不同芥菜品种(系)对铅胁迫的响应

为掌握铅(Pb)胁迫下不同芥菜品种(系)的生长特性和Pb的吸收特征,通过水培试验对142个芥菜品种(系)进行200 mg·L-1 Pb胁迫研究,筛选10个Pb耐性良好的品种开展土壤盆栽试验(CK、处理1、处理2、处理3对应的土壤中Pb浓度分别为0、70、400、800 mg·kg-1),分析不同Pb浓度对芥菜生长情况、叶绿素、株高、鲜重的影响,总结Pb在芥菜茎叶和根系的分布特征,研究发现:(1)低浓度Pb(70 mg·kg-1)处理未显著影响芥菜的存活情况,高浓度Pb(400、800 mg·kg-1)则影响显著芥菜生长;(2)与CK相比,处理1各芥菜株高变化不显著、鲜重有所增加,处理2、3鲜重和株高均显著下降;(3)不同处理各芥菜鲜样地上部Pb含量在未检出～4.33 mg·kg-1之间,除CK及处理1的部分品种(系)(1、3、8、9号)未超过《食品安全国家标准　食品中污染物限量》(GB 2762-2017)限值外,其他处理均超标;各芥菜地上部、地下部Pb含量(以干基计)分别在未检出～62.0、未检出～465.9 mg·kg-1之间,地上部<地下部,且随着土壤中Pb浓度的增加而增加;在低Pb浓度(处理1)时,3、6、9号的Pb含量较高,1、5、8号较低;(4)各芥菜的富集系数(<0.10)和转运系数(<0.46)均小于1。富集系数在处理1有增加趋势,但处理2、3有所下降,转运系数变化规律不一致,在低Pb浓度(处理1)时6、9、7号富集、转运能力较强,1、8号较差;(5)不同处理,各芥菜单株Pb提取量在0.52～195.0 μg·株-1之间,随着Pb浓度的增加而增加。在低Pb浓度时(处理1),6、4号单株Pb提取量较大,1号最小。 因此得出:(1)低浓度的Pb对各芥菜生长无显著抑制作用,高浓度的Pb则起显著抑制作用。(2)供试芥菜均具备吸收Pb的能力,在Pb污染土壤上生产有一定的风险,其中1、3、8、9号在低Pb浓度(≤70 mg·kg-1)下Pb累积量较低,可进一步开展田间试验验证其是否可作为蔬菜污染土壤上种植。(3)各芥菜地上部Pb含量<100 mg·kg-1,富集系数、转运系数<1,不属于Pb超积累植物;在低Pb浓度(≤70 mg·kg-1)污染土壤上,6号对Pb的吸收、富集、转运、提取能力较强,1号最差。     

紫苏对不同浓度镉胁迫的生理响应

为探讨紫苏的耐镉生理机制, 通过水培试验, 研究了镉离子浓度为0 mg·L^-1(对照)、2.0 mg·L^-1、5.0 mg·L^-1、10.0 mg·L^-1 条件下紫苏的生长、镉富集作用及叶片的保护酶活性。结果表明, 2.0 mg·L^-1、5.0 mg·L^-1、10.0 mg·L^-1 镉胁迫下, 紫苏单株生物量比对照分别减少28.4%、42.4%、66.0%, 不同处理间均存在极显著差异;3 个镉离浓度下紫苏的镉富集量依次为462.4 μg·株^-1、705.0 μg·株^-1、609.7 μg·株^-1, 富集系数依次为91.9、70.0、51.1, 具备镉超积累能力。此外, SOD、POD、CAT 酶活测定结果显示, 随镉离子浓度升高, 紫苏叶片的SOD 活性和MDA 含量显著升高, POD 和CAT 活性显著下降, 破坏了体内保护酶系统的平衡, 抑制紫苏生长。     

不同品种烟草生长和镉及营养元素吸收对镉胁迫响应的差异

通过盆栽试验研究了两个品种烟草Xanthi和贵烟11号生长、镉的吸收和运转及营养元素吸收对镉胁迫的反应.结果表明,Xanthi的生长量在3 mg/kg Cd处理时增加.10 mg/kg Cd处理时降低,贵烟11号根及地上部的生长则随土壤镉浓度的提高而降低,表明Xanthi较贵烟11号对镉有更强的忍耐能力.提高土壤镉水平,烟草根和地上部镉含量增加,镉的转运系数下降,下降幅度为Xanthi＞贵烟11号.两个品种烟草镉的向上转运速率,Xanthi表现为先上升后下降的过程,贵烟11号则持续上升.表明Xanthi根部阻止镉向地上部运输的能力较贵烟11号强.镉对两个品种烟草N,K,Zn,Mn的吸收有促进作用.对Fe,Mg的吸收有抑制作用.对Xanthi的P吸收有促进作用、Ca吸收有抑制作用,对贵烟11号的P含量影响不明显,却提高贵烟11号的Ca含量.     

镉胁迫下磷供应对芥菜生长和镉吸收的影响

采用土培和水培试验,研究了镉胁迫下磷供应对芥菜生长和镉吸收的影响。土培试验表明:施磷可以提高镉胁迫下小叶芥菜和雪里蕻种子的发芽率,提高小叶芥菜的生物量,而对雪里蕻生物量影响不大;施磷可以减少土壤中有效态镉含量,明显降低植株体内镉含量;植株体内的全磷含量随外加磷浓度的提高而显著增加。水培结果表明:镉胁迫下,磷供应对雪里蕻植株生物量影响不大;随着磷供应水平的增加,植株体内的全磷含量明显增加,但植株地上部镉、锌、钙、镁、锰等元素的含量明显降低。     

外源钙对镉胁迫下芥菜型油菜幼苗生长和生理特性的影响

通过水培试验研究5、10mmol·L^-1Ca^2＋对不同水平镉处理下的油菜幼苗生物量、根长、丙二醛（MDA）和H2O2含量以及抗氧化酶活性的影响,利用HPLC分析外源钙对油菜幼苗镉胁迫下还原型谷胱甘肽（GSH）含量的变化情况。结果表明,镉处理浓度为150、300、450μmol·L-^1时,5和10mmol·L-1Ca^2＋均能有效增加植株的生物量和根长,5mmol·L^-1Ca^2＋能显著减少油菜幼苗中MDA和过氧化氢（H2O2）含量,增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽转移酶（GST）的活性及GSH的含量。镉胁迫浓度为600μmol·L-1时,施钙后油菜幼苗出现生物量低、MDA含量高、抗氧化酶活性和GSH含量均下降,与CK相比差异不显著（P〉0.05）。镉处理浓度≤450μmol·L-1时,5mmol·L^-1Ca^2＋能明显缓解芥菜型油菜生长和生理所受胁迫,外源钙可作为减轻镉胁迫对油菜毒害的保护剂。     

氮肥对镉在土壤-芥菜系统中迁移转化的影响

以芥菜为研究对象, 采用盆栽试验, 探讨了不同用量的5种氮肥对污染农田土壤中镉(Cd)在土壤–根系–地上部迁移累积的影响。结果表明: 5种氮肥均促进了芥菜根系对Cd的吸收, 且根系Cd含量随施氮量的增加而增加; 但根系吸收转运Cd的能力随氮肥施用量的增加呈先降后增的变化趋势。在≤200 mg(N)·kg^-1(土)的施氮水平下, CO(NH₂)₂和Ca(NO₃)₂处理能显著降低芥菜地上部Cd含量, 降低幅度分别为13%~29%和24%~30%。在施氮量相同的条件下, NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄显著降低了土壤pH, 增加了土壤DTPA-Cd含量, 促进了芥菜对Cd的吸收。本试验条件下, 200 mg(N)·kg^-1(土)的CO(NH₂)₂在增加芥菜产量和降低芥菜地上部Cd含量等方面优于其他氮肥处理。     

两花生品种对镉胁迫的生理响应及其差异

根据本实验室前期的水培实验,利用盆栽培养,研究了外加土壤Cd处理浓度为12 mg kg-1时花生植株的生理毒害反应及其品种间差异。以两个不同的花生品种花育22和花育20为实验材料进行对比研究,分别测定三个不同时期花生叶片叶绿素含量和细胞膜透性、根系和叶片丙二醛含量、抗氧化酶体系活力及花生产量。结果表明:在外加土壤Cd处理浓度为12mg kg-1时,叶片叶绿素含量和抗氧化酶体系活力随着处理时间的增加而降低,Cd处理组相对于对照组都有所下降,且花育20下降幅度要远大于花育22,尤其在成熟期,镉处理组中花育20的SOD、POD和CAT活力显著低于对照组;而细胞膜透性和丙二醛含量则是随着处理时间的增加而增加,且Cd处理组相对于对照组都有所增加,花育20增加幅度要大于花育22。产量测定结果显示,花育22下降13.14%,花育20下降26.98%。结合各指标的变化情况分析可知,花生对Cd污染存在着较大的品种间差异;其中过氧化物岐化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和叶绿素三个指标变化幅度较大,为初步筛选选育抗Cd花生品种的参考指标和花生Cd污染的诊断指标提供依据。     

紫苏叶片响应镉胁迫的蛋白质差异表达分析

为阐明紫苏[Perilla frutescens(L.)Britt.]响应镉胁迫的分子机制,应用营养液加镉法,采用蛋白质组学技术分析了紫苏叶片响应镉胁迫3周的蛋白质表达差异。结果表明,镉胁迫下紫苏叶片有25个蛋白发生差异表达,其中20个蛋白质得到LC-MS/MS鉴定:光合作用相关蛋白3个,能量代谢相关蛋白11个,胁迫相关蛋白1个,蛋白质代谢相关蛋白2个,基因表达相关蛋白1个,结构蛋白1个,生物合成与解毒相关蛋白1个。在浓度为2.0 mg·kg-1、5.0 mg·kg-1、10.0mg·kg-1镉胁迫下,紫苏叶片中ATP合成酶、丝氨酸羧肽酶、植物细胞色素P450均上调表达,Rubisco大亚基、核糖体蛋白S3和肌动蛋白表达均下调。光合系统Ⅱ稳定/装配因子HCF136及胁迫反应蛋白乙酰辅酶A硫酯酶在低浓度镉(2 mg·kg-1)处理下表达上调,在高浓度镉(5 mg·kg-1,10 mg·kg-1)处理下表达下调;磷酸核酮糖激酶/尿苷激酶家族蛋白在2 mg·kg-1和5 mg·kg-1镉处理时表达上调,10 mg·kg-1镉处理时不变;逆转录转座子蛋白在10 mg·kg-1镉处理时表达下调。可见,紫苏叶片通过增强能量代谢、降低光合作用、改变蛋白代谢与基因表达和提高解毒能力,增强了镉耐性。     

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。     

不同土层土壤酶活性对重金属汞和镉胁迫的响应

通过室内模拟重金属污染土壤,研究了不同浓度Hg、Cd单一胁迫及Hg＋Cd复合胁迫对不同土层（0-20cm和20-40cm）土壤脲酶、过氧化氢酶和转化酶活性的影响。结果表明,不同土壤酶对Hg和Cd胁迫的响应并不一致,Hg对土壤脲酶和转化酶的影响较大,Cd对过氧化氢酶的作用更显著。转化酶对Hg、Cd胁迫的响应因处理浓度不同而表现为抑制或激活作用。相关分析显示,脲酶活性可作为土壤Hg及Hg＋Cd污染程度的生化监测指标;而过氧化氢酶活性可以作为Cd污染的指标。同一重金属浓度胁迫下,0—20cm土层的土壤酶活性明显高于20～40cm土层的土壤酶活性。Hg、Cd胁迫对0～20cm土壤脲酶和过氧化氢酶的抑制作用小于20～40cm相应土壤酶活性,高浓度Hg和低浓度Cd对0—20cm土壤转化酶表现为抑制作用,而对20-40cm土壤转化酶却表现为激活作用。     

不同花生品种对干旱胁迫的响应

为明确花生抗旱适应性机理, 筛选抗旱品种(系), 在人工控水条件下, 以北方花生产区推广种植的29 个花生品种(系)为试验材料, 对中度土壤水分胁迫下花生植株生长发育状况和光合色素含量等指标进行了研究。结果表明, 不同花生品种(系)对土壤水分胁迫程度和胁迫时间的响应不同, 水分胁迫程度和时间显著影响花生的植株形态、生物量积累和生理指标, 且表现出明显的种间差异。中度土壤水分胁迫明显抑制花生植株地上部生长, 主茎高、地上部生物量显著降低, 且随胁迫时间延长主茎高度降低明显; 至成熟期, 一些品种(系)主茎高和生物量累积胁迫指数降幅达65%~70%。土壤水分胁迫使花生结荚期和饱果期根/冠比、光合色素含量和比叶面积增大, 随胁迫时间延长上升趋势明显; 结荚期的各指标除分枝数和类胡萝卜素外均可作为鉴定品种(系)抗旱性的依据。“冀花4 号”、“花育22 号”、“花育24 号”、“花育20 号”、“花育21 号”、“花育25 号”、“唐科8 号”、“花育17 号”、“花育27 号”等9 个品种具有较强的抗旱性。     

不同品种春小麦对钾素营养的反应

选有代表性的三个春小麦品种,采用砂培和田间实验方法研究不同品种春小麦对钾素营养的反应,根据不同品种小麦在相同和不同供钾水平下植株生物学特性和需钾情况,明确不同品种小麦对钾素营养反应类型.研究发现,优质强筋小麦龙麦26为钾肥敏感型品种,新克旱9为耐低钾品种.     

9个高羊茅品种种子萌发和幼苗生长对锌胁迫的响应

采用液培试验,研究了不同浓度Zn2+(0、75mg·L-1、150mg·L-1)胁迫对9个高羊茅品种种子发芽势、发芽率、幼苗根长、苗高、鲜重、叶绿素含量、丙二醛含量、细胞质膜透性的影响。结果表明,随Zn2+浓度增加,供试品种中"爱瑞3号"的发芽势和"火凤凰"幼苗的鲜重呈先上升后下降趋势,其他品种两指标均呈下降趋势;"红象"、"金娜多"、"宇宙星"、"火凤凰"、"爱瑞3号"等品种种子的发芽率呈先上升后下降的变化趋势,其他4个品种呈下降趋势;9个品种的幼苗根长、苗高、叶绿素含量均呈下降趋势,丙二醛含量和细胞质膜透性均呈上升趋势。采用Delphi法对8项指标进行综合分析显示,75mg·L-1Zn2+胁迫下,耐锌性顺序为"火凤凰""红象""缤狗"、"家园""宇宙星"、"里园2号""麦哲伦""金娜多""爱瑞3号";150mg·L-1Zn2+胁迫下,耐锌性顺序为"火凤凰"、"里园2号""缤狗""金娜多""爱瑞3号""宇宙星""红象""麦哲伦""家园"。因此,在治理Zn2+污染时,要根据污染程度,合理选用高羊茅品种。     

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.     

Response of leguminosae to cadmium exposure

Bush bean and pea plants grown in a sandy substrate and treated daily with nutrient solutions containing either 50 and 125 pM cadmium (Cd), added as cadmium nitrate [Cd(NO₃)2], were analyzed for dry matter production, total Cd content, and extractable Cd. Cadmium depressed dry matter production of both plant species. Bush bean plants accumulated larger amounts of Cd in tissues and displayed lower Cd tolerance than pea plants. The high accumulation of Cd in roots of bush bean does not seem to prevent Cd translocation. Pea plants show a higher exclusion capacity at the root level, suggesting that membrane selectivity rather than apoplastic compartmentation may act as a defence mechanism against Cd toxicity. Gel‐permeation chromatography and voltammetric analyses showed that part of water‐soluble Cd extracted from tissues of pea and bush bean was as free metal ion (Cd²⁺). In addition, Cd into the nutrient solution induced progressively the synthesis of water‐soluble proteins at low molecular weigth in tissues of both plant specie. In root extracts of pea and bush bean, Cd was also associated with “like‐protein”; fraction with apparent molecular weight >30 KDa.     

不同供氮形态下油菜幼苗对盐胁迫的响应

为比较不同供氮形态下油菜对盐胁迫的响应,通过供应铵态氮和硝态氮,探讨盐胁迫对油菜幼苗生物量、 光合作用、 离子含量等的效应。结果表明: 非盐胁迫条件下的硝态氮处理的植株生物量和叶片光合参数均显著高于其它处理; 在盐胁迫条件下,两种供氮形态处理油菜的生长和光合均受到明显抑制,其中铵态氮处理表现的抑制效应较显著,且其光合抑制主要来自气孔限制。在两种供氮条件下,盐胁迫使得植株Na+浓度均显著增加,其中铵态氮处理的叶片和叶柄中Na+浓度的增幅大于硝态氮处理,而其根中Na+浓度则小于硝态氮处理。盐胁迫导致两种供氮形态下整株和叶柄中K+浓度均显著降低,而在根中,则只造成硝态氮处理的K+浓度的显著降低。在整株水平上,盐胁迫下铵态氮处理的K+ 、 Na+的选择性比率（SK,Na）要显著低于硝态氮处理。综上,在盐胁迫条件下,硝态氮处理对K+吸收维持较高的相对选择性是其耐盐性高于铵态氮处理的重要原因。     

镉积累差异水稻品种生长发育对清除NO的响应

[目的]研究一氧化氮(NO)对镉(Cd)胁迫下水稻苗期生理生化及氮代谢响应的调节作用,探讨通过清除NO提高水稻耐Cd能力的措施.[方法]以Cd高积累(TN1)和Cd低积累(春江06)品种为材料,进行了Cd胁迫(40 nmol/L)水培试验.以Cd胁迫营养液为对照,在对照基础上设置添加硝普钠(Cd+SNP)、添加NO清除...     

热胁迫对不同小麦品种灌浆速率的影响

为了给小麦高产稳产和耐热新品种选育提供依据,对北部冬麦区和黄淮冬麦区的12个推广小麦品种在正常及热胁迫下的产量、千粒重及灌浆过程进行了研究。试验于2014—2015年度在河北省辛集马兰农场进行,用大棚升温作为热胁迫处理,在小麦灌浆期对不同品种在正常及热胁迫处理下的灌浆速率进行测定,收获后测定产量和千粒重,并计算热感指数。结果表明,‘中麦175’、‘衡4399’、‘衡4444’、‘CA0816’和‘中麦875’在自然生长及热胁迫处理下有较高的产量。在小麦灌浆中后期的籽粒快增期及缓增期发生的热胁迫会通过影响灌浆速率显著影响小麦的千粒重及产量。根据千粒重热感指数对不同小麦品种的耐热性进行评估,发现‘京冬8号’、‘CA0816’、‘CA1062’、‘中麦875’、‘中麦895’及‘衡4444’的千粒重热感指数1,是耐热性较好的品种;其他品种的千粒重热感指数≥1,是热敏感品种。对不同品种在正常及热胁迫条件下的灌浆速率进行分析,发现热胁迫对不同耐热性品种灌浆速率产生影响的起始时间不同,耐热性好的品种的灌浆速率在灌浆后期才会受到热胁迫的影响,热敏感品种在灌浆中期即受到热胁迫的影响。总之,‘CA0816’、‘中麦875’和‘衡4444’是丰产性和耐热性都较好的品种;‘衡4399’和‘中麦175’的千粒重热感指数一般,但产量在自然生长及热胁迫下均较高;‘京冬8号’耐热性好,丰产性略差。以上品种均可作为优异的耐热资源在育种中加以利用,在育种实践中需联合使用品种的产量数据和千粒重热感指数来评估该品种在耐热性育种中的价值。     

不同价态硒缓解小油菜镉胁迫的生理机制

【目的】 硒有利于提高植物对环境胁迫的抗性,缓解植物受到的非生物胁迫。研究不同价态硒对小油菜缓解重金属镉胁迫的影响,可为治理农田土壤重金属镉污染提供参考。 【方法】 采用盆栽试验,选取三种价态硒,分别为硒代甲硫氨酸 Se (–2)、亚硒酸钠 Se (+4) 和硒酸钠 Se (+6),硒浓度均为 1 mg/kg,设置镉胁迫浓度 0、低浓度镉 (2 mg/kg) 和高浓度镉 (5 mg/kg),共计 12 个处理,采用原子吸收光谱法测定植物的镉含量,分析调查了对小油菜生长及生理特性的影响。 【结果】 未加外源镉时,与对照 (CK₀) 相比,各价态 Se 均能显著促进小油菜生长,且 Se (–2) 处理对小油菜生物量、株高、根长的促进效果优于无机硒 Se (+4) 和 Se (+6) 处理;低浓度镉胁迫下,与对照 (CK₂) 相比,经 Se (–2) 和 Se (+4) 处理后,小油菜地上部镉含量分别降低 13% 和 5%,而 Se (+6) 处理却增加了 25%;在高镉胁迫下,与对照 (CK₅) 相比,经 Se (–2) 和 Se (+4) 处理后,小油菜根部及地上部镉含量降幅可达 13%～41%,而 Se (+6) 处理后,小油菜根部及地上部镉含量分别增加了 38% 和 17%。当存在镉胁迫时,施用 Se (–2) 和 Se (+4) 处理可有效提高植物体内超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 和过氧化氢酶 (CAT) 等酶的活性,增加小油菜叶片内抗坏血酸 (AsA) 和还原型谷胱甘肽 (GSH) 的含量,但Se (+6) 降低了其抗氧化酶的活性,减少了小油菜叶片中 AsA、GSH 的含量。 【结论】 在镉胁迫下,Se (–2) 在促进小油菜生长、抑制镉在小油菜体内的积累及增强小油菜生理特性方面的作用均优于 Se (+4) 和 Se (+6)。因此,Se (–2) 处理最能有效缓解小油菜镉胁迫,Se (+4) 次之,Se (+6) 却增加了镉对小油菜的胁迫作用。