烟草积累与忍耐镉的品种差异

通过盆栽试验研究了16个烟草品种吸收与忍耐镉的差异.结果表明:提高土壤镉水平,Xanthi根及地上部的生物量增高,对镉的耐性最强,贵烟11号根及地上部的生物量降低最多,对镉的耐性最弱,大多数烟草品种根的生物量降低,地上部的生物量增加,表现出一定的镉耐性.烟草地上部镉的积累量较根高,吸收的镉68%～88%分布于叶片,表明烟草向叶片运输镉的能力很强.烟草叶片镉含量较根、茎高,不同烟草品种根、茎和叶镉含量显著差异,在土壤添加镉浓度达10 mg/kg时,Xanthi、贵烟 11号、RG 17、云烟 87、CF 965、NC 82 叶片镉含量达100 mg/kgDW以上,具备超积累植物的特征.由于烟草的生物量大,叶片容易收获,在镉污染土壤的植物修复中有很大的应用潜力.     

烟草积累与忍耐镉的品种差异

通过盆栽试验研究了16个烟草品种吸收与忍耐镉的差异．结果表明：提高土壤镉水平,Xanthi根及地上部的生物量增高,对镉的耐性最强,责烟11号根及地上部的生物量降低最多,对镉的耐性最弱,大多数烟草品种根的生物量降低,地上部的生物量增加,表现出一定的镉耐性．烟草地上部镉的积累量较根高,吸收的镉68％～88％分布于叶片,表明烟草向叶片运输镉的能力很强．烟草叶片镉含量较根、茎高,不同烟草品种根、茎和叶镉含量显著差异．在土壤添加镉浓度达10mg／kg时．Xanthi、贵烟11号、RG17、云烟87、CF965、NC82叶片镉含量达100mg／kgDW以上,具备超积累植物的特征．由于烟草的生物量大,叶片容易收获,在镉污染土壤的植物修复中有很大的应用潜力．     

不同基因型甘蓝对镉胁迫的响应

采用盆栽土培法,研究了31个甘蓝品种对镉(Cd)的耐性及对镉吸收和积累的差异.结果表明,在100mg·kg-1 Cd处理下,不同基因型甘蓝的耐性及吸收、积累镉能力具有显著差异.Cd对甘蓝地上部干重抑制率为-15.4%～91.3%,镉对地上部的抑制作用大于根系.甘蓝根系Cd含量为617～1789 mg·kg-1,地上部Cd含量为47～183 mg·kg-1,根系Cd含量显著高于地上部.每盆根系Cd积累量为16～134μg,地上部为17～242μg.根系Cd含量与地上部干重的抑制率呈显著的正相关.     

豆瓣菜在镉铅复合污染条件下的镉铅积累特性

为了弄清豆瓣菜在镉铅复合污染条件下对镉、铅的吸收积累特性,以前期试验筛选得到的镉高积累、低积累基因型为材料,采用镉铅复合污染土壤处理进行盆栽试验,研究镉铅复合污染对豆瓣菜地上部生物量,镉、铅含量与富集系数的影响。结果表明,在中度镉污染条件下(土壤全镉含量0.56～0.58 mg·kg^-1),中、高浓度铅处理下供试各基因型豆瓣菜地上部生物量(鲜重)的平均值均较低浓度铅处理显著(P<0.05)增加,增幅均为10.2%,说明土壤中一定浓度的铅促进了豆瓣菜的生长。供试的8个镉低积累基因型豆瓣菜的地上部镉含量和镉富集系数均显著低于镉高积累基因型。随着处理铅浓度的升高,各基因型豆瓣菜的地上部镉含量显著升高,说明土壤中的铅促进了豆瓣菜对镉的吸收和积累。豆瓣菜对铅的吸收和积累能力较弱,不论是镉高积累基因型还是低积累基因型,其地上部的铅富集系数均很小,最大值仅为0.075,在试验条件下的地上部铅含量均不超过国际食品法典委员会标准的限量值(0.3 mg.kg^-1),可认为豆瓣菜受铅污染的风险较弱。     

2个烟草品种对镉的耐性差异及外源脱落酸对镉积累的影响

通过溶液培养法,比较了不同浓度Cd处理下,‘MS云烟87’和‘MSK326’2个烟草品种对镉的耐性及响应脱落酸处理的差异。结果表明:Cd处理显著抑制了2个烟草品种的生物量,降低了2个烟草品种叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率。在50μmol·L-1Cd处理下,‘MSK326’生物量显著高于‘MS云烟87’;在相同浓度Cd处理下,‘MSK326’的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度均高于‘MS云烟87’。2个烟草品种的地上部和根系Cd含量均随着Cd处理浓度的提高而显著增加,并且根系的Cd含量显著高于地上部。在相同浓度Cd处理下,‘MSK326’地上部Cd含量显著高于‘MS云烟87’。Cd胁迫下(50μmol·L-1),外源ABA处理显著提高了2个烟草品种根系的Cd含量,降低Cd向地上部的运输能力。另外,2个烟草品种地上部Cd占烟草全株总Cd含量的比例与地上部蒸腾速率呈显著正相关。     

不同化学生态型紫苏的镉耐性及镉富集能力研究

为探究不同化学生态型紫苏的镉耐性与镉富集能力差异,设置不同浓度镉处理,测定了4种化学生态型紫苏种子的萌发指标及其幼苗的镉含量与镉富集特性。结果显示,10.0 mg·L~(-1)镉处理对PKPA型、EK型和PK-I型紫苏种子的发芽率、发芽势无显著影响,但显著抑制了PK-Ⅱ型紫苏种子的萌发。不同浓度镉处理下,不同生态型紫苏各部位的镉含量均表现为:根(1 052.0～5 337.1 mg·kg~(-1))茎(327.6～807.9 mg·kg~(-1))叶(104.8～343.3 mg·kg~(-1)),全株镉含量在348.1～1 416.73 mg·kg~(-1),远高于镉超富集植物的标准(100 mg·kg~(-1))。不同生态型紫苏的镉富集系数(BCF)存在显著差异,PAPK型、PK-Ⅱ型、EK型紫苏的BCF在2.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,依次为252.0、300.5、295.3,显著高于PK-Ⅰ型,后者的BCF在5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高(265.5),显著高于PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型。不同生态型紫苏的镉富集量均以5.0 mg·L~(-1)镉处理时最高,PK-Ⅰ型紫苏镉总富集量为454.0μg·株~(-1),分别是PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型的2.48、1.69倍和2.05倍。不同化学生态型紫苏的镉耐性间存在显著差异,镉胁迫下PK-Ⅰ型紫苏具有较高镉耐性及镉富集能力,可用于后续研究紫苏镉耐性作用机制以及镉污染稻田修复的主要种质资源。     

不同基因型烤烟对镉、铅富集特征评价

重金属镉、铅易在烟叶中富集,影响烟株生长,并通过抽吸过程进入人体,危害人类健康。为探讨豫西地区不同基因型烟草对重金属镉、铅的富集特征,筛选出烟叶原料安全的优良品种,以豫西烟区15个基因型烤烟为材料,采用水培试验研究不同水平镉(0、5、10、20 mg/L)、铅(0、20、50、100 mg/L)胁迫下不同基因型烤烟生物量、重金属含量、耐性指数、重金属积累量及转运系数的差异。结果表明:(1)重金属镉、铅胁迫对不同基因型烟株的生长均表现为低浓度促进,高浓度抑制的现象。(2)不同基因型烤烟对重金属镉、铅污染的响应不同。不同基因型烤烟对镉的积累分配主要在地上部,而对铅的积累分配主要在根部,且对重金属镉的富集和转运能力高于重金属铅。(3)不同烤烟品种对重金属镉、铅的吸收积累能力存在基因型差异。在高镉、铅水平下G15对重金属镉的积累量和转运系数较高,G5对重金属铅的积累量、耐性指数较高,适合作为土壤重金属镉、铅污染的植物修复材料。G2、G10在低镉水平下,镉的积累量较低,适宜在土壤轻度镉污染条件下进行烟叶安全生产。G4、G12在低铅水平下,铅积累量和地上部分铅含量较低,属于铅低积累基因型,可用于轻度铅污染条件下的烟叶安全生产。     

不同茄子材料的镉积累特性研究

通过盆栽试验,将12份茄子(Solanum melongena L.)材料幼苗种植于镉污染的土壤中,研究了不同茄子材料在幼苗期和花期的生物量以及镉积累特性。结果表明,不同茄子材料间的生物量和镉含量均存在明显差异。当茄子处于苗期时,材料XN-Z1-2根系、茎秆、叶片及地上部生物量均较高,而材料"43-1"则相对较低;XN-Z1-2各器官镉含量较低,而"43-1"各器官镉含量均最高。当茄子处于花期时,材料"96-2"各器官的生物量整体上较高,而"43-1"各器官生物量均最低,各器官镉含量最高,而材料ZF-Z1-2各器官镉含量总体上较低。"43-1"是一种高镉积累的茄子材料;XN-Z1-2和ZF-Z1-2生物量较高,且镉积累量较低,是低镉积累的茄子材料,能够在镉污染的环境中正常生长。     

不同品种燕麦对镉胁迫响应的差异性研究

利用实验室水培模拟试验,研究了轻度镉胁迫条件下10个燕麦品种生长及吸收积累镉的差异性。结果表明,经5μmol·L-1的镉处理后,供试燕麦品种的株高、根长、地上部与地下部生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量均出现不同程度的下降,不同品种间存在明显的差异,有的甚至达到极显著水平;不同品种燕麦对镉的吸收与积累也存在明显差异;燕麦镉的吸收转运与耐性没有直接的联系。按照镉胁迫下燕麦耐镉性和镉含量的冠根比进行聚类分析,可将10个品种分为4类:①镉转运少且耐性强;②转运多但耐性强;③转运多且耐性弱;④转运较少但耐性弱。其中品5号地上部生长抑制率最小,并且镉含量、镉转运量较少,表现出较强的耐镉性,在轻度镉污染土壤上种植品5号有利于降低镉污染对人类健康的风险。     

外源硅及水杨酸对镉胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响

为了探究外源硅和水杨酸复合处理缓解烟草幼苗镉胁迫的协同效应,采用营养液水培法,以烟草品种NC89为试验材料,研究了单独和复合施用外源硅、水杨酸对100μmol/L镉胁迫下烟草幼苗生物量、镉积累、抗氧化酶活性、叶绿素含量和光合特性的影响。结果表明:外源硅、水杨酸单独和复合处理均能促进镉胁迫下烟草幼苗生长、降低镉积累量、提高光合特性,其中以外源硅和水杨酸复合处理效果最好,烟草幼苗根、茎、叶生物量、叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)分别较镉胁迫处理显著提高了186.01%、122.08%、125.02%、326.39%、200.00%和527.88%,根、茎、叶镉积累量及胞间CO2浓度(Ci)则分别显著降低了90.01%、87.25%、90.91%和59.85%。在改善镉胁迫下烟草幼苗抗氧化能力和叶绿素含量方面,外源硅及水杨酸复合处理亦发挥积极作用,但以水杨酸单独处理效果最好,其中烟草幼苗MDA含量、SOD、POD和CAT活性分别较镉胁迫处理显著降低了41.21%、31.36%、32.37%和22.55%,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量则分别显著提高了80.08%、132.53%和165.73%。综合来看,外源硅及水杨酸复合施用能有效缓解镉对烟草幼苗的毒害,在降低镉积累、提高生物量和光合作用能力方面发挥协同增效作用。     

不同玉米品种对土壤镉富集和转运的差异性

为进一步验证前期筛选出的6个镉(Cadmium, Cd)高、低积累玉米品种对土壤Cd富集和转运的差异性,通过田间试验,研究了6个不同玉米(Zea mays)品种对重金属Cd富集系数(Bio-concentration coefficient, BCF)和转运系数(Transfer coefficient, TF)的差异。结果表明:6个玉米品种在抽丝期和成熟期的根部及地上部生物量、根部、茎叶及籽粒Cd含量、富集系数、积累量和总富集量均存在显著的种间差异(P0.05)。华彩糯3号和广红糯8号的成熟期茎叶Cd含量分别为16.38 mg·kg~(-1)和13.64 mg·kg~(-1),茎叶Cd富集系数分别为7.45和6.20,Cd转运系数分别为1.88和3.02;籽粒Cd含量分别为0.65 mg·kg~(-1)和0.63 mg·kg~(-1),超过了食品安全国家标准(GB 2762—2017)和饲料卫生标准(GB 13078—2017)限值。粤彩糯2号、华玉8号和广紫糯6号茎叶富集系数分别为2.07、1.39和1.85,籽粒Cd含量分别为0.19、0.17 mg·kg~(-1)和0.15 mg·kg~(-1),高于GB 2762—2017但低于GB 13078—2017限值。仲糯1号茎叶和籽粒富集系数分别为1.85和0.032,玉米籽粒Cd含量为0.07 mg·kg~(-1),符合GB 2762—2017。华彩糯3号和广红糯8号可作为Cd高富集玉米品种,不可用作粮食或饲料;仲糯1号可作为Cd低累积玉米品种,可用作粮食或饲料。     

镉处理对水稻镉安全材料的镉积累及转移特性的影响

采用土培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全材料D62B为试验材料,普通材料Luhui17为对照材料,研究水稻Cd安全材料对Cd的转移特性以及不同叶位对Cd的积累差异。结果表明:在不同Cd处理浓度下,D62B生长受到了一定程度的抑制,且各器官生物量均随Cd处理浓度的增加而显著降低。在分蘖期、抽穗期和成熟期,当Cd处理浓度为8 mg·kg~(-1)时,D62B生物量分别较1mg·kg~(-1)Cd处理降低了43.74%、45.72%和40.24%。D62B地上部各器官Cd含量在不同生育期均显著低于Luhui17,且成熟期穗部Cd含量仅为Luhui17的44.52%~54.59%;D62B根系对Cd的滞留率在不同生育期均大于Luhui17,茎叶-穗的转移系数显著低于Luhui17。抽穗期,D62B上部3片功能叶(简称3片功能叶)的Cd含量在不同Cd处理下均显著低于普通材料Luhui17,其积累量则在4 mg·kg~(-1)和8 mg·kg~(-1)Cd处理浓度下显著低于Luhui17,分别为Luhui17的72.10%和78.00%,且倒2叶Cd积累量差异最大。据此认为,D62B根系对Cd较强的固持作用以及抽穗期3片功能叶低Cd积累量是其籽粒Cd含量较低的主要因素之一,这为后期水稻Cd低积累品种的培育及推广应用提供理论依据。     

不同玉米品种对土壤镉富集和转运的差异研究

【目的】通过盆栽试验研究11个玉米Zea mays品种的Cd富集和转运能力,并进行筛选,旨在为探究和发掘Cd高累积玉米品种提供一定的理论参考。【方法】以11个玉米品种为研究对象,在全Cd质量分数为2.5 mg·kg~(-1)的土壤中培养50 d,测定玉米干质量、Cd含量,采用方差分析和主成分分析法研究不同品种玉米在Cd污染土壤中的干质量、Cd富集和转运能力的差异。【结果】11个品种玉米的根、茎叶的干质量、Cd质量分数、富集系数和转运系数间均差异显著(P0.05)。华彩糯3号和广红糯8号玉米茎叶Cd质量分数分别为26.66和20.25 mg·kg~(-1)、富集系数分别为10.66和8.10、转运系数分别为1.46和2.16,均显著高于其他品种(P0.05);主成分分析结果显示,华彩糯3号和广红糯8号玉米对Cd的富集和转运能力强于其他品种(P0.01)。【结论】华彩糯3号和广红糯8号玉米对Cd的富集和转运能力较强,属于Cd高累积玉米品种,在Cd污染土壤修复中具有较大的应用潜力。     

雪里蕻对于Cd、Zn的耐性及富集特性研究

利用不同培养方式（土培和砂培）探讨了梯度浓度Cd、Zn胁迫下雪里蕻的重金属富集特性、耐受性及生理响应,以期为雪里蕻修复重金属污染场地提供基础理论依据。结果表明：雪里蕻种子发芽率受到Cd、Zn胁迫的抑制,在18.3%~37.8%之间;Cd、Zn胁迫下雪里蕻的茎叶和根系表现出不同程度的毒害症状,土培雪里蕻生物量在0.78~10.60 g之间,砂培生物量在1.83~3.16 g之间;土培和砂培雪里蕻叶片中叶绿素、可溶性蛋白含量均随Cd、Zn浓度升高呈下降趋势,雪里蕻通过调节体内抗氧化酶的活性来缓解由Cd、Zn胁迫引起的氧化应激;雪里蕻植株内（茎叶和根系） Cd、Zn含量随生长基质中Cd、Zn浓度的增加呈线性增长趋势,土培各处理下雪里蕻植株内最高可富集Cd、Zn的浓度分别为80 mg·kg^-1和3 318 mg·kg^-1,砂培下为129 mg·kg^-1和5 195 mg·kg^-1。根据雪里蕻植物提取指数计算结果可知,不同培养方式下雪里蕻对Cd、Zn胁迫具有较强的耐受性和富集、转运能力（且Cd>Zn）,具有较大的潜力用于修复Cd/Zn中、低污染程度的土壤。     

施硒对花生镉吸收与抗性及化学形态的影响

采用温室盆栽试验,研究了低镉(Cadmium,Cd)浓度与高Cd浓度条件下,施硒(Selenium,Se)对花生生长、抗逆生理、Cd吸收积累及Cd在花生植株中形态的影响。结果表明,不同Cd条件下施Se均显著影响花生生物量。施Se可以缓解细胞膜的损害,降低丙二醛的积累。Cd胁迫抑制了花生的光合作用,随Se浓度增大,花生叶片光合速率呈现先升高后降低的趋势。Cd污染条件下,随施Se浓度增大,花生叶片及根系Cd含量先降低后升高,且在Se浓度为0.25 mg·kg~(-1)时效果最显著。在低Cd处理(3 mg·kg~(-1))和高Cd处理(30 mg·kg~(-1))条件下,施加0.25 mg·kg~(-1)Se使花生地上部分及根系Cd含量分别下降了12.71%、46.13%和21.29%、36.00%。花生植株中Cd形态以氯化钠提取态(FNaCl)、醋酸提取态(FHAc)和水提取态(FW)为主要形态。施Se处理可提高花生根部FHAc和FW提取态Cd的分配比例。研究结果显示,适量施Se可有效降低花生植株体内活性态Cd的比例,减少Cd的吸收。     

非选择性阳离子通道对水稻幼苗镉吸收转运特性的影响

以高积累和低积累Cd的两种水稻幼苗为材料,对非选择性阳离子通道(NSCCs)在Cd吸收转运过程中的作用进行了研究。结果表明,水稻根系和地上部对Cd的吸收均存在高、低亲和两种转运系统,高积累品种幼苗的Cd吸收转运效率明显高于低积累品种;NSCCs在水稻Cd吸收转运过程中发挥了重要作用,对地上部Cd积累量的贡献率大于根系。在Cd浓度为0.1 mg·L-1的处理下,NSCCs对低积累水稻幼苗地上部Cd积累量的贡献率高达93.5%,显著高于对高积累品种的贡献率。环境中的Cd浓度越高,NSCCs的贡献率越低。NSCCs可能是水稻高亲和转运系统的重要组成部分,能将低浓度的Cd有效转运到地上部。     

虉草用于干旱地区土壤镉和铜污染修复的潜力

利用三因素三水平正交设计,采用盆栽土培法研究了重金属镉(Cd)和铜(Cu)以及水分胁迫对虉草(Phalaris arundinacea L.)生物量、生理指标及积累特性的影响,评估虉草用于干旱地区土壤Cd和Cu污染修复的潜力。结果表明:20%田间持水量胁迫下,虉草失绿、皱缩和萎蔫,生物量最低,MDA和脯氨酸含量显著增加,其余处理组与对照组差异不显著,显示虉草对Cd、Cu和水分胁迫有一定耐性;对虉草生物量和MDA含量影响程度依次为土壤水分含量Cd浓度Cu浓度,对脯氨酸含量的影响程度依次为土壤水分含量Cu浓度Cd浓度。Cd和Cu在虉草组织中的积累表现为地下部地上部;虉草Cd富集系数大于1,Cu富集系数基本大于1,Cd富集系数Cu富集系数,Cd和Cu转移系数均小于1。这表明虉草可用于适度干旱地区Cd和Cu污染土壤的植物固定,通过Cd和Cu富集系数的比较,其更宜用于Cd污染土壤。     

镉污染土壤中吐纳麝香的生物有效性及其评价

采用室内盆栽实验,以小麦为供试植物,研究重金属镉(Cd)和吐纳麝香(AHTN)复合污染对小麦植株生物量的影响以及Cd对土壤中AHTN生物有效性的影响,并应用聚2,6-二苯基对苯醚(Tenax-TA)、固相微萃取纤维(SPME)和三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(TECAMs)对土壤中的AHTN进行提取,以评价Cd污染土壤中AHTN对小麦的生物有效性。结果表明:AHTN-Cd复合污染土壤中的小麦植株生物量低于单一AHTN污染土壤;当AHTN浓度为5 mg·kg~(-1)时,共存重金属Cd抑制AHTN在小麦地上和地下部的累积,其抑制作用随Cd浓度的增大而增强,抑制率最高达39.1%,AHTN在小麦体内从地下到地上的迁移随着Cd浓度的增加受到抑制,且浓度越高抑制作用越强,抑制率可达到19.0%;当AHTN浓度为10 mg·kg~(-1)时,共存重金属Cd则促进AHTN在植物体内的累积,其促进率高达38.4%,AHTN从地下到地上的迁移受到诱导,促进率高达68.5%;在AHTN和Cd单一及复合污染土壤中,Tenax 24 h、SPME 12 h和TECAMs 12 h单点提取AHTN的量与小麦根部AHTN富集量显著相关,表明Tenax 24 h、SPME12 h以及TECAMs 12 h对土壤中AHTN的提取量可以用来评价其生物有效性。     

硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响

为探明硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响, 进行水培试验。以高镉积累水稻品种T优705和低镉积累品种湘早籼24为材料, 研究硫对水稻幼苗吸收累积镉的影响及其植株体内亚细胞分布的变化。结果表明, 当施硫水平为2.8 mg·L^-1时, 2个品种根系和地上部分的镉含量均显著降低;当施硫浓度为0.3 mg·L^-1时, 只有湘早籼24根系中的Cd含量显著降低(P<0.05)。施硫可显著降低水稻根系中的镉向地上部分转移, 增加水稻地上部细胞壁中的Cd分配比例, 降低胞液中的Cd分配比例。与根系相比, 地上部的Cd积累量更容易受到施硫水平的影响。因此, 针对不同品种, 在水稻苗期合理施硫可有效地缓解Cd毒害。     

不同品种烟草对Cd的富集及根际有机酸的分泌特征

为探索用烟草修复Cd污染土壤的可行性,采用盆栽试验,以7种常见的烟草品种(云烟87、中烟100、粤烟96、长脖黄、K326、8326和NC628)为供试植物,研究了烟草对Cd的富集能力及根际有机酸的分泌特征。结果表明:Cd胁迫下,"长脖黄"根、茎、叶生物量均最高;"云烟87"叶Cd含量最高,为64.67 mg·kg~(-1),"长脖黄"茎Cd含量最高,为27.1 mg·kg~(-1),"8326"根Cd含量最高,为23.75 mg·kg~(-1);从Cd贮存部位看,不同烟草品种均为叶茎根;从去除率看,"长脖黄"对Cd的去除率最高,达3.48%。通过高效液相色谱法分析根际土壤有机酸含量发现,Cd胁迫下7种烟草主要分泌草酸。因此,烟草有望被用于土壤重金属污染的实际修复,其中"长脖黄"最具优势。