Zn对大麦Cd、Cu毒性的影响及其联合毒性效应

通过模拟土壤溶液进行水培试验,研究了锌(Zn)对大麦(HordeumVulgare)镉(Cd)、铜(Cu)毒性的影响,以及Zn-Cd和ZnCu的联合毒性效应。结果表明:Zn、Cd和Cu单独作用于大麦时,EC50分别为78.01、2.98、0.64μmol·L-1,Zn的毒性远远小于Cd和Cu。在Zn-Cd混合体系中,当Zn浓度低于5μmol·L-1时,随着溶液中Zn浓度的增加,EC50(Cd)呈显著的线性增加,表明低浓度Zn对大麦Cd毒性具有抑制作用;利用毒性单位(TU)模型计算了Zn-Cd混合体系的TUmix值,结果显示TUmix≥1 TU,且TUmix随Zn浓度的升高而增加,表明Zn、Cd联合作用于大麦时主要表现为拮抗作用,且这种作用和混合体系中Zn的比例有关。在Zn-Cu混合体系中,随着Zn浓度的增加,大麦相对根长(RE)明显减小,EC50(Cu)逐渐降低,表明Zn增强了大麦Cu的毒性;Zn-Cu的TUmix均小于1TU,Zn、Cu联合作用于大麦时表现为协同毒性作用。     

水环境中草甘膦和三价砷对大型溞的联合毒性评价

以大型溞(Daphnia magna)为试验生物,进行草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h的单一毒性和联合毒性评价.结果表明,草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h半致死浓度(LC50)分别为54.12、51.12 mg·L^-1和7.47、6.07 mg·L^-1 .基于单一草甘膦和As(Ⅲ)以及两者的等毒性混合的浓度-效应曲线,用Logistic regression模型和反应曲面模型对其单一和联合毒性的浓度-致死效应进行预测和曲面图的绘制,并用洛伊参数反应曲面模型(CARS)和反应添加剂反应面模型(RARS)预测Mix-LC₅₀的联合毒性:在等毒性比浓度条件下,草甘膦和As(Ⅲ)的联合毒性表现为拮抗作用.     

阴离子黏土吸附砷酸根离子热力学研究

利用共沉淀水热法制备镁铝阴离子黏土材料,研究了其水溶液对砷酸根[As（V）]离子的吸附热力学及其机理。结果表明：在303～333 K和试验浓度范围内,阴离子黏土对水中As（V）的吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程。阴离子黏土对水中As（V）的吸附是吸热过程;根据热力学函数关系计算出As（V）在阴离子黏土上的吸附焓为2.85 kJ/mol,吉布斯吸附自由能改变量为-6.64～-5.90 kJ/mol,吸附自由能的变小是As（V）在阴离子黏土上吸附的推动力,吸附熵变为29.38 J/（mol.K）。     

淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险

硒（Se）能抑制水稻对镉（Cd）和砷（As）的吸收,但针对Se应用风险的研究还较为缺乏。为探究Se在降低重（类）金属吸收实际应用过程中尤其是南方多雨条件下的适用性,本研究采用全生育期淹水的农艺措施,利用根施海泡石30 mg·kg^-1(SP30）和50mg·kg^-1(SP50）,并配合叶面喷施Se肥（Na₂SeO₃） 1 mg·L^-1(Se1）和5 mg·L^-1(Se5）,测定根际土壤pH和Eh,水稻籽粒Cd、As、Se、氨基酸的含量以及Se形态等指标,探究Se对水稻生长和重（类）金属吸收的影响。结果表明：与CK处理相比,单独叶面喷施Se和单独根施海泡石处理均在一定程度上对水稻产生了不利影响,同时还一定程度上促进了籽粒中Cd或As的富集。与SP30处理相比,额外添加Se显著增加了株高（Se5SP30处理）、200粒质量（Se5SP30处理）、结实率、籽粒中Cd的含量和部分氨基酸含量,但降低了籽粒中Mg（Se5SP30处理）、Ca、Mn （Se5SP30处理）和Fe的含量。与SP50处理相比,额外添加Se显著降低了茎鲜质量、产量（Se5SP50处理）、籽粒中Mg （Se5SP50处理）、Ca （Se5SP50处理）、Fe、Zn和缬氨酸（VAL）（Se1SP50处理）的含量;增加了结实率（Se5SP50处理）和籽粒中精氨酸、色氨酸的含量,未显著影响籽粒中As和Cd含量。研究表明,全生育期淹水条件,施用Se和海泡石会增加As和Cd在水稻籽粒中富集的风险。因此,在利用Se和海泡石降低水稻籽粒中的As、Cd含量时,需要注意土壤水分的管理。     

氯酸钾和重金属镉、砷对蝌蚪的单一和联合毒性

以静水生物测试法研究了氯酸钾和重金属砷、镉对蝌蚪的单一与联合毒性,同时采用相加指数法对联合毒性进行了评价.单一毒性试验表明:KClO3、Cd2+和As3+对蝌蚪的毒性顺序为Cd2+As3+KClO3,KClO3对蝌蚪24、48、96 h的半致死浓度(LC50)分别为7 459.93、6 459.65、5 753.19 mg.L-1,As3+对蝌蚪24、48、96 h的LC50分别为41.26、25.89、15.24 mg.L-1,Cd2+对蝌蚪24、48、96 h的LC50分别为8.16、6.32、4.98 mg.L-1.联合毒性试验结果表明,KClO3与Cd2+、KClO3与As3+共存时的联合毒性为协同作用,而Cd2+与As3+的联合毒性表现为拮抗作用.     

土壤样品中重金属化学形态模型的发展与应用

土壤中重金属的化学形态与其生物有效性和环境迁移性密切相关。相比于实验室分析手段,化学模型计算具有能揭示化学形态分布全景指纹和具有预测能力的优势。文章综述了天然环境样品中元素化学形态模型的发展、经验性和机理性模型的特征、离子在天然有机质(以NICA-Donnan模型为例)和金属氧化物(以CD-MUSIC模型为例)吸附的先进表面络合模型、建立环境样品机理性模型面临的挑战。重点就天然有机质、金属氧化物和"活性"重金属总量等模型输入值的确定方法作了介绍,并结合镉和砷分别作为金属阳离子和含氧阴离子的典型代表,具体阐述了模型在土壤中重金属元素化学形态分布上的应用。总结了机理性化学形态模型在天然环境样品应用的发展现状,并对模型应用面临的问题和后期的发展做出了展望。     

涕灭威复合污染体系对土壤微生物的生态毒理效应

选择了一种毒性很高的氨基甲酸酯类农药——涕灭威和一种常用的阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠(SDBS)组成复合污染体系,以细菌、真菌、放线菌、脲酶、过氧化氢酶和呼吸强度为土壤微生物生态毒理测试指标,研究了其对土壤微生物的联合作用。实验结果表明,涕灭威-SDBS复合污染体系对土壤微生物的影响存在着显著的交互作用,复合体系较二者单独作用的显著效应时间明显缩短,其机制是SDBS加速了涕灭威的降解解毒作用。     

硒砷交互作用对水稻幼苗生理特性及砷硒累积的影响

采用溶液培养法研究了不同浓度四价硒(0~10μmol·L~(-1))与三价砷(0~25μmol·L~(-1))单独及联合处理对水稻幼苗鲜重、抗氧化系统及砷和硒含量的影响,旨在为水稻的降砷、富硒提供参考。结果表明低砷(5μmol·L~(-1)As)和低硒处理(≤5μmol·L~(-1)Se)对水稻生长有协同促进作用;高硒(10μmol·L~(-1)Se)处理可以显著拮抗高砷胁迫(25μmol·L~(-1)As)对水稻生长的抑制作用。硒砷交互对水稻幼苗砷和硒向地上部转运及累积产生了拮抗作用;然而与地上部不同,低浓度砷处理促进了水稻根部硒的累积。高浓度砷处理显著增加了水稻幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基物质(NPT)和植物络合素(PCs)含量,其丙二醛(MDA)含量约是对照处理的1.71~1.87倍。硒和砷交互作用对水稻幼苗叶片谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性有协同促进作用。高砷条件下,高硒处理不仅显著提高了GPx活性,还显著增加了根中NPT和PCs含量,进一步缓解砷的毒害作用。总之,适量硒可以促进砷污染水稻的生长,并达到降砷、富硒的效果。     

砷和铅对HepG2细胞毒性和氧化损伤的研究

为研究砷(Arsenic,As)和铅(Lead,Pb)单独以及联合作用对人肝癌细胞(Human liver carcinoma cells,HepG2)毒性作用和细胞氧化损伤的机制,采用不同质量浓度的As(2.65、3.15、3.65、4.15和4.65μg/mL)和Pb(160、190、220、250和280μg/mL)以及质量浓度比为1∶55的As+Pb分别或联合处理HepG2细胞24、48和72h,使用MTT法检测细胞活力;细胞培养24h后测定细胞活性氧(ROS)、乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)和还原性谷胱甘肽(GSH)的相对含量。MTT结果表明:As、Pb和As+Pb的24、48和72h半数抑制浓度(IC50),As分别为4.20、4.03和3.74μg/mL;Pb分别为228.01、205.46和203.40μg/mL;As+Pb分别为3.10、3.17和3.18μg/mL。3组处理分别作用HepG2细胞24、48和72h表现出显著的生长抑制(P0.05),且细胞毒性与时间和浓度呈依赖性。当As、Pb单独作用和As+Pb联合作用HepG2细胞诱导ROS、LDH和MDA水平显著升高(P0.05),GSH的含量显著降低(P0.05)。综上所述:As+Pb联合作用与单独作用表现出较强的细胞毒性,毒性大小顺序依次为:As+PbAsPb,且As+Pb联合作用表现为拮抗效应。活性氧以及细胞氧化应激的产物可能是诱导重金属对细胞毒性的重要原因。     

甲醛与重金属二元混合体系对发光细菌的联合毒性

以甲醛及4种重金属Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)为研究对象,以费氏弧菌为受试生物,分别测定5种物质的单一急性毒性及甲醛与重金属二元混合体系的联合毒性,并利用DA模型和IA模型对二元混合体系的联合毒性进行预测及验证。结果表明,依据EC50大小判定5种物质的急性毒性大小顺序为Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、甲醛、Cd(Ⅱ)。DA模型和IA模型都可以较好地预测混合体系"甲醛+Cd(Ⅱ)"、"甲醛+Cu(Ⅱ)"、"甲醛+Pb(Ⅱ)"对发光细菌的联合毒性效应,IA模型预测效果比DA模型更好;对于混合体系"甲醛+Zn(Ⅱ)"的联合毒性,两种模型的预测都不准确。     

锌对粳稻幼苗镉吸收转运特性的影响

采用水培实验,研究了镉胁迫下粳稻幼苗的生长发育特征及镉和锌的吸收转运特性。结果表明,施加1.2 mmol·L~(-1)及1.4mmol·L~(-1)锌能显著增加根尖数目和根系及地上部的生物量,并使根系中的镉积累量分别下降86.4%和97.5%,地上部镉积累量分别下降62.6%和73.3%。根系和地上部的镉主要分布在细胞壁(F1)和胞液(F3)中,细胞器(F2)中的镉含量很少,只占根系镉总量的5.4%和地上部镉总量的9.4%。锌降低了各亚细胞组分中镉的含量,提高了镉在F3中的分配比例。当锌使根系F3中的镉浓度降低到12.8 mg·kg~(-1)FW以下时,镉从根系F3中向地上部转运的比率显著增加,但转运量只有2.7μmol·L~(-1)Cd~(2+)(无锌添加)处理组的26.9%~46.1%。     

SO2对谷子幼苗根系镉胁迫的缓解作用

以谷子幼苗为材料,采用SO_2衍生物(SO_3~(2-)∶HSO_3~-,3∶1,mmol·L~(-1)/mmol·L~(-1))预处理方式,研究外源SO_2对镉(Cd)致根系毒性的影响。研究发现:250、500μmol·L~(-1)Cd胁迫下,谷子幼苗根生长受到明显抑制,根组织中活性氧(ROS)大量产生,膜脂过氧化增加;与Cd单独处理组相比,用500μmol·L~(-1)SO_2衍生物预处理后,Cd对根系生长的抑制作用减弱,根组织中ROS水平降低,膜脂氧化损伤减轻,谷胱甘肽(GSH)含量提高,过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)等酶活性明显增加。结果表明:一定浓度的SO_2衍生物能够通过上调抗氧化酶系统POD和GPX的活性来有效缓解Cd胁迫造成的谷子根系氧化损伤,并很可能通过维持较高的GSH水平和提高GST活性来增强谷子根系的Cd解毒能力。     

镉胁迫下稀土镧对蚕豆幼苗根尖细胞分裂和吲哚乙酸氧化酶的影响

重金属胁迫下稀土调节植物细胞分裂与增殖的生理机制至今尚不完全清楚。为此,将蚕豆幼苗分别培养于营养液、6μmol.L-1氯化镉(CdCl2)以及6μmol.L-1CdCl2与2~480μmol.L-1硝酸镧[La(NO3)3]的复合溶液,14 d后检测与根尖细胞分裂和生长相关的部分生理指标。结果表明,添加2~120μmol.L-1外源La减少了根部组织对Cd的吸收,超过此剂量范围则促进了Cd的积累。同时,K、Zn、Fe等矿质元素含量,以及吲哚乙酸氧化酶同功酶及其活性呈现"U"型剂量效应的变化,而根尖细胞分裂指数和根长则呈现类似倒"U"型的剂量效应变化趋势。因此,矿质元素和吲哚乙酸氧化酶活性的失衡和干扰是La调节Cd胁迫下蚕豆幼苗根尖细胞分裂与生长的重要生理机制。     

外源一氧化氮供体浸种对翅果油树种子萌发和幼苗生长的影响

本文研究了外源一氧化氮（nitric oxide,NO）供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）浸种对翅果油树种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,在10-4 000 μmol·L-1范围内,SNP可以提高翅果油树种子的发芽率,在10-2 000 μmol·L-1范围内,SNP可以促进翅果油树幼苗地上部和根的伸长生长,地上部的鲜、干重及根系鲜重的增加,且有利于侧根发生。其中以100 μmol·L-1处理对种子萌发及地上部和根的伸长生长的促进效果最好,以1 000 μmol·L-1处理对侧根发生的促进效果最好。其中100 μmol·L-1处理的综合效果最好。     

虫酰肼对甜菜夜蛾酚氧化酶的抑制作用

【目的】研究证实虫酰肼是否对甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)酚氧化酶活性具有抑制作用。【方法】采用生物化学方法,分别测定虫酰肼对甜菜夜蛾5龄幼虫离体酚氧化酶的作用特点和用虫酰肼浸泡饲料饲喂5龄幼虫后,虫酰肼对幼虫头部、血淋巴及表皮组织酚氧化酶活性的抑制作用。【结果】随着虫酰肼浓度增大,酚氧化酶活力呈逐渐下降趋势,虫酰肼对酚氧化酶的抑制中浓度(IC50)为5.43μmol·L-1。虫酰肼对酚氧化酶的抑制作用表现为混合型抑制,游离酶抑制常数(K i)和酶-底物络合物抑制常数(K is)分别为11.223μmol·L-1和34.036μmol·L-1。通过研究金属铜离子和酶液对虫酰肼吸收峰的影响,推测虫酰肼对甜菜夜蛾酚氧化酶的抑制作用不是与该酶活性中心的铜离子结合,而可能是与酚氧化酶蛋白结合发生作用有关。用28.41μmol·L-1和85.23μmol·L-1亚致死剂量浓度的虫酰肼分别处理甜菜夜蛾5龄幼虫24、48和72h后,测定其头部、血淋巴和表皮酚氧化酶的活性。结果表明,随着用虫酰肼处理时间延长,两个剂量的虫酰肼对幼虫头部、血淋巴和表皮酚氧化酶的抑制作用基本呈逐渐增大趋势;处理后相同时间,高剂量的虫酰肼对酚氧化酶活性的抑制率基本上高于低剂量的抑制率;虫酰肼对头部酚氧化酶的抑制率最高,血淋巴次之,表皮最低。【结论】虫酰肼对甜菜夜蛾酚氧化酶具有明显的抑制作用,幼虫新表皮形成过程受到阻碍可能与虫酰肼抑制酚氧化酶的活性有关。     

磷对铝胁迫下尾巨桉生长生理方面的缓解作用1）

实验以尾巨桉DH32－29（E．urophylla×E．rga ndis DH32－29）为实验材料,用沙培法研究外源磷（P）对铝胁迫下尾巨桉生长和生理方面的缓解作用。结果表明：（1）5 mmol· L－1铝显著抑制尾巨桉的根、茎、叶生物量,显著提高根冠比。（2）铝胁迫抑制叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素质量分数,降低ω（叶绿素a）／ω（叶绿素b）值。（3）铝胁迫下叶片细胞膜透性显著增大,膜脂过氧化的产物丙二醛显著增加,细胞可溶性糖和可溶性蛋白质量分数显著降低,游离脯氨酸质量分数显著增大。（4） P缓解铝胁迫对光合色素的影响以及调节活性氧代谢以维持细胞膜结构稳定,有效缓解铝胁迫对尾巨桉生长、光合色素以及抗性生理造成的伤害,磷铝互作有利于缓解铝胁迫,P施用浓度为200μmol· L－1时,缓解铝胁迫效果较好。     

谷胱甘肽对小麦幼苗铜毒害的缓解作用及其与氮、硫、磷积累的相关性

采用水培法,对外源谷胱甘肽(GSH)缓解小麦幼苗铜毒害及其与氮、硫、磷等元素积累的相关性进行了研究。结果表明,Cu处理(T0组)显著抑制小麦幼苗的生长发育,导致根长、茎叶长、生物量、叶绿素和类胡萝卜素含量以及氮元素积累量下降,诱导了植株蛋白质、内源GSH含量以及硫、磷元素积累量上升。随施用外源GSH浓度的升高,GSH处理(T1、T2、T3组)的小麦幼苗茎叶长、根长、生物量,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量、蛋白质含量先上升后下降,内源GSH含量以及氮、硫、磷等营养元素积累量持续上升;其中,T2组小麦幼苗的各项指标与T0组差异均达到显著水平(P<0.05),与对照组(CK)无显著差异。外源GSH促进了植株对铜离子的吸收、转运和积累,而外源和内源GSH均与铜胁迫下小麦幼苗氮、硫、磷等营养元素的积累呈极显著正相关(P<0.01),其中以T2处理组缓解小麦幼苗铜毒害的作用最显著。     

锌对汞胁迫下小麦种子萌发的影响

通过溶液培养研究了不同浓度锌(Zn)对汞(Hg)胁迫下小麦种子萌发率、芽长、根长以及萌发过程中α淀粉酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性的影响。结果表明,单独Hg(15mg·L-1)胁迫下,小麦种子萌发率降低,根长与芽长受到抑制,α淀粉酶与过氧化氢酶活性降低,蛋白酶活性升高。加入10~100mg·L-1Zn后,种子萌发率未表现出明显变化,根长、芽长及α淀粉酶受抑制情况缓解,缓解程度随Zn浓度升高而下降,表明Zn可在一定程度上缓解Hg对小麦种子的毒害,但须在一定浓度范围内;10mg·L-1Zn减弱了Hg单独胁迫对小麦种子蛋白酶活性的促进作用,使其恢复至接近对照水平,20~100mg·L-1Zn则表现出对蛋白酶的抑制作用,使其活性低于对照水平,并且随Zn浓度升高呈下降趋势。Zn的加入对Hg单独胁迫下活性降低的过氧化氢酶未表现出缓解抑制的作用,反而进一步抑制了酶的活性,并且随着Zn浓度升高,抑制作用逐渐加强。因此,Zn的加入可在总体上缓解Hg胁迫对小麦种子萌发的影响,最适Zn浓度为10mg·L-1,但这种缓解作用只表现在部分方面。     

DA-6对水培生菜生长及生理特性的影响

在山崎生菜营养液中添加5个不同浓度(0、20、100、500、1000μg·L-1)的高能植物生长调节剂DA-6,研究其对生菜生长及生理特性的影响。结果表明:随着DA-6浓度的增加,生菜的生物量和根系指标呈先增加后降低的趋势。100μg·L-1DA-6处理较其他处理提升了根系活力,并显著增加了生菜地上部干鲜重和根系干鲜重,增幅分别达到33.58%~742.86%、11.56%~286.79%、18.60%~264.29%和11.12%~267.83%。高浓度1000μg·L-1DA-6处理较对照处理降低了生菜生物量和根系活力。不同浓度的DA-6对生菜各项品质指标影响不同,随着DA-6浓度的增加,生菜中硝酸盐含量先降低后升高,但抗坏血酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量则先增加后减少。100μg·L-1DA-6处理生菜硝酸盐含量较对照处理显著降低了23.40%,而抗坏血酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量分别较对照处理显著增加了24.24%、64.29%和22.92%。此外,100μg·L-1DA-6提高了生菜叶片SOD、POD和CAT活性,降低了MDA含量,增加了叶片SPAD值,提升了光合和叶绿素荧光特性。在该试验条件下,推荐水培生菜营养液中添加浓度100μg·L-1DA-6,既保证了水培生菜的高产又提升了品质。     

生长素对铝胁迫下不同耐铝性小麦根苹果酸分泌的影响

【目的】研究Indole-3-acetic acid(IAA)对铝胁迫下小麦根苹果酸分泌的影响,探讨不同耐铝性小麦品种间苹果酸分泌差异机理。【方法】采用溶液培养的方法,以不同耐铝性小麦品种为材料(ET8,耐铝型和ES8,铝敏感型),研究IAA、N-1-napthyl-phtalamic acid(NPA)、2,3,5-triiodobenzoic(TIBA)、Anthracene-9-carboxylic acid(A9C)及Niflumic acid(NIF)对ET8和ES8苹果酸分泌的影响。【结果】ET8和ES8经不同浓度IAA(0、25、50和100μmol·L-1)处理,苹果酸分泌速率均无显著差异;而当ET8和ES8经50μmol·L-1Al处理3h后,无铝条件下,再经不同浓度IAA处理,ET8苹果酸分泌速率随IAA浓度的升高而显著升高,ES8苹果酸分泌速率却无显著变化;与Al(50μmol·L-1)处理相比,ET8经IAA(50、100μmol·L-1)和50μmol·L-1Al共处理,苹果酸分泌速率显著升高,但ES8经IAA(25、50μmol·L-1)和50μmol·L-1Al共处理,苹果酸分泌速率均无显著变化;与Al(50μmol·L-1)处理相比,ET8和ES8经IAA转运抑制剂NPA(TIBA)和Al(50μmol·L-1)共处理,苹果酸分泌速率显著降低,以上结果表明,IAA参与调节铝胁迫下苹果酸分泌。与Al(50μmol·L-1)处理相比,ET8和ES8经5μmol·L-1A9C(NIF)和Al(50μmol·L-1)共处理,苹果酸分泌显著降低;与5μmol·L-1A9C(NIF)和Al(50μmol·L-1)共处理相比,ET8和ES8经不同浓度IAA、5μmol·L-1A9C(NIF)和Al(50μmol·L-1)共处理,苹果酸分泌速率随IAA浓度升高而显著升高,表明IAA可能通过调节阴离子通道参与铝胁迫下小麦根苹果酸分泌。【结论】只有在Al激活苹果酸分泌后,IAA才能增加耐铝型小麦品种分泌苹果酸,不同耐铝性小麦品种苹果酸分泌的显著差异与IAA对不同耐铝性小麦品种苹果酸分泌调节作用的差异有关。