镉胁迫对巴西蘑菇镉亚细胞分布和非蛋白巯基的影响

本研究以不同浓度镉胁迫下的巴西蘑菇菌株J1（高Cd积累菌株）和J77（低Cd积累菌株）为实验材料，通过差速离心和酶联免疫法（ELISA），研究了菌丝生长、镉亚细胞分布、细胞内镉螯合相关的小分子非蛋白巯基化合物含量的变化以及小分子非蛋白巯基化合物代谢酶的活性，从细胞水平及酶学活性方面揭示了不同镉积累菌株对镉胁迫的响应机制。结果显示：随着外源添加镉浓度增加，2个菌株菌丝生长均受到抑制，出现大量气生菌丝，且J77气生菌丝多于J1； J1和J77菌丝中镉的分布规律均为细胞壁>细胞液>细胞器，表明细胞壁具有固持Cd²⁺的作用；菌株J77中谷胱甘肽硫转移酶（GST）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性均高于J1； J77和J1中植物螯合肽（PCs）和非蛋白巯基（NPT）含量变化趋势一致，表现出“低促高抑”；相关性分析显示，镉胁迫与GSH-Px活性呈正相关关系，NPT含量与PCs含量呈极显著正相关。巴西蘑菇菌丝体镉解毒机制包括细胞壁沉积和重金属分区，非蛋白巯基物质的合成，不同菌株对镉胁迫响应存在差异。     

镉胁迫下锌对水稻植物螯合肽合成的影响

以水稻品种9311为试验材料,采用水培试验研究了镉(Cd)离子胁迫下水稻幼苗根部和地上部生物量、重金属含量、植物螯合肽(PCs)及谷胱甘肽(GSH)含量的变化,及添加锌(Zn)离子对Cd胁迫作用的调节。结果显示,Cd胁迫降低了水稻生物量,下降幅度达27.6%~37.0%;随Cd处理浓度的增加,水稻根部和地上部PCs含量分别增加了93.7%和84.7%;Zn可以降低Cd胁迫水稻根部PCs和GSH的合成水平以及Cd的含量。一定浓度范围内,Cd-Zn高量表达PCs,PCs与重金属Cd结合,缓解了重金属Cd的毒害。     

钒在枸杞幼苗中积累、转运及亚细胞分布

通过沙培实验和采用差速离心技术,研究了钒(V)在枸杞幼苗中的积累、转运和亚细胞分布特征.结果表明:V在枸杞不同器官中的含量和分配比例为根＞茎＞叶,随着V处理浓度的增加,枸杞幼苗根中V含量和分配比例显著增大,在V处理浓度为20mg· L-1时,根中V含量达19.80 μg·g-1,占总量的60.1％.枸杞幼苗在V浓度为2、5 mg· L-1时,根富集系数BCF＞1,转运系数TF＜1,表明枸杞植物对V有较强的富集能力,但转运能力较低,其积累的V主要富集在枸杞植株根部,可减轻过量V对茎叶的毒害.V在枸杞叶片中的亚细胞分布规律为F1(细胞壁)＞F4(可溶性组分)＞F2(细胞核)＞F3(线粒体和叶绿体).V在细胞壁和可溶性组分中所占的比例分别为28.3％～52.4％和4.1％～45.2％,表明细胞壁是V在枸杞叶片细胞中的重要分布位点.随着V处理浓度的增加,V在细胞壁中的分配比例减少,而可溶性组分的分配比例相应增加,细胞核、线粒体和叶绿体的分配比例显著下降.细胞壁和细胞质可溶性组分的相互协调,对植物自身解毒重金属起着重要作用,从而增强枸杞植物对重金属V的耐性.     

镉胁迫下不同大豆品种各器官中镉和非蛋白巯基物质的动态变化

【目的】探讨不同大豆品种各器官镉和非蛋白巯基物质的动态变化,揭示巯基物质在大豆镉抗性和积累中的作用。【方法】在镉(Cd)污染的土壤中种植镉抗性和籽粒积累不同的大豆品种中黄24和华夏3号,采集不同生育时期的根、茎和叶,分析各品种的Cd抗性指标(根系和地上部鲜质量)、Cd积累指标(各器官Cd浓度)和非蛋白巯基物质[总非蛋白巯基肽(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和植物螯合肽(PC)]的浓度变化。【结果】在10 mg·kg-1的Cd胁迫下,中黄24不同时期Cd抗性指标明显低于华夏3号,而中黄24初花期后各器官Cd浓度均显著地高于华夏3号。Cd胁迫下2个品种随发育进程根系中NPT、GSH和PC浓度上升,而叶片中则下降;敏感品种中黄24各器官中巯基物质对Cd胁迫响应比抗性品种华夏3号更显著。关联分析发现,大豆根部巯基物质浓度与各器官Cd浓度呈正相关,且以成熟期最为显著,而初花期后地上部的PC与各器官Cd浓度呈负相关。【结论】在大豆不同生育期不同器官中Cd和非蛋白巯基物质浓度变化复杂,非蛋白巯基物质在大豆抵抗Cd胁迫中扮演多种角色。     

钒胁迫下枸杞和芥菜幼苗蛋白的分子分布研究

通过G-75凝胶层析结合电泳分析,研究了不同V(Ⅴ)浓度胁迫下枸杞和芥菜的蛋白分子分布。经过凝胶层析后出现两个紫外吸收峰,第一峰主要集中在8号至15号管,第二峰集中在25号至33号管。对第一紫外吸收峰的电泳分析表明,V胁迫下植物蛋白的分子分布发生了变化:当V浓度为10 mg·L~(-1)时,枸杞根产生了分子量为58.6 KD蛋白,茎产生了分子量分别为64.5、46.9KD两种蛋白;当V浓度增大到20 mg·L~(-1),叶产生了分子量为20 KD蛋白。随着V胁迫浓度增大,芥菜中分子量为33.9 KD和36KD两条蛋白条带逐渐变浅,而27.3 KD蛋白条带逐渐加深。枸杞幼苗第一洗脱峰蛋白中V含量随V胁迫浓度增大而增加,而芥菜叶在V≥10 mg·L~(-1)时V含量降低。这与不同植物蛋白结合V的能力有关,因枸杞幼苗蛋白结合V的能力较强,生成的植物螯合肽较多,故对V有较强的耐受能力。     

藻类与高等植物中植物螯合肽(PCs)的研究进展

植物螯合肽(PCs)是重金属螯合肽,对高等植物、真菌、微藻中有毒重金属的解毒起着重要作用。介绍了PCs生物合成和功能的最新研究进展。     

矿业废弃地迷迭香植物对重金属的积累及污染应激研究

通过分析重金属复合污染下欧洲地中海沿岸原产植物迷迭香体内非蛋白巯基化合物(植物螯合肽、谷胱甘肽、半胱氨酸等)和5种重金属含量的变化,初步探讨迷迭香中生物标志物的金属胁迫.结果表明,重金属污染下迷迭香中非蛋白巯基含量最高为叶部,茎、根部含量低于叶部15 ～ 50倍.污染区叶部巯基含量明显高于对照区(P＜0.05);植物体内重金属铅、锌含量较高,其次为砷和镉,铜只在部分根部有检出.特定重金属与植物非蛋白巯基化合物之间存在正比关系,迷迭香对重金属具有积累能力和抗性.     

不同镉耐性水稻非蛋白巯基及镉的亚细胞和分子分布

采用镉(Cd)耐性不同的水稻品种N07-6和N07-63,通过室内水培试验,比较了50μmol·L-1Cd胁迫下水稻的非蛋白巯基(NPT)、Cd的亚细胞和分子分布的差异。结果表明,Cd处理后,两品种水稻植株Cd含量存在明显差异,N07-63根部向地上部转移的Cd显著少于N07-6。Cd胁迫诱导了两个品种NPT含量的增加,N07-63的增幅显著高于N07-6。Cd绝大部分分布在水稻的细胞壁和细胞可溶部分。N07-63茎叶和根部细胞壁结合的Cd占总Cd的比例高于N07-6,而细胞可溶部分Cd的比例低于N07-6。从Cd的分子分布来看,水稻茎叶细胞可溶部分的Cd一部分与大分子量蛋白质结合,其余大部分与植物螯合肽(PCs)结合,而根细胞可溶部分的Cd绝大部分与PCs络合,N07-63的Cd-PCs结合程度高于N07-6。由此说明,与N07-6相比,N07-63细胞壁对Cd的束缚和细胞可溶部分Cd-PCs的络合程度更高,Cd的毒害效应更小,向地上部转运的Cd更少。     

镉胁迫对秋华柳植物螯合肽含量的影响

以秋华柳为试验对象,采用水培法,设置0 mg/L Cd~(2+)(CK)、2 mg/L Cd~(2+)(T_1)、10 mg/L Cd~(2+)(T_2)、20 mg/L Cd~(2+)(T_3)、50 mg/L Cd~(2+)(T4_)5种镉处理水平,通过对不同时间、不同质量浓度Cd~(2+)处理下秋华柳叶片和根系中镉含量和各巯基肽含量的测定,研究Cd胁迫下秋华柳植物体内巯基肽的螯合解毒机制。结果表明:1)在Cd胁迫下,叶片诱导生成4种植物螯合肽(PC2、PC3、PC4和PC5),根系诱导生成2种植物螯合肽(PC2和PC3)。2)各处理组秋华柳叶片和根系中的巯基肽总量明显高于对照,且随着处理时间的延长和Cd胁迫程度的增加而升高。秋华柳叶片和根系中的谷胱甘肽含量均高于对照,且在一定质量浓度的Cd~(2+)处理水平下差异有统计学意义;在秋华柳叶片中,各处理组的PCs含量均显著高于对照,且随着Cd胁迫程度的增加而升高;在秋华柳根系中,各处理组的PC2含量均显著高于对照,T4处理组的PC3含量显著高于对照。秋华柳叶片和根系中各巯基肽含量与其对应的Cd积累量之间均呈显著正相关。3)各处理组秋华柳叶片和根系中的PC2为含量最高的巯基肽,且根系中PC2占的比例更大。综上表明:在Cd胁迫下,秋华柳叶片和根系中的巯基肽含量随Cd积累量的增加而增加,从而增强其对Cd的螯合作用,提高对Cd的耐受和解毒能力;且秋华柳细胞内的PC2对Cd的螯合作用最强,尤其是在根部。     

硫化氢在番茄耐受镉胁迫过程中的作用

[目的]研究硫化氢(H_2S)在番茄耐受镉胁迫中的作用。[方法]采用5.0 mmol/L的镉溶液配合H_2S和H_2S生成抑制剂来处理番茄幼苗,研究H_2S在番茄幼苗耐受镉胁迫的过程中对MDA、植物螯合肽编码基因、金属转运蛋白编码基因以及H_2S生成基因表达的影响。[结果]镉胁迫促进番茄幼苗根尖细胞的死亡,镉浓度越高,其对番茄幼苗的氧化损伤越大;外源施加H_2S会减轻镉胁迫所产生的氧化胁迫;同镉处理组相比,在同时施加H_2S的处理组中,植物螯合肽编码基因、金属转运蛋白编码基因以及H_2S生成基因的表达上调。[结论]H_2S可能通过提高植物螯合肽、金属转运蛋白以及H_2S生成酶的表达来减轻重金属对番茄幼苗的损害。     

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%。     

锰离子浓度及其转运通道对水稻幼苗镉吸收转运特性的影响

为探明锰(Mn)及其转运通道对水稻镉(Cd)吸收转运特性的影响,以水稻幼苗为材料进行水培试验,对幼苗根系和地上部Cd、Mn的积累特征及其与P-型ATP酶和非选择性阳离子通道(NSCCs)活性的关系进行研究。结果表明,0.8~1.6 mmol·L~(-1)Mn能显著降低水稻根系和地上部的Cd含量,并能提升水稻细胞壁中Cd的分配比率和降低胞液中Cd的分配比率。在含4.5μmol·L~(-1)Cd和1.6 mmol·L~(-1)Mn的营养液中,NSCCs对水稻根系和地上部Cd含量的贡献率分别为34.9%和17.0%,P-型ATP酶的贡献率分别为24.7%和7.6%;NSCCs对水稻根系和地上部Mn的贡献率分别为24.0%和10.3%,明显低于其对Cd的贡献率,而P-型ATP酶对根系和地上部Mn的贡献率分别为69.5%和20.3%,显著高于其对Cd的贡献率。综上认为,Cd主要通过离子通道进入水稻根系细胞,Mn主要通过载体蛋白进入水稻根系细胞。Mn可能通过竞争离子通道和载体蛋白来抑制水稻幼苗对Cd的吸收和转运。     

苎麻对农田土壤中汞、镉的吸收累积特征研究

为了评价非食用性经济植物苎麻对农田土壤中汞、镉的累积修复效果,本研究采集了46个种植于某汞矿区周边的汞、镉复合污染农田土壤的苎麻样品,分析了苎麻及对应土壤样品中汞、镉含量,计算了苎麻对汞、镉的累积系数和转运系数。结果表明:汞在苎麻根、秆、皮和叶中的含量分布为58.02~136.97、60.6~560.45、113.26~3 860.51、446.1~1 686.3μg·kg^-1;镉在苎麻根、秆、皮和叶中的含量分布为10.1~1 527.8、7.17~1 203.63、11.57~1 838.14、77.12~842.41μg·kg^-1。麻皮和麻叶中的汞含量明显高于根部;而镉较均匀分布在苎麻的根部、麻秆、麻皮及麻叶。汞和镉在对应土壤中含量分布为0.381~9.040 mg·kg^-1和0.131~7.814 mg·kg^-1。苎麻地上部对汞的累积系数范围为0.017~4.826,转运系数范围为0.583~22.595,苎麻地上部对镉的累积系数范围为0.011~3.725,转运系数范围为0.055~16.175。麻皮的汞累积系数明显高于根部和麻秆;而苎麻各部位的镉累积、转运系数无明显差别。土壤中的DOC含量上升会导致苎麻麻秆、麻皮中汞含量的下降,土壤pH的下降会促进苎麻的麻秆、麻皮两个部位对镉的吸收累积。     

外源ALA对低温胁迫下玉米幼苗根系生长及生理特性的影响

以玉米品种‘郑单958’为试验材料,采用盆栽试验,探究施加5-氨基乙酰丙酸(ALA)对低温胁迫(2、4、6、8 d)下玉米幼苗根系生长、抗氧化酶活性和渗透调节物质的影响。结果表明,低温胁迫处理显著降低幼苗茎叶和根系干鲜重,抑制根长、根表面积和根体积,提高超氧阴离子(O_2~(·-))产生速率、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量,上调超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性并促进脯氨酸和可溶性蛋白合成。随低温胁迫时间延长,施加15 mg·L~(-1)ALA处理有效缓解低温胁迫对幼苗根系生长的抑制作用,提高SOD、POD和CAT活性,降低活性氧物质和丙二醛产生,促进脯氨酸和可溶性蛋白合成,缓解低温胁迫对玉米幼苗根系损伤。     

SA和PEG引发处理对NaCl胁迫下玉米种子萌发及幼苗生长的影响

以冀植五号玉米种子为试验材料,用不同浓度的水杨酸(SA)溶液及聚乙二醇(PEG)溶液对种子进行引发处理。采用标准发芽试验和砂培试验,设3个NaCl浓度(0、100、200 mmol.L-1)模拟盐胁迫,研究SA和PEG引发处理对NaCl胁迫下玉米种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:随着NaCl浓度的增加,玉米的发芽率及发芽势下降,幼苗生长受到抑制,干物质积累量减少。同等NaCl浓度胁迫下,用0.25 mmol.L-1SA和15%PEG引发处理玉米种子,和对照相比,提高了种子的发芽势及发芽率,苗高、根长、地上部和根部干重显著增加,最终提高了玉米芽苗期的耐盐性。     

3种螯合剂对铅胁迫下香樟幼苗生长及铅富集的影响

为了研究在添加不同螯合剂的情况下,植物对土壤Pb(铅)胁迫的生理生长反应及对Pb的富集转运情况,揭示其变化机制,筛选出较好的螯合剂及适宜的质量摩尔浓度,选择香樟幼苗为试验对象,在Pb质量分数为1045 mg·kg^-1土壤中分别添加柠檬酸、苹果酸和乙二胺四乙酸(EDTA)3种螯合剂,每种螯合剂分别设置了0、2、4、6、8 mmol·kg^-15个质量摩尔浓度,测量香樟幼苗的生长指标、生理指标以及Pb富集转运等指标并进行统计分析。结果表明:3种螯合剂对香樟幼苗生长生理及Pb的富集转运均有显著影响,随着3种螯合剂质量摩尔浓度的增加,Pb胁迫加重;同一质量摩尔浓度下,多数指标,经EDTA处理的分别与经柠檬酸和苹果酸处理的结果有显著差异,柠檬酸和苹果酸处理二者之间差异不显著;EDTA质量摩尔浓度不大于2 mmol·kg^-1,柠檬酸、苹果酸质量摩尔浓度不大于4 mmol·kg^-1,香樟生长状况及Pb吸收综合效果最好。综合分析得出:柠檬酸、苹果酸、EDTA都具有促进植物吸收土壤Pb的作用,3种螯合剂均能提高香樟幼苗的富集系数和转移系数;当土壤Pb质量分数为1045 mg·kg^-1、EDTA质量摩尔浓度为2 mmol·kg^-1、柠檬酸和苹果酸质量摩尔浓度为4 mmol·kg^-1时,香樟幼苗吸收土壤Pb的效果最佳。在达到同等效率的前提下,建议优先选用柠檬酸或苹果酸为宜。     

Control Effect of 80% Nicosulfuron·Atrazine Water-dispersible Granules on Weeds in Spring Maize Field

[Objective] This study aimed to investigate the control effect of different concentrations of 80% nicosulfuron·atrazine water-dispersible granules on weeds in spring maize field. [Method] Maize field was sprayed with 300, 375, 450, 750 g/hm280% nicosulfuron·atrazine water-dispersible granules respectively, with 40 g/L nicosulfuron suspending concentrate and 38% atrazine suspending concentrate as control agents. Artificial weeding and control(CK) plots were set. [Result] Fresh weight control efficiency of 375-750 g/hm280% nicosulfuron·atrazine water-dispersible granules was significantly higher than that of 40 g/L nicosulfuron suspending concentrate and 38% atrazine suspending concentrate; no obvious phytotoxicity symptoms were observed after application of 300-450 g/hm280% nicosulfuron·atrazine waterdispersible granules; 750 g/hm280% nicosulfuron·atrazine water-dispersible granules posed certain impact on the growth of maize seedlings. Compared with control plots, various doses of 80% nicosulfuron·atrazine water-dispersible granules significantly improved the yield of maize. [Conclusion] In the present study, 375-450 g/hm280% nicosulfuron·atrazine water-dispersible granules exhibited high control effect on weeds in maize field and were safe for the growth of maize seedlings.     

有效积温与不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累定量化研究

【目的】探究基于有效积温的不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累动态预测模型及其特征参数,以期为利用有效积温预测夏玉米干物质和氮素积累提供理论依据。【方法】在河北廊坊进行两年大田试验（2019—2020年）,以郑单958为试验材料,利用归一化法,通过模型筛选拟合不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累基于播种后有效积温的归一化Gompertz模型,并利用增长速率曲线及其特征参数定量分析夏玉米干物质和氮素积累特征。【结果】（1）在本试验条件下,当磷钾肥适量时,随施氮量的增加夏玉米最大干物质和氮素积累量持续增加。（2）以有效积温为自变量建立的夏玉米干物质和氮素积累量的归一化Gompertz模型具有较好的生物学意义,方程的决定系数分别为0.9962—0.9988和0.9887—0.9922。利用第2年数据进行模型验证,模拟值和实测值的相关系数分别0.9933—0.9959和0.9830—0.9923,标准化的均方根误差分别为6.64%—16.86%和7.31%—12.68%,预测效果达到良好水平。（3）不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累的增长速率均表现为“单峰曲线”,其变化与供氮水平关系密切,在处理间表现为：适量施肥条件下,增长速率曲线呈现上升快下降也快的特点,减肥处理增长速率曲线呈现上升慢下降也慢的特点。（4）夏玉米播种后干物质和氮素积累快增期有效积温范围分别为709.35—1 722.54 ℃·d和482.50—1 507.61 ℃·d,氮素积累达最大速率所需有效积温为995.05 ℃·d,小于干物质积累达最大速率对积温的需求（1 215.94 ℃·d）。供氮水平明显影响夏玉米干物质和氮素积累进入快增期、缓增期、达到最大增长速率所需积温,同时还影响最大增长速率和快增期平均增长速率;与不施氮肥处理相比,适量氮肥处理夏玉米进入各关键期所需有效积温明显减少,关键期增长速率明显增加。【结论】归一化Gompertz模型不仅能够很好地模拟和预测不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累随有效积温的动态变化,还明确了有效积温与干物质和氮素积累的定量化关系。基于有效积温的Gompertz模型可以用来预测作物长势和最佳施肥时期,具有较强的应用价值。     

施磷对玉米和大豆幼苗生长的影响

盆栽试验结果表明，施磷能显著促进大豆和玉米生长，提早出叶，使幼苗生物学产量提高，磷对作物地上部生长的促进作用大于地下部，使两种作物的根茎比降低。施磷提高了两种作物各器官的磷含量，使玉米叶片和大豆根系中砰的比例增大，改变了根磷与茎磷比值；也增加了两种作物根系中根尖对磷的累积。在两种作物的定位叶片中有磷的输出，使叶片中无机磷组分减少，核蛋白磷组分相对增加。