供试燕麦品种叶绿素含量、根系活力均有不同程度降低;POD活性、Pro含量不同程度增加,并且这些指标的增减幅度品种之间差异显著。Cd胁迫下,各品种叶片POD活性增加率、Pro增加率与耐Cd性呈显著正相关,根系活力降低率与耐Cd性呈显著负相关,这三者可作为燕麦耐Cd性的生化指标。     

低浓度Pb2+对Cd2+污染下冬小麦幼苗过氧化物酶同工酶的影响

为给土壤重金属复合污染条件下冬小麦生长发育安全性和稳定性的正确评价提供科学依据,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)方法研究了低于国家"土壤环境质量标准(GB 15618-1995)"规定的Ⅱ类土壤环境基准值(350.0mg.kg-1干土,pH>7.5)时的Pb2+对Cd2+污染下冬小麦幼苗过氧化物酶(POD)同工酶表达的影响。结果表明,在冬小麦幼苗3周龄时,土壤Cd2+污染对其POD同工酶的表达表现出抑制效应,其中10.0mg.kg-1干土的Cd2+抑制作用最强;除50.0和80.0mg.kg-1干土的Pb2+可分别减缓5.0和10.0mg.kg-1干土的Cd2+对POD表达的抑制作用外,其他浓度的Pb2+表现出与Cd2+协同抑制POD表达的现象。在冬小麦幼苗7周龄时,土壤Cd2+浓度超过10.0mg.kg-1干土后对POD同工酶表达表现为抑制效应,且表达量随着Cd2+浓度的升高而表现出依次降低的趋势;除120.0和180.0mg.kg-1干土的Pb2+可减缓Cd2+对POD同工酶表达的抑制效应外,其他低浓度的Pb2+与Cd2+均表现出协同抑制POD表达的现象。说明土壤Pb2+浓度低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值350mg.kg-1干土(pH>7.5)时,主要表现为加重Cd2+污染对冬小麦幼苗POD同工酶表达的抑制效应。     

Involvement of Plasma Membrane Ca2+/H+ Antiporter in Cd2+ Tolerance

Cation exchangers(CAXs) belong to the cation/Ca2+ exchanger superfamily which have been extensively investigated in plant tonoplasts over the last decade.Recently,the roles of CAXs involved in heavy metal accumulation and tolerance in plants have been studied for phytoremediation and food security.In this mini review,we summarize the roles of the Ca2+/H+ antiporter in Ca2+ signal transduction,maintaining ion homeostasis and sequestering heavy metals into the vacuole.Moreover,we present a possible role of the plasma membrane Ca2+/H+ antiporter in heavy metal detoxification.     

皂化麦麸对重金属Cd~(2+)的吸附作用及吸附机理研究

为扩大纤维素类生物吸附剂的开发利用资源,采用五因子二次回归正交旋转组合设计方法对影响皂化麦麸吸附Cd2+的因子进行优化,得出在吸附时间为1h、加入量为0.20g、pH=6、温度20℃、浓度2.00mg·L-1时,皂化麦麸有最大吸附率(YMax=99.19%)。对比试验表明,皂化麦麸对Cd2+的吸附优于活性炭,纤维素在吸附中起主要作用。扫描电镜下皂化麦麸表面显示粗糙和多褶皱的物理吸附特征,红外光谱显示皂化麦麸中-OH、-CH3、C≡C、C=C、C=O、C-O基团可能参与吸附作用。吸附等温线和吸附动力学模型显示,皂化麦麸对Cd2+吸附符合Freundlich等温式和二级动力学模型。皂化麦麸经过解吸附可以反复使用。     

外源水杨酸对Hg~(2+)胁迫下小麦幼苗生长及生理的影响

为了解水杨酸(SA)对Hg2+胁迫小麦幼苗生长的缓解作用,以小麦品种豫麦58号为材料,采用室内水培法分析了在Hg2+胁迫下小麦幼苗经不同浓度SA处理后的生长及生理变化。结果表明,外施SA能显著提高Hg2+胁迫下小麦幼苗的根长、株高、单株鲜重,叶片叶绿素、脯氨酸和可溶性蛋白含量,以及抗氧化酶活性和根系活力(P0.05),极显著降低丙二醛含量与超氧阴离子产生速率(P0.01)。说明外施SA可通过提高小麦幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量及抗氧化酶活性来维持细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化伤害程度,从而缓解了Hg2+胁迫对幼苗生长的抑制作用,其中以40mg·L-1 SA缓解效果最好。     

干旱胁迫对木薯K+、Ca2+和ABA的影响

为了研究干旱胁迫木薯K+、Ca2+和ABA对干旱胁迫的响应及其变化规律,对2个品种的木薯SC124（高抗）和KU50（低抗）进行对照、驯化、非驯化旱害和驯化旱害等不同方式的干旱处理。研究发现2个木薯品种中,干旱胁迫对叶片K+和ABA的含量影响较大,而Ca2+含量变化较小;SC124在驯化和非驯化处理下的K+含量发生显著变化;ABA的含量在2个品种中的驯化干旱和非驯化干旱中变化显著,且变化趋势不同;干旱胁迫下,ABA、K+和Ca2+之间存在显著相关性。     

小麦质膜Na+/H+逆转运蛋白TaSOS1的表达分析

为探讨小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1在逆境条件下的生物学功能,采用荧光定量PCR（RTPCR）方法,对 TaSOS1基因在4种不同胁迫条件下（200 mmol·L^-1 NaCl、4℃低温、100 μmol·L^-1 ABA和15% PEG6000）的表达水平进行了定量分析。结果表明,在正常条件下,小麦根中 TaSOS1的mRNA表达量要高于叶中的表达量。盐胁迫处理下,根中 TaSOS1特异性上调表达,说明 TaSOS1基因在根中的功能更强,其表达与盐胁迫有关且具有组织特异性;在4℃低温处理下, TaSOS1在叶中上调表达;而在ABA和PEG6000两种处理条件下, TaSOS1的表达没有规律性,推测 TaSOS1的表达途径可能为非ABA依赖型且与盐离子的特异性有关。生物信息学分析的结果表明,小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1与拟南芥和水稻的质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白AtSOS1和OsSOS1具有高度的同源性,由此可以推测小麦TaSOS1具有与AtSOS1和OsSOS1类似的功能,可以把植物体内Na⁺排出体外,以减轻Na⁺对植物的毒害。     

盐胁迫下钾吸收途径的抑制对小麦叶片K~+、Na~+含量的影响

为研究盐胁迫下小麦维持钾、钠平衡的生理机制,以耐盐小麦沧麦6005和盐敏感小麦矮抗58为材料,利用TEA、NEM、Ba(NO_3)_2三种药物分别抑制钾离子通道、钾载体及非选择性阳离子通道,测定正常及盐胁迫下小麦叶片K~+、Na~+含量,比较耐盐性不同的小麦品种在K~+、Na~+吸收中的差异。结果显示,盐胁迫下,沧麦6005和矮抗58叶片K~+含量下降,Na~+含量增加;沧麦6005叶片Na~+含量低于矮抗58,K~+/Na~+比值高于矮抗58。正常条件下,NEM、TEA处理均可降低沧麦6005和矮抗58叶片K~+含量,NEM处理较TEA处理效果更为明显;TEA处理显著降低了盐胁迫下矮抗58叶片K~+含量,而NEM处理则明显降低了盐胁迫下沧麦6005的叶片K~+含量;TEA、NEM、Ba(NO_3)_2处理降低了盐胁迫下矮抗58叶片Na~+含量,仅NEM处理降低了沧麦6005叶片Na~+含量。综上所述,正常条件下,钾载体是小麦K~+吸收的主要方式;盐胁迫下,耐盐品种和盐敏感品种K~+吸收途径不同,耐盐品种的NSCCs和钾离子通道具有更强的"拒钠"能力。     

外源褪黑素对铬(Cr6+)胁迫下小麦幼苗光合特性和养分吸收的影响

为明确褪黑素对铬(Cr⁶⁺)胁迫下小麦幼苗光合和养分吸收的调节作用,在水培条件下以豫麦51(铬敏感型)和扬麦16(耐铬型)为材料,分析了Cr⁶⁺胁迫下外源褪黑素预处理(100μmmol·L^-1)后小麦幼苗光合和荧光参数及养分含量的变化。结果表明,Cr⁶⁺胁迫显著降低了小麦叶片叶绿素含量、气孔导度(G_s)和光系统Ⅱ(PSⅡ)活性,导致光合速率(P_n)显著降低;Cr⁶⁺胁迫也显著减弱了根系对营养元素(N、P、K、Mg、Fe和Mn)的吸收和转运。外源褪黑素处理显著提高了Cr⁶⁺胁迫下小麦幼苗的P_n、G_s、叶绿素(a和b)含量、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学淬灭(qL)和电子传递能力(ETR),增加了根系和叶片营养元素的含量。综合来看,外源褪黑素会促进Cr⁶⁺     

6-BA对Hg2+胁迫下小麦幼苗渗透调节物质及抗氧化特性的影响

为探讨6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)对Hg2+胁迫下小麦幼苗生长的调节作用,采用营养液水培法,以小麦品种807为材料,分析了叶面喷施不同浓度的6-BA对Hg2+胁迫下小麦幼苗叶片中渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明,50mg·L-1 HgCl2处理后,小麦幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,还原型抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著降低。叶面喷施一定浓度的6-BA能够提高Hg2+胁迫下小麦幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量,显著提高小麦幼苗叶片的POD、SOD活性和AsA、GSH含量,降低脱氢抗坏血酸(DHA)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,提高小麦幼苗叶片的AsA/DHA和GSH/GSSG比值,从而缓解Hg2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用。叶面喷施10mg·L-1 6-BA对缓解小麦幼苗Hg2+胁迫效果最好。     

外源调节物质对铬(Cr6+)胁迫下小麦种子萌发的缓解效应

为明确外源调节物质对Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发的缓解机制,利用水培试验研究了葡萄籽提取物（grape seed extract,GSE）、氯化血红素（hematin chloride,Hemin）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）对Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发的影响。结果表明,Cr⁶⁺胁迫显著降低了小麦种子发芽率、幼苗根长、株高、干物质积累量及种子α-淀粉酶活性,同时提高了小麦根系渗透调节物质的含量,并引发氧化胁迫。外源GSE、Hemin和MeJA均可有效缓解Cr⁶⁺胁迫对小麦种子萌发的不良影响,促进种子萌发和幼苗生长,提高小麦根系可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强α-淀粉酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbase peroxidase,APX）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,GR）的活性。其中,GSE对Cr⁶⁺胁迫的缓解效果最佳。总之,外源调节物质可以通过提高Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发过程中的淀粉水解能力、渗透调节能力和抗氧化能力,提高小麦的耐Cr⁶⁺性。