镉对龙葵种子萌发及子叶抗氧化酶活性的影响

龙葵（Solanum nigrumL.）是Cd超累积植物,可用于植物冶金和Cd污染土壤的植物修复。超累积植物的生理基础研究有助于提高其对Cd的富集效率。龙葵种子在含有不同浓度CdCl（20、30、50、100、150、200μmol·L-1和300μmol·L-1）的琼脂培养基上萌发7d。结果表明,龙葵在200μmol·L-1和300μmol·L-1Cd时发芽率显著降低,而低浓度Cd（30～150μmol·L-1）胁迫下无显著差异;在Cd≥30μmol·L-1时,活力指数、发芽势均显著降低,幼苗的生长受到显著抑制。幼苗生长分析表明：在30～150μmol·L-1Cd处理下根长下降约17%～35%,显著低于200～300μmol·L-1Cd处理（下降79%～90%）;株高随Cd浓度的升高逐渐下降。子叶抗氧化酶活性分析表明：100～150μmol·L-1Cd胁迫下,CAT和APX活性显著上升;在Cd胁迫下,SOD活性降低但维持在较高的活性水平。表明龙葵幼苗能忍耐小于150μmol·L-1Cd,抗氧化酶活性在抵抗Cd毒害方面发挥重要作用。     

油菜素内酯对龙葵幼苗Cd毒害耐受性的影响

以重金属超富集植物龙葵为试验材料,分析了油菜素内酯(BR)对幼苗镉(Cd)毒害耐受性影响的生理机制。Cd毒害导致龙葵幼苗出现氧化伤害,同时降低了幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性。表油菜素内酯(eBL,人工合成的BR)处理增加了龙葵幼苗对Cd毒害的敏感性,与eBL处理的结果相反,施用油菜素唑(Brz,BR合成的特异性抑制剂)增加了Cd毒害下龙葵幼苗的抗氧化酶活性,降低了ROS的累积,减少了幼苗的氧化伤害。Brz处理后幼苗株高和根长较Cd处理的对照分别增加29%和28%,MDA水平和Evans blue染色程度较Cd处理的对照分别降低37%和20%,进一步证明BR增加了Cd毒害下龙葵幼苗的氧化伤害,从而加重了Cd胁迫对幼苗生长的抑制作用。表明BR通过降低龙葵幼苗的抗氧化能力,增加了幼苗对Cd毒害的敏感性。     

锌对水稻幼苗镉积累及抗氧化系统的影响研究

为探明不同浓度Zn对Cd处理水稻幼苗生长及抗氧化系统的影响,以9311水稻品种为试验材料,通过水培方法,从水稻幼苗生长、 Zn与Cd积累量、抗氧化系统变化趋势等方面进行研究。结果表明,低浓度的Zn会抑制Cd处理水稻幼苗生物量的增加,并促进幼苗对Zn和Cd的吸收积累; 100μmol/L Zn对Cd处理水稻生物量有显著促进作用(P 0.05),且该处理下的Zn能明显抑制水稻对Cd的吸收;但当Zn浓度达到3.06×103μmol/L时, Zn对Cd处理水稻具有明显的毒害作用。不同浓度Zn处理下,水稻幼苗地上部的SOD活性、 POD活性、 APX活性呈先升高后下降趋势,而CAT活性则受到抑制, MDA含量均呈上升趋势。低浓度Zn与Cd发生协同作用,促进水稻对Zn和Cd的吸收,抑制水稻生长;中等浓度Zn与Cd发生拮抗作用,抑制水稻对Zn、 Cd的吸收,提高SOD、 POD活性,促进水稻生长;但当Zn浓度达到一定值时,虽然Zn与Cd也发生拮抗作用,但仍会对水稻生长产生明显的抑制作用,损伤幼苗抗氧化系统。     

外源甘氨酸对镉胁迫下苜蓿幼苗生长和氧化损伤的影响

以苜蓿为试验材料,分析了甘氨酸处理对幼苗镉(Cd)毒害缓解的生理机制。Cd毒害降低了苜蓿幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,导致幼苗出现氧化伤害,如丙二醛(MDA)含量升高,伊文斯蓝(Evans blue)染色加深。甘氨酸处理提高了苜蓿幼苗SOD和CAT活性,降低了MDA的累积,减少了氧化伤害。Cd毒害还降低了幼苗硝酸还原酶(NR)活性,外源甘氨酸处理则显著提高其NR活性。施用NR抑制剂钨酸钠降低了苜蓿幼苗的NR活性,同时抵消了甘氨酸对Cd胁迫幼苗的生长缓解作用。表明甘氨酸通过提高苜蓿幼苗的抗氧化能力和NR活性,从而提高幼苗对Cd胁迫的耐受性。     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化酶系统及矿质元素吸收的影响

通过水培实验研究了在10-6、10-5、10-4mol·L-1浓度下,Cd2＋胁迫对玉米幼苗抗氧化酶系统、丙二醛（MDA）含量、Cd积累及矿质元素吸收的影响,同时讨论了Cd2＋毒害的作用机理。结果表明,中、低浓度（10-6、10-5mol·L-1）Cd2＋胁迫下,玉米幼苗MDA含量与对照组相比没有显著变化;高浓度（10-4mol·L-1）Cd2＋胁迫后,MDA含量显著升高（P〈0.05）。Cd2＋胁迫初期,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均升高;随着胁迫时间的延长,除叶片中SOD和CAT活性略有上升外,其他抗氧化酶活性逐渐下降,高浓度组抗氧化酶活性下降最明显。植物吸收的Cd主要积累在根部,Cd2＋胁迫能干扰玉米对Fe、Cu、Zn、Mg等养分的吸收。     

朝天委陵菜的重金属耐性与吸收性研究

利用植物生长室水培试验和温室土培盆栽试验的方法,研究了朝天委陵菜在不同浓度Pb水培条件下和Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤条件下的重金属耐性和吸收性,结果表明,水培条件下随着处理浓度的增加,朝天委陵菜均生长良好,虽高浓度Pb处理下出现植株矮小、叶渐黄、根系变黑等毒害症状,但植株并未死亡,表明在水培条件下朝天委陵菜对Pb具有极强的耐性;在最高浓度3 600μmol/L Pb处理下地上部和根中Pb浓度达到最大值,分别为947 mg/kg和71 053 mg/kg。在温室土培盆栽条件下,朝天委陵菜在外加Cu、Zn、Pb和Cd分别为200、1 000、1 000和5 mg/kg的土壤上较对照生长受到抑制,地上部Cu、Zn、Pb和Cd浓度分别达到741±164、18 248±2 222、1 543±483和29.4±5.2 mg/kg;外加重金属更高时则导致植株死亡。朝天委陵菜对Pb胁迫和Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤具有较强的耐受性,可作为重金属尤其是Pb污染土壤的修复植物。     

苹果MxNas1基因正反义表达载体构建及转化烟草的研究

为研究笔者前期克隆的MxNas1基因功能,构建了苹果属植物小金海棠MxNas1基因正义和反义两种表达载体,并用农杆菌介导的叶盘转化法转化了烟草.对转基因烟草分别进行0和1μmol/L Fe处理14d后,转正义载体烟草在缺Fe情况下叶片没有黄化,表现出较强的抗缺Fe能力;转反义载体植株比对照烟草幼叶提前出现黄化现象,表现...     

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。     

镉对油菜幼苗生长及微量元素含量的影响

通过营养液培养,重点研究了不同浓度镉（Cd）胁迫下,中双9号冬油菜（Brassica napus L.）幼苗体内生理生化及微量元素（Fe、Mn、Zn、Cu）含量的变化特征,目的是进一步阐明Cd胁迫对油菜生长产生毒害的作用机理。结果发现,Cd胁迫显著抑制了油菜幼苗的生长,植株根系和地上部干重随着Cd浓度的升高而显著降低;油菜幼苗叶片中光合色素含量也随着Cd浓度的升高而显著降低;油菜幼苗根系和地上部4种微量元素浓度也随着Cd浓度的升高发生了显著变化;同时,油菜幼苗体内抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性随着Cd浓度的升高表现出先显著升高后显著降低的趋势。这些结果表明,外源Cd胁迫通过降低油菜幼苗光合色素含量、抑制植株光合作用,引起幼苗体内养分代谢紊乱,诱导产生氧化胁迫等抑制了油菜幼苗的生长。研究还发现,中双9号油菜幼苗地上部Cd浓度和Cd富集量显著低于根系,中双9号应该属于低吸收Cd的冬油菜品种。     

缺锌胁迫对‘天红2号/冀砧2号’苹果幼树生长、光合特性和内源激素含量的影响

【目的】研究‘天红2号/冀砧2号’幼树生长、光合特性及内源激素变化对缺锌胁迫的响应。【方法】以1年生‘天红2号/冀砧2号’砧穗组合苹果幼苗为试材,采用营养液浇灌方式进行盆栽试验。营养液设置供锌浓度分别为0μmol/L (Zn0)、2μmol/L (Zn2)、4μmol/L (Zn4,对照),共3个处理。处理后40天,测量幼树株高、叶面积,取样测定叶片锌含量、光合特性、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、内源激素含量等指标,并分析叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1、叶绿素降解关键酶基因MdPAO、生长素合成基因MdYUCCA4a和MdYUCCA6a相对表达量。【结果】‘天红2号/冀砧2号’幼树的株高、叶面积及叶片锌含量随供锌浓度的下降而显著降低;供锌浓度越低,生长素合成基因MdYUCCA4a和MdYUCCA6a相对表达量越低,植株体内IAA和GA3水平越低;与对照(Zn4)相比,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在缺锌条件下显著降低,胞间CO2浓度(Ci)升高;缺锌胁迫下,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量下降,叶绿素a/b值上升,叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1和叶绿素降解...     

镉对龙葵幼苗生长和生理指标的影响

采用营养液培养法研究了镉胁迫条件下龙葵幼苗生长、生理响应及镉积累特性。结果表明,镉胁迫下,龙葵幼苗生长受到一定程度的抑制,并且具有浓度效应和时间效应。镉胁迫还导致龙葵叶片色素含量下降。叶绿素a、b和类胡萝卜素平均含量在高浓度镉（150μmol·L^-1）处理条件下分别较对照降低55．5％、63．9％和43．3％。低浓度镉（25μmol·L^-1）处理15d内显著促进龙葵幼苗根系活力,平均根系活力较对照上升10．4％,而高浓度镉处理下,根系活力呈现先升后降的趋势,镉处理10d之后达到峰值;随着镉浓度的升高和胁迫时间的延长,龙葵幼苗叶片相对电导率、丙二醛（MDA）含量和渗透调节物质均呈现显著上升趋势。相对于对照植株,低浓度镉处理下龙葵叶片平均相对电导率、MDA含量、可溶性糖和脯氨酸含量上升17．7％、117．7％、5．6％和95．3％,而高浓度镉处理下上升幅度更大,分别为39．0％、194．6％、56．3％和758．0％。从积累部位来看,镉主要积累在龙葵幼苗地上部,镉含量由高到低依次为叶片〉茎〉根系,高浓度镉胁迫20d之后根茎叶镉含量为5d时的1．73、1．49和1．40倍,分别为1287．25、1718．14和2385．27μg·g^-1DW。     

Iron deficiency and zinc toxicity in soybean grown in nutrient solution with different levels of sulfur

A typical symptom of iron (Fe) deficiency in plants is yellowing or chlorosis of leaves. Heavy metal toxicity, including that of zinc (Zn), is often also expressed by chlorosis and may be called Fe chlorosis. Iron deficiency and Zn toxicity were evaluated in soybean (Glycine max [L.] Merr.) at two levels each of Zn (0.8 and 40 μM), Fe (0 and 20 μM), and sulfur (S) (0.02 and 20 mM). Reduction in dry matter yield and leaf chlorosis were observed in plants grown under the high level of Zn (toxic level), as well as in the absence of Fe. Zinc toxicity, lack of Fe, and the combination of these conditions reduced dry matter yield to the same extent when compared to the yield of the control plants. The symptoms of Zn toxicity were chlorosis in the trifoliate leaves and a lack of change in the orientation of unifoliate leaves when exposed to light. The main symptoms of Fe deficiency were chlorosis in the whole shoot and brown spots and flaccid areas in the leaves. The latter symptom did not appear in plants grown with Fe but under Zn toxicity. It seems that Fe deficiency is a major factor impairing the growth of plants exposed to high levels of Zn. Under Zn toxicity, Fe and Zn translocation from roots to shoots increased as the S supply to the plants was increased.     

丛枝菌根真菌Glomus mosseae 提高超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性和真盐生植物盐地碱蓬耐盐性

Arbuscular mycorrhizal (AM)-mediated plant physiological activities could contribute to plant salt tolerance. However, the biochemical mechanism by which AM fungi enhance salt tolerance of halophytic plants is unclear. A pot experiment was conducted to determine whether salt tolerance of the C 3 halophyte Suaeda salsa was enhanced by the AM fungus Glomus mosseae. When 60-day-old S. salsa seedlings were subjected to 400 mmol L-1 NaCl stress for 35 days, plant height, number of leaves and branches, shoot and root biomass, and root length of G. mosseae-colonized seedlings were significantly greater than those of the nonmycorrizal seedlings. Leaf superoxide dismutase (SOD) activity at all sampling times (weekly for 35 days after salt stress was initiated) and leaf catalase (CAT) activity at 2 and 3 weeks after salt stress was initiated were also significantly enhanced in G. mosseae-colonized S. salsa seedlings, while the content of leaf malondialdehyde (MDA), a product of membrane lipid peroxidation, was significantly reduced, indicating an alleviation of oxidative damage. The corresponding leaf isoenzymes of SOD (Fe-SOD, Cu/Zn-SOD1, and Cu/Zn-SOD2) and CAT (CAT1 and CAT2) were also significantly increased in the mycorrhizal seedlings after 14 days of 400 mmol L-1 NaCl stress. Our results suggested that G. mosseae increased salt tolerance by increasing SOD and CAT activities and forming SOD and CAT isoforms in S. salsa seedlings.     

外源EBR对NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗微量元素 吸收及叶绿素荧光动力学参数的影响

为明确外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其可能的生理调节机制,采用营养液水培法,以紫花苜蓿品种‘中苜3号’和‘陇中苜蓿’为材料,研究Na Cl胁迫下施用外源EBR对紫花苜蓿幼苗微量元素吸收及叶片PSⅡ功能、电子传递速率和光能分配的影响。结果表明:150 mmol·L~(-1) Na Cl胁迫下,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著升高,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量和Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著降低,无机离子的吸收、运输和分配等代谢平衡被打破;同时Na Cl胁迫造成苜蓿幼苗叶片PSⅡ反应中心受损,天线耗散、反应中心耗散增加,光合能力下降。Na Cl胁迫下,施用0.1μmol·L~(-1)外源EBR后,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著降低,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量及Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著升高,幼苗体内无机离子的吸收、运输得到有效调控,Na+和Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等阳离子间的拮抗作用减小;苜蓿幼苗叶片的F_0、NPQ显著降低,F_m、F_v/F_0、F_v/F_m、ФPSⅡ、F_v′/F_m′、q P和ETR显著升高,苜蓿幼苗叶片吸收的光能用于光化学反应部分(P)增加、天线色素耗散部分(D)和反应中心过剩光能部分(E)降低。说明外源EBR能够促进Na Cl胁迫下苜蓿幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,维持体内的离子代谢平衡,通过提高光合电子传递效率,降低天线热耗散和反应中心过剩光能,维持较高的PSⅡ光化学活性,进而平衡激发能在PSⅠ、PSⅡ之间的分配,降低Na Cl胁迫对PSⅡ反应中心的损伤程度,有效缓解Na Cl胁迫对苜蓿幼苗所造成的伤害。     

水稻根尖边缘细胞对铁毒的形态生理响应

以水稻(Oryza sativa L.)品种Azucena（铁耐性）和IR64（铁敏感）为材料,研究了Fe2+毒胁迫下附着于根尖边缘细胞(即原位边缘细胞)的数目、存活率,根尖细胞形态结构、根尖保护酶活性的变化。结果显示,Fe2+ 毒对根边缘细胞的产生有抑制作用。相对于敏感性品种而言,一定浓度Fe2+(100~200 μmol/L)有利于耐性品种边缘细胞的产生;Fe2+ 毒对边缘细胞有致死效应,随Fe2+浓度的提升,边缘细胞的存活率呈下降趋势,根尖外围细胞壁增厚,并出现细胞程序性死亡特征(敏感性品种)。同时,Fe2+ 毒对根尖保护酶活性有一定的影响,200~400 μmol/L Fe2+处理下,耐性品种POD、CAT、SOD活性都超过对照;敏感品种只有SOD活性超过对照。说明Fe2+毒胁迫下,水稻根尖通过增加边缘细胞数目、提高细胞拒铁作用,维持较高水平的POD、CAT和SOD活性来对抗Fe2+毒,缓解铁毒害。     

不同品种杞柳对高锌胁迫的忍耐与积累研究

采用营养液培养实验方法,研究了高浓度Zn对3个杞柳品种"微山湖","大红头"、"一枝笔"生长,耐性及Zn吸收积累的影响.结果表明,Zn对杞柳生长的影响与品种、植物部位以及介质中Zn浓度有关,低Zn(100 μmol·L-1)、高Zn(1 000 μmol·L-1)均不同程度降低了3个杞柳品种的生长参数,低Zn显著减少了"微山湖"、"大红头"的根长及"大红头"根生物量,高Zn显著降低了3个品种株高、根长、生物量等生长参数;3个品种对Zn吸收与积累存在一定差异,地上部Zn含量随介质中Zn浓度升高而降低,根系中Zn含量随Zn浓度升高而增加,Zn在根中含量高于地上部,低Zn时3个品种地上部Zn含量为1477.58～1 583.19 μg·g-1,平均1 530.29 μg·g-1;位移系数(TF)随Zn浓度升高而降低,低Zn时"微山湖"、"一枝笔"位移系数高于"大红头"而接近1;迁移总量随Zn处理浓度增加而降低,3个品种迁移总量为2 332.58～3 871.41 μg,平均3 266.27μg,迁移总量比大于1;耐性指数(TI)随营养液中Zn浓度增加而降低,低Zn时3个品种耐性指数均大于0.5.以上结果表明,高Zn严重干扰了3个杞柳品种的生长,3个品种对低Zn有较强的耐性及积累能力,显示出具有修复≤100 μmol·L-1Zn潜力.