铁锰氧化肠杆菌和丛毛单胞菌对小白菜吸收镉和砷的影响

为探究土壤中镉（cadmium）和砷（arsenic）共去除的可行方法,选取具有铁锰氧化能力的细菌肠杆菌A11和丛毛单胞菌A23,研究混合菌株介导生成生物铁锰氧化物对镉和砷的吸附效果。扫描电镜结果显示铁锰氧化物存在于细胞表面,并且铁锰氧化物使细菌聚集成团;盆栽试验结果显示A11和A23菌株能够钝化土壤中的镉和砷,降低生物可利用态镉和砷的比例,并增加其不可利用态比例,同时还抑制小白菜地上部分和根部对镉和砷的吸收与积累。以上结果表明A11和A23混合菌株生成的生物铁锰氧化物对镉和砷有良好的吸附效果。     

酸模叶蓼种子发芽特性研究

为了探讨酸模叶蓼种子的休眠与发芽特性,开展了不同方法打破种子休眠的效果以及温度、光照、p H值、水势、盐分和播种时覆土深度对发芽影响的研究。结果表明：机械摩擦是打破酸模叶蓼种子休眠最有效的方法,能显著提高发芽率到91.11%;酸模叶蓼种子发芽的最适温度为20～30℃,以25℃的发芽率最高,为92.22%,最适p H值为7～8,p H值为7和8的发芽率分别为91.11%和92.22%,适宜发芽的光照时长为12 h以上;播种时适合的覆土深度为0～2 cm,以覆土深度为1 cm的出苗率最高,达95.56%;酸模叶蓼种子发芽时对水分胁迫比较敏感,适宜发芽的水势应不低于-0.8 MPa,高浓度盐分胁迫会抑制酸模叶蓼种子萌发,适宜发芽的Na Cl浓度应低于40 mmol/L。     

组配/改性材料对镉砷复合污染土壤的钝化修复

为探究不同类型钝化材料对镉(Cd)砷(As)复合污染土壤的修复效果,以黑麦草为供试植物,研究石灰+硫酸亚铁组配(LF)、改性生物炭(MB)和改性桉树屑(MC)对Cd、As的钝化效果及对黑麦草积累Cd、As的影响。结果表明:在土壤pH为8.19,Cd、As含量为6.87、67.59 mg·kg^-1的重度污染土壤中,施加质量分数为0.5%、1%、2%的LF和0.25%、0.5%、1%的MB或MC不会引起土壤pH大幅度波动;不同施加量下LF、MB和MC对Cd的钝化效率分别达21.4%~32.9%、25.2%~29.4%和18.4%~24.9%,对As的钝化效率分别达3.5%~24.5%、3.7%~22.1%和11.8%~18.2%;3种材料可通过静电吸引、络合、沉淀等作用促使两种元素向低活性态转化;LF、MB和MC不同施加量均对黑麦草的生物量没有显著影响,但分别降低了黑麦草地上部6.5%~25.4%、43.9%~48.8%和40.5%~48.3%的Cd含量,33.1%~43.7%、33.6%~38.9%、14.9%~44.4%的As含量;3种材料均可有效阻控黑麦草对Cd、As的吸收与转运。研究表明,实际应用中施加2%的LF或1%的MB、MC均可达到较佳的Cd、As修复效果。     

改性生物炭对镉砷复合污染土壤的修复研究进展

土壤镉砷复合污染已成为一个严重的环境问题,由于镉砷具有相反的化学性质,运用生物炭修复镉砷复合污染土壤效果不佳,而改性生物炭在修复镉砷复合污染土壤方面取得了显著的成果.本文介绍了生物炭制备的方法与理化性质,总结了生物炭修复单一镉、砷污染的效果与机理,并阐述了生物炭处理复合污染的不足和难点.重点综述了改性生物炭的制备方法及理化性质,改性生物炭修复土壤镉砷复合污染的影响因素,以及改性生物炭处理镉砷复合污染的效果与机理.与原始生物炭相比,改性生物炭对镉砷具有更高的吸附性能,在复合污染土壤修复中表现出明显优势.但是,改性生物炭的回收问题尚未完全解决,解吸再生和老化问题需要深入研究,改性生物炭仍具有广大的研究和发展前景.     

赤铁矿与巯基坡缕石复配对砷镉复合污染土壤修复效应研究

为探讨巯基坡缕石（MPAL）和赤铁矿（Fe₂O₃）对土壤重金属污染钝化阻控效应,以江西某农田Cd-As复合污染水稻土为供试土壤,采用盆栽试验研究了巯基坡缕石、赤铁矿单一以及复配处理下土壤pH值、Cd-As有效态与形态分布及水稻生物量和Cd、As、Fe含量。结果表明：施加不同材料后水稻籽粒生物量较对照显著增加了2.37~2.45倍,土壤中DTPA-Cd含量显著降低16.94%~22.57%（P<0.05）。土壤连续浸提形态分析显示,MPAL和Fe₂O₃复配处理提高了土壤中无定形态铁氧化物结合态Cd、As含量。MPAL和Fe₂O₃复配处理下水稻根系Cd和As含量降幅分别达7.14%、25.13%,不同处理下稻米Cd含量降幅为40.00%~60.00%,但籽粒As含量处理间差异不显著。研究表明,巯基坡缕石和赤铁矿复配材料可以有效降低土壤中Cd和As含量,减少水稻对Cd和As的吸收,具备Cd-As复合污染农田修复和安全利用的潜在应用价值。     

镉砷污染土壤钝化剂配方优化及效果研究

为筛选出适宜镉砷污染土壤的复合钝化剂,采用D-最优混料设计方法,研究铁改性生物炭、酸改性海泡石和酸改性蛭石钝化土壤Cd和As的最优复配配方。结果表明:经FeCl3改性后的生物炭对As的吸附能力增加,对Cd的吸附能力降低;经酸改性后的海泡石和蛭石对Cd的吸附能力不变,对As的吸附能力增强。铁改性生物炭、酸改性海泡石和酸改性蛭石复配能有效降低土壤有效态Cd和As含量,活性态Cd主要向残渣态转化,活性态As主要向有机结合态和残渣态转化,Cd和As生物有效性降低。采用Design Expert统计软件分析数据,通过建立回归方程及多目标优化分析,获得复配钝化剂的配比为铁改性生物炭26.97%、酸改性海泡石23.49%和酸改性蛭石49.54%,经验证实验,施用优化配方后的土壤有效态Cd和As含量分别为0.97 mg·kg-1和0.26 mg·kg-1,与预测值接近。研究表明,铁改性生物炭、酸改性海泡石和酸改性蛭石复配能有效降低土壤Cd和As的生物有效性。     

酸模叶蓼对重金属 Pb胁迫的生理响应

采用水培法,研究不同质量浓度[0 mg/L （对照）、200 mg/L、600 mg/L、800 mg/L ]Pb处理对酸模叶蓼叶片枯黄比例、叶绿素含量及各种抗氧化酶活性等生理生态指标的影响。结果表明：随着Pb质量浓度的增加,酸模叶蓼的叶片枯黄比例逐渐增加,完全展开叶数逐渐减少,植株生长受到显著抑制;酸模叶蓼幼苗的生物量呈下降趋势;酸模叶蓼叶片的丙二醛含量、相对电导率、超氧化物歧化酶活性均呈升高的趋势,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量表现为逐渐下降的趋势,过氧化物酶活性则呈先升高后降低的趋势。在3种Pb浓度胁迫下,15 d内酸模叶蓼体内的Pb积累量分别达到30．21、75．86、100．25 mg/kg ;Pb在酸模叶蓼根中以醋酸提取态、盐酸提取态为主,而在茎、叶中则以盐酸提取态为主。酸模叶蓼对Pb具有一定的富集作用。     

砷污染土壤的植物修复研究进展

植物修复是目前世界研究的热点,也是治理砷污染土壤的主要手段之一。综述了国内外对砷污染土壤植物修复在超累积植物开发、修复机理及修复技术的应用等方面的研究进展,并对该领域存在的问题和今后的发展趋势作了具体的分析,以期为砷污染区进行植物修复提供理论性参考。     

硅硫材料对复合污染土壤镉砷赋存形态的影响

为探究含硅含硫材料对极重度(矿区)镉砷复合污染土壤镉、砷形态动态变化的影响,以及轻、重度镉砷复合污染耕地土壤与淹水条件下含硅含硫材料对土壤镉、砷形态变化的影响,本试验采集三种不同污染程度土壤(极重度矿区污染土壤、重度污染耕地土壤、轻度污染耕地土壤),通过室内土壤培养的方法模拟施用含硅含硫材料,研究单一施用(G、S)、混合施用(GS)和混合施用结合淹水处理(GSI)对轻、重度耕地土壤镉砷赋存形态的影响,单一施用(G1、G2、S1、S2)、混合施用(GS1、GS2)以及不同施用浓度处理对极重度矿区污染土壤镉砷赋存形态的影响。结果表明:含硅、含硫材料均能降低矿区镉砷复合污染土壤中弱酸可溶态镉含量,降低幅度为6.42%～13.46%,残渣态含量上升幅度为89.84%～248.57%,显著降低土壤中镉的有效性,其中施用量高的含硅含硫材料处理(GS2)效果最为明显。硅硫材料各处理使土壤中残渣态砷上升了4.74%～13.98%,降低了土壤中砷的有效性,其中施用量低的含硅含硫材料处理(GS1)效果最为明显。硅硫材料对轻、重度污染土壤中弱酸可溶态镉含量均有降低,降低幅度为10.14%～29.93%,残渣态含量上升幅度为21.89%～60.8%,所有处理中含硅含硫材料结合淹水处理(GSI)效果最好,但砷在淹水处理下反而使残渣态分别下降了16.51%～23.96%。含硅含硫材料可降低三种类型土壤镉、砷生物有效性,含硅含硫材料混合处理优于单一处理,耕地土壤GSI处理降低土壤镉砷有效性效果最好。     

土壤砷污染及其植物修复技术研究进展

综述了土壤砷污染现状以及土壤砷富集植物开发现状,探讨了提高植物修复砷污染土壤的技术途径与强化措施,同时介绍并对比各种植物产后处置技术,最后分析了砷污染土壤的植物修复技术未来的研究方向。     

土壤接种棘孢木霉菌降低小油菜砷胁迫及其可能机理

农田土壤中砷的过量累积会影响作物生长,砷可通过食物链影响人体健康。缓解土壤砷对作物生长的胁迫和累积是亟待解决的科学问题之一。本文以具有高耐砷和砷形态转化能力的棘孢木霉菌为研究材料,通过盆栽试验研究了棘孢木霉菌对外源砷胁迫下小油菜生长的影响及其可能机理。结果表明： 120 mg· kg^-1外源砷污染土壤上小油菜生长受到显著抑制,接种棘孢木霉菌可显著促进小油菜生长;接种棘孢木霉菌降低了小油菜对砷的吸收及富集系数,与未接菌污染土相比,小油菜地上部和地下部砷含量分别降低了12.4%和20.2%,砷富集系数降低了7.8%。接种棘孢木霉菌使土壤有效态砷含量降低了15.7%,土壤和小油菜地上部均检测到一甲基砷和二甲基砷,表明接种棘孢木霉菌促进了土壤中砷的甲基化,降低了土壤中砷有效性和小油菜体内砷的毒性。此外,外源砷胁迫下小油菜超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性,以及谷胱甘肽、抗坏血酸及丙二醛含量显著升高,而接种棘孢木霉菌可降低小油菜部分抗氧化胁迫相关酶活性,表明接种棘孢木霉菌有效缓解了砷对小油菜生长的胁迫。研究结果可为今后砷高风险农田的安全利用与风险调控提供材料与技术参考。     

接种伯克氏菌D54对东南景天吸收富集Cd的影响

通过水培盆栽试验,利用非损伤微测等技术手段,研究了接种伯克氏菌D54对超积累生态型东南景天(HE)和非超积累生态型东南景天(NHE)不同组织中Cd、Zn、Fe、Mg和Mn含量、根尖Cd~(2+)动态吸收以及Cd的转移系数的影响。结果发现,HE茎、叶中Cd、Zn含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)内流速率均显著高于NHE。Cd处理显著增加了HE和NHE根、茎、叶中Fe和Zn的含量,以及茎中Mg的含量;另外,Cd处理显著降低了HE根、茎、叶中Mn的含量,但却显著增加了NHE根和茎中Mn的含量。伯克氏菌D54处理显著降低了HE和NHE茎、叶中Cd、Fe、Mg、Mn和Zn的含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)的内流速率。这表明HE对Cd的转移和富集能力显著高于NHE,且HE对Cd的超富集能力与根部对Cd的强吸收能力密切相关。Cd处理促进了HE和NHE对Fe、Zn和Mg的富集,抑制了HE对Mn的富集和促进了NHE对Mn的富集,可能与HE超富集Cd和Mn产生竞争有关。伯克氏菌D54能减少HE和NHE对Cd的吸收和富集,同时导致Fe、Mg、Mn和Zn的富集减少。     

耐镉邻苯二甲酸二辛酯降解菌的筛选及特性研究

为获得既耐受重金属镉又能高效降解邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的微生物菌株,利用选择培养基从污染土壤中分离高效降解微生物,并对其菌种分类和降解特性进行分析。共筛选获得5株耐镉的DOP降解菌株,其中PD-2对DOP的降解效率最高,120 h后降解率可达93.1%。结合形态学特征和16S rDNA序列分析,鉴定该菌为生丝微菌属（Hyphomicrobium sp.）。菌株PD-2对液体培养基中DOP的降解依赖于其生物量的增加,其对DOP的作用浓度和耐镉浓度范围广,可高效降解100~800 mg·L^-1范围的DOP（降解率大于80%）,并在镉浓度0~600 mg·L^-1的培养基中生长良好。PD-2可利用邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸（PA）作为底物生长,底物种类范围广。添加PD-2到镉和DOP复合污染土壤中,其对DOP具有显著的降解作用,PD-2在镉和DOP复合污染土壤的修复方面具有潜在的应用价值。     

不同品种硫肥对苋菜镉累积的影响

为选择适宜种类的硫肥来辅助苋菜修复土壤Cd污染,采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L.)为供试作物,在两种酸性土壤(黄棕壤、赤红壤)上施用硫磺、硫酸钙、硫酸铵三种不同硫肥,探究不同特性硫肥对酸性土壤上苋菜生长及其对硫和Cd的吸收以及累积的影响。结果显示,两种酸性土壤中施用硫肥均促进了苋菜植株对硫的吸收,且减轻了Cd对植株的毒害作用,苋菜的生物量显著提高。此外,三种不同特性硫肥施入两种Cd污染的土壤,苋菜地上和地下部Cd含量均显著增加。两种酸性土壤施用不同硫肥后,苋菜硫和Cd累积量增加,其中以施加硫酸铵效果最佳;黄棕壤和赤红壤中苋菜地上部Cd累积量分别比对照高1.45倍和2.39倍;施加硫磺后苋菜根部Cd累积量最少。硫酸铵作为含氮硫肥在黄棕壤和赤红壤上施用,可有效辅助苋菜修复土壤Cd污染。     

镉胁迫下钝化剂对菠菜生理特征及镉累积的影响

为了探究不同钝化剂在镉(Cd)胁迫下对蔬菜生理特征及Cd累积的影响,以菠菜为研究对象,设置不施钝化剂(CK)、单施纳米羟基磷灰石(nHAP)、单施巯基生物炭(TMB)、配施纳米羟基磷灰石+巯基生物炭(HPTB)4个处理进行盆栽试验。通过测定分析土壤pH、有效态Cd含量及菠菜抗氧化酶活性,阐明施用不同钝化剂对Cd胁迫下菠菜生长及Cd累积的影响。结果表明:施加钝化剂能有效提高菠菜生物量,降低菠菜Cd含量。与CK相比,nHAP、TMB、HPTB处理下地上部和地下部生物量分别增加了90.27%、7.28%、143.75%和72.50%、4.81%、91.71%,Cd含量分别降低了78.19%、6.94%、65.49%和65.98%、39.34%、52.31%;不同钝化剂均能提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量。nHAP、TMB、HPTB处理下土壤pH较CK分别提高了1.36、0.08个和0.76个单位,有效态Cd含量分别降低了83.22%、22.57%和73.70%。nHAP处理对菠菜的降Cd效果最好;施用nHAP能够有效增加抗氧化酶活性,降低丙二醛含量,缓解脂膜过氧化伤害。综上,nHAP可作...     

分蘖洋葱和普通洋葱营养品质的比较

【目的】对分蘖洋葱和普通洋葱的营养品质进行对比分析,为分蘖洋葱营养价值的进一步研究提供科学依据。【方法】测定紫皮和黄皮普通洋葱及褐皮和黄皮分蘖洋葱不同部位的基本营养成分和特殊风味物质含量,比较种类和品种间各营养成分含量的差异。【结果】分蘖洋葱干物质质量分数为9.37%~19.20%,可溶性糖含量为89.34~132.99mg/g,可溶性蛋白含量为1.54~2.46 mg/g,游离氨基酸含量为1.56~2.85μg/g,丙酮酸浓度为62.31~123.67μmol/mL,黄酮类化合物含量为2 193.4~2 648.2mg/kg;基本营养成分和丙酮酸含量均为内层鳞茎高于外层鳞茎,黄酮类化合物含量为外层鳞茎高于内层鳞茎;褐皮分蘖洋葱除可溶性糖和黄酮类化合物外,其他营养物质含量均低于黄皮分蘖洋葱。【结论】分蘖洋葱基本营养成分和特殊风味物质含量均显著高于普通洋葱;相同类型不同皮色间在营养成分含量上存在差异,且不同成分间的差异性不同;从各种营养物质的分布看,除黄酮类化合物外均表现为内层鳞茎高于外层鳞茎。     

不同光照处理甘蓝型油菜幼苗花青素合成的转录组和代谢组分析

【目的】筛选在不同光照下甘蓝型油菜幼苗的差异表达基因和差异代谢物,为花青素合成机理的研究奠定基础。【方法】以甘蓝型油菜自交系GLH4为研究材料,选取优质种子种植于花盆,在人工气候箱中以300 μmol/(m²· s）光照培养至2叶1心期后,进行强光700 μmol/(m²·s)和弱光300 μmol/(m²· s）处理,取0,24,48,72和96 h油菜幼苗进行表型观察;分别取不同光照处理96 h油菜的第1片真叶,利用高通量测序技术获得GLH4在不同光照下的转录组数据,随后利用生物信息学方法进行差异基因KEGG分析,筛选不同光照处理油菜幼苗差异表达基因,并用RT-qPCR技术进行验证;用超高效液相色谱和串联质谱和Analyst 1.6.3软件进行油菜幼苗代谢组数据的处理,对代谢物进行定性定量分析,筛选不同光照处理的差异代谢物。【结果】对0,24,48,72和96 h油菜幼苗的表型观察发现,强光处理油菜幼苗茎、叶颜色变紫,且随诱导时间延长,颜色逐渐变深。转录组KEGG分析共找到9 840个差异表达基因,且参与光照调控的差异基因显著富集到了20条通路中,其中代谢途径的差异表达基因最多（1 751个）,其次为次生代谢途径的差异表达基因（986个）。代谢组分析共检测出248个差异代谢物,其中类黄酮差异代谢物最多（81个）。类黄酮代谢物中包括7种花青素苷,其中花翠素、花翠素 3-O-葡萄糖苷、矢车菊素和牵牛花色素3-O-葡萄糖的表达量达到极显著水平。类黄酮代谢途径的差异表达基因和差异代谢物的表达量均达到了极显著水平;表达量居前的8个差异表达基因的RT-qPCR结果与转录组分析结果一致。【结论】强光诱导油菜器官和组织颜色的变化与花青素积累及相关基因的表达变化有关。     

酸与Cd污染农田的植物修复及健康风险评价

在广西环江县酸与Cd复合污染土壤的大田条件下,研究种植超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)和经济作物甘蔗(Saccharum officinarum L.)对污染农田土壤的治理和修复效果,并分析龙葵和甘蔗对人体的健康风险。植物修复材料研究结果表明,龙葵中Cd的最高含量可达16.83 mg·kg^-1(试验区土壤Cd含量0.71 mg·kg^-1),富集系数大于1,表现出良好的Cd富集植物特性;甘蔗中Cd的最高含量为0.54 mg·kg^-1,富集系数小于1。若按当地正常种植模式计算,龙葵从土壤中提取Cd的量可达100 g·hm^-2以上,提取效率达6%以上,通过种植龙葵将试验区的土壤Cd修复到GB 15618-1995《土壤环境质量标准》的二级标准限值以内最短只需9年左右。因此,种植龙葵对当地酸与Cd复合污染土壤的治理和修复是可行的。试验区土壤中Cd含量分析结果表明,不同土壤处理模式下,添加石灰和氢氧化钠处理龙葵修复效率最高,可达4.44%。对植物的食用健康风险分析结果表明,将龙葵作为蔬菜食用,其可食用部位的Cd含量为5.21~6.83 mg·kg^-1(干重),远远超出食品安全国家标准GB 2762-2012《食品中污染物限量》限值,当地居民平均每日摄入Cd的量为5.38~17.39 μg·kg^-1·d^-1(鲜重),超出FAO/WHO提出的重金属Cd人均每日允许摄入限量标准(PTDI),引起的重金属暴露风险指数大于1,具有较高的潜在风险,因而当地居民不宜继续食用;食用实验区种植的甘蔗生产的蔗糖引起的重金属暴露风险指数小于1,但由于蔗糖中Cd的含量均超出国家标准限值,具有一定的健康风险,需改变甘蔗综合利用方式。     

甘蓝型和白菜型油菜肉桂酰辅酶A还原酶1基因的克隆与表达

【目的】分别克隆甘蓝型油菜(Brassica napus L.)和白菜型油菜(Brassica rapa L.)肉桂酰辅酶A还原酶1(cinnamoyl-CoA reductase 1,CCR1)基因,并进行生物信息学和表达模式分析。【方法】基于甘蓝型油菜和白菜型油菜转录组测序信息,分别从contig文库中获得了一个CCR1基因mRNA转录本片段,利用RACE技术分别获得一个CCR1基因的cDNA全长,对其进行生物学分析,并用实时定量PCR方法分析CCR1基因在甘蓝型和白菜型油菜开花期根、茎、叶、花中的表达差异。【结果】所克隆的甘蓝型油菜和白菜型油菜CCR1基因序列经同源序列比对分析后,将其分别命名为BnCCR1(登录号:KX138521)和BrCCR1(登录号:KX138522)。BnCCR1全长1 388bp,开放阅读框(ORF)长为1 032bp,编码343个氨基酸,分子质量11.56ku,等电点4.99;BrCCR1全长1 366bp,ORF长为1 026bp,编码341个氨基酸,分子质量为11.36ku,等电点5.0。2物种CCR1编码蛋白质二级结构无信号肽和跨膜结构域;亚细胞定位显示该蛋白在细胞质中存在的可能性最大。CCR蛋白多重比对分析显示,BnCCR1和BrCCR1均具有CCR蛋白典型的一个NAD(P)结合域和一个底物结合域(NWYCY)。系统进化树分析结果表明,BnCCR1和BrCCR1与同属十字花科的菘蓝、亚麻荠、拟南芥CCR形成了一个独立分支,且亲缘关系较近;其蛋白质三级结构均与矮牵牛CCR1(PDB:4r1t.1A)蛋白质三级结构相似,结构稳定。实时荧光定量PCR分析结果表明,CCR1基因在白菜型油菜和甘蓝型油菜根、茎、叶、花各器官中均有表达,其中在木质化程度较高的根和茎中表达丰度明显高于叶和花。【结论】从白菜型油菜和甘蓝型油菜中分别克隆到CCR1基因cDNA全长,该基因主要在木质化程度较高的根和茎器官中表达。