超积累植物美洲商陆根中锰的累积与解毒

美洲商陆(Phytolacca am ericanaL·,pokeweed),为商陆科多年生草本植物,因其生长适应性强,生长速度快,特别是其生物量大,具有潜在的土壤重金属污染植物修复应用前景,成为近年来颇受关注的重金属超积累植物[1-4]。关于美洲商陆重金属超积累与耐受机制,是当前环境科学与生物科学领域内的一大研究热点[5-10]。相关研究业已报道了美洲商陆对锰及镉的吸收与累积[2-4],但其重金属耐受机制仍不是十分清楚。通常,对于重金属超积累植物的研究,研究者多将植物分为地上部(茎、叶)与地下部(根),并以地上部为重点关注对象。然而,植物对重金属具有耐受或超累积能力,其根必然发挥着重要作用。     

CO2浓度升高对美洲商陆富积铯及其根际微生物特征的影响

在开顶式气室(OTC)中采用盆栽试验研究了不同Cs污染浓度(0、100、300、500、1000mg/kg)下,CO2浓度(860μl/L)对美洲商陆(Phytolacca americana Linn.)生物量、Cs富集量及根际土壤微生物的影响。结果表明,与正常CO2浓度相比,CO2浓度升高显著增加美洲商陆地上、地下部分的生物量,其增幅分别为3%~30%和6%~56%;也显著提高了美洲商陆地上、地下部分Cs的含量,最大增幅分别为41%和60%。同时,CO2浓度升高还显著增加美洲商陆根际土壤中细菌、放线菌、真菌的数量,其增幅分别为19%~32%、41%~21%、25%~58%。同一CO2浓度条件下,根际土壤微生物总量与美洲商陆总生物量之间存在显著的相关性。植物生物量、Cs吸收量以及根际土壤微生物量增加,意味着CO2浓度升高有利于利用美洲商陆修复Cs污染土壤。     

铁锰氧化矿物添加对土壤镉有效态及生物效应的影响

利用铁锰氧化矿物对土壤中镉的吸附特性,研究了镉污染的土壤中施加铁锰氧化矿物后对土壤中镉的有效态及植物有效性的影响,结果表明：在土壤中添加铁锰氧化矿物后,土壤中镉的有效态含量明显降低;铁锰氧化矿物对土壤中镉的吸附在十天左右达到平衡;在相同的加入量,软锰矿比针铁矿的吸附效果好;利用数量化理论预测法,建立了氧化矿物加入量和土壤中镉含量及理化性质之间关系的预测模型,预测精度较好;通过温室土培试验,几种植物添加铁锰氧化矿物后镉的总量明显降低,证明添加铁锰氧化矿物可以明显降低土壤中镉的生物有效性。     

铜、镉、砷单一及其复合污染对浮萍的毒性效应

通过实验室水培试验研究不同浓度处理水平下Cu、Cd、As单一及其复合污染对紫背浮萍叶绿素和丙二醛浓度的影响结果表明,同一浓度处理水平下,单一重金属污染对浮萍叶绿素的生态毒性效应为Cd>Cu>As,对丙二醛的生态毒性效应为Cd≈As>Cu。与单一污染相比,As Cd和Cu Cd复合污染对浮萍叶绿素毒性增强,表现为协同作用,加强了对浮萍叶细胞的伤害;而As Cu和As Cu Cd复合污染对叶绿素联合毒性作用趋向于毒性减少的拮抗作用。复合污染对浮萍丙二醛的生态毒性效应情况则较复杂,除As Cd外其余3种复合污染组合对浮萍细胞膜均有一定增透作用。     

Cd、Pb单一及复合污染对花叶冷水花生长的影响及其积累特性研究

以盆栽花叶冷水花为试验材料,用不同浓度的Cd、Pb单一及其复合处理,研究植物的生长变化及其体内Cd、Pb的积累和迁移。结果表明,随着Cd、Pb单一处理浓度的升高,花叶冷水花地上部和根部的干重以及根系耐性指数都表现为先增加后降低;Cd-Pb复合处理各浓度下,生物量均小于对照,根系耐性指数也逐渐变小。在3种处理条件下,花叶冷水花的叶、茎、根对Cd、Pb的吸收都表现为随着处理浓度的升高而上升的趋势,重金属在根内的积累量大于茎和叶;复合处理时,叶、茎、根对Cd、Pb的吸收量相比同水平单一处理时都有不同程度的提高,且地上部Pb迁移总量增幅较大,说明花叶冷水花对修复重金属复合污染的土壤具有一定潜力。     

美洲商陆抗病毒蛋白真核表达载体的构建及在毕赤酵母中的表达

摘要：从美洲商陆（Phytolacca americana）叶片中通过异硫氰酸胍法提取出了总RNA,经RT-PCR扩增出缺失突变型抗病毒蛋白PAP基因,将该基因克隆于分泌型真核表达载体pPIC9K,然后导入毕赤酵母(Pachia pastoris )菌株GS115细胞。在甲醇的诱导下,经过酵母高密度发酵进行PAP的表达,经SDS-PAGE分析。结果表明,在培养基上清液中含有一明显的特异性蛋白条带,大小为34 kD,经Western-blotting分析,该蛋白与法国PAP抗血清有特异性反应,体外活性检测表明该蛋白对病毒的侵染性具有高度的抑制性,表明该基因在毕赤酵母GS115中得到了表达。     

外源亚精胺对受重金属污染的城市污泥植物修复的影响

研究外施浓度为1mmol/L的亚精胺（spd）对美洲商陆修复受重金属污染城市污泥的影响。结果表明,外施spd能使美洲商陆根系生长及其生物量均增加1.5倍以上;同时能增加叶绿素a的含量和叶绿素总量,减少叶绿素的流失。外施1mmol/L spd还能明显促进美洲商陆各器官对城市污泥中Cd、Hg重金属的吸收、转运和富集,但对Cu和Zn的吸收差异不明显。上述结果表明,spd增强了美洲商陆对Cd、Hg污染的城市污泥的修复作用,并在一定程度上缓解了城市污泥中Cd2＋、Hg2＋对美洲商陆的毒害作用。     

Cu与模拟酸雨复合污染对酸模生理生化特性的影响

采用盆栽方法研究了Cu(0～1 500 mg/kg)和酸雨(pH为2.5～5.6)复合污染对酸模(Rumex aceto-saL.)生理生化特性的影响。结果表明,随着土壤Cu浓度和酸雨强度的增加,酸模的生物量和叶绿素含量逐渐下降;酸模根和地上部Cu的积累量都随土壤Cu浓度的增大而增加,分布规律为根茎叶,且酸雨能促进酸模对Cu的吸收;酸模叶中丙二醛含量(MDA)随Cu含量和酸雨强度的增大而增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性分别在Cu浓度为6 000 mg/kg和10 000 mg/kg范围内呈现上升趋势,表现出较强的适应能力,在高Cu浓度范围内酶活性下降,且酸雨能促进MDA含量和抗氧化酶活性的变化。从生理生化指标的反应可以看出,酸模对Cu和酸雨有很强的耐受能力,在酸雨地区Cu污染土壤的修复中具有很好的应用潜力。     

淹水还原条件下红壤中葡萄糖及腐殖酸对铁锰形态的影响

通过设置不同的葡萄糖/腐殖酸配比模拟还原性土壤体系,考察长期(约74 d)淹水培养过程中铁锰元素在土壤溶液/矿物相中的分布形态演变。结果表明:在淹水培养初期,葡萄糖的添加可以促进铁锰离子的还原溶出,同时土壤中可交换态和酸可提取态铁、以及可交换态锰的含量也会随之增加;而腐殖酸的添加则会促进土壤中可氧化态铁/锰含量的升高。随着培养时间的增加,铁锰离子浓度及各个土壤提取形态的铁锰含量大多呈现降低趋势,铁锰元素逐渐转化成提取性更低的矿物形态。因此,淹水环境中铁锰还原溶出-分布形态演变受到土壤中有机物质种类和含量的显著影响,呈现出不同的金属移动性和生物有效性。     

Cd Pb Cu Zn As复合污染对水稻的影响

应用田间试验和盆栽试验,研究Ｃｄ、Ｐｂ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ａｓ复合污染在草甸棕壤上对水稻产量及元素含量的影响。结果表明,在接近土壤环境标准低浓度水平下,水稻发育正常,减产幅度〈１０％,但土壤Ｃｄ,Ｐｂ临界值下降,籽实中Ｃｄ,Ｐｂ,Ｚｎ吸收系数提高,Ｃｄ,Ｐｂ含量超标,低剂量对Ｃｄ超标３７．５％,高剂量时超标１００％,增加了对人体健康潜在危险。主要原因在于５元素间存在协同作用Ｐｂ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ａｓ的存在增     

水蓼、小飞蓬、杠板归和美洲商陆对锰毒的生理响应

采用水培试验,研究了不同的锰营养水平下,水蓼、小飞蓬、杠板归和美洲商陆的生理响应,通过丙二醛含量（MDA）、质膜透性（MP）、根系活力（RA）、可溶性糖含量（SS）、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量等指标的分析比较,来揭示它们的耐锰性差异。结果表明,锰对4种植物的生理特性都有明显的影响。在高浓度锰处理下（16000μm ol/L）,4种植物的质膜透性极显著升高（p〈0.01）,根系活力明显降低（p〈0.05）,地上部锰含量极显著增加（p〈0.01）,除美洲商陆外的其他3种植物的丙二醛含量明显上升（p〈0.05）,其中小飞蓬的变化幅度最大,美洲商陆的变化幅度最小。水蓼、杠板归、美洲商陆的可溶性糖及叶绿素总量维持在一定水平,与对照相比无极显著差异（p〉0.01）。植物通过维持较低的质膜透性和丙二醛含量、较高的根系活力、稳定的可溶性糖及叶绿素含量来增强耐锰性,研究发现,美洲商陆的耐锰性最强,水蓼和杠板归的耐锰性较强,小飞蓬的耐锰性最差,并且发现水蓼和杠板归均已达到锰超富集植物的标准。     

商陆营养器官解剖结构与非贮藏蛋白质组织化学定位

美洲商陆(Phytolacca americana L.)是一种多年生草本植物.美洲商陆抗病毒蛋白(PAP)是从这种植物不同器官分离提纯的一种碱性核糖体失活蛋白,该蛋白具有一种潜在的能阻碍病毒传播的因子,对多种动、植物病毒具有广谱抗性.研究表明,PAPs不但能够对7个植物病毒属的成员具有抑制作用(Lodge et al.,1993),而且对真菌、细菌及人类免疫缺陷型病毒(HIV)等都具有一定的抑制效果(Aron and Inin,1980).赵玉等(2005)通过缺失突变的方法,克隆了2个缺失型PAP基因,并在大肠杆菌中得到了相应表达.陈定虎等(2003)通过缺失的方法获得了N-端和C-端皆缺失的PAP基因,对其进行了原核表达,并在毕赤酵母中分泌了无寄主毒性的PAP蛋白.研究美洲商陆不同营养器官结构与蛋白质贮存场所,对进一步开发与合理利用美洲商陆植物资源具有一定的实践意义.     

Cd-Pb复合污染在土壤-烟草系统中生态效应的研究

通过盆栽实验研究了复合污染对烟草生长的影响,以及重金属复合污染物在土壤-烟草系统中迁移、累积规律。结果表明:元素交互作用特别是Cd、Pb两元素复合作用影响了烟草的正常生长发育,株高比对照减少了17.70 cm,达到极显著性水平(p<0.01),烟草减产38.44%,而五元复合污染对烟草的生长影响很小。Cd元素在H5不同处理重金属处理的烟草叶部累积的浓度大小顺序为:五元素>两元素>单元素,而对Pb元素则表现为:单元素>两元素>五元素,特征刚好与Cd元素相反。元素交互作用时,Pb元素的存在促进了烟草对Cd元素的吸收,而Cd元素却抑制了烟草对Pb元素的吸收;Cd、Pb元素大部分集中于烟草的茎叶,尤其是Cd元素比Pb元素更易向地上部迁移。     

乐果与Cd2＋复合污染对土壤微生物生态效应研究

土壤微生物数量及土壤酶活性是描述土壤的重要生物学指标。在实验室控制条件下,研究了农药乐果、Cd2＋单一污染及乐果与Cd2＋复合污染对土壤3大类群微生物数量和主要土壤酶活性的影响。结果表明,Cd2＋和乐果复合处理对土壤中微生物生长存在着明显的拮抗作用,复合抑制效应顺序为放线菌〉真菌〉细菌;而对土壤酶活性均有明显的协同作用,复合抑制效应顺序为蛋白酶〉蔗糖酶〉脲酶。单一污染时,100mg·kg-1乐果的处理可不同程度地抑制这些生物学指标,其中对土壤微生物数量的抑制效应顺序为真菌〉放线菌〉细菌,对土壤酶活性的抑制效应顺序与乐果和Cd2＋复合污染顺序一致;50mg·kg-1浓度的乐果对这些指标几乎无影响。     

高氯酸盐与铬复合污染对水稻幼苗生长的影响

通过营养液沙培盆栽试验,研究了水稻幼苗的根长、株高和鲜重对高氯酸盐（ClO4^-）、六价铬（Cr^6＋）及其复合污染（ClO4^-＋Cr^6＋）胁迫的响应。结果表明,随着污染物处理浓度的提高,ClO4^-、Cr^6＋和ClO4^-＋Cr^6＋对水稻幼苗主要生长指标根长、株高和鲜重的抑制作用越明显,呈现出明显的浓度-效应关系;在同一浓度下,ClO4^-、Cr^6＋和ClO4^-＋Cr^6＋对水稻幼苗根长、株高和鲜重的抑制率呈明显的时间-效应关系,处理时间越长,抑制率越高;复合污染对水稻生长的抑制效应大于其中任一污染物在同浓度条件下的单一污染的影响,且随着浓度和时间的增加,抑制作用也越明显;复合污染对水稻幼苗生长的交互作用类型因处理时间和浓度组合的不同而更趋复杂。     

丁草胺和毒死蜱复合污染对稻田土壤细菌群落多样性的影响

采用PCR—RFLP法研究了丁草胺和毒死蜱复合污染对土壤细菌多样性的影响。应用试剂盒提取土壤样品总DNA,以细菌的16SrDNA通用引物27F／1492R扩增16SrDNA片段,将扩增产物与T－载体酶连,转化大肠杆菌,建立16SrDNA克隆文库。阳性克隆子用限制性内切酶HhaI-RsaI消化,获得酶切指纹图。结果表明,通过双酶切分型,对照产生带型最多,有70种类型,其余处理OTU种类均比对照有所减少,分别减少了10、30和41种。在不同处理中其多样性存在差异。对照土壤环境中细菌种类最丰富,多样性最高,且基因型中无明显的优势类群,说明农药的外源喷施会引起土壤细菌多样性降低。处理Ⅲ的Shannon—Wiener指数、Simpson指数和丰富度都低于单一农药的处理,而均匀度非常高,说明这2种农药的复合施用对一些细菌的丧失会起协同作用,造成某些土壤细菌的富集。     

土霉素污染对土壤生物学性质影响的初步研究

为了解随粪肥进入农田中的土霉素对土壤生物化学性质产生的可能影响,采用实验模拟方法研究了土霉素污染对土壤微生物生物量碳、土壤酶活性及微生物组成的影响。结果表明,土霉素污染对土壤细菌、放线菌数量和微生物总量均有一定的抑制作用,随土霉素污染程度的提高抑制作用也有所增强;但土霉素污染对真菌的作用较为复杂,一般是低浓度时有促进作用,高浓度时有抑制作用。低量土霉素污染对土壤脲酶和中性磷酸酶活性均无明显的影响,但高量的土霉素污染对土壤脲酶活性起抑制作用。土霉素对土壤微生物生物量碳的影响因土壤类型、土霉素加入量和培养时间不同有所差异。土霉素污染对土壤生物化学性质的影响主要发生在土霉素进入土壤的初期,随着时间的增加,影响逐渐减弱和消失;     

Combined Effect of Short-Term Water Deficit Stress and Aluminum Toxicity on Citrate Secretion from Soybean Roots

Abstract

In order to investigate the combined effect of drought stress and aluminum (Al) toxicity on citrate exudation in soybean, hydroponic cultivation with addition of Al and PEG-6000 was conducted to simulate Al-toxic dry soil. Results showed that 2-day exposure of soybeans to 5.5% (w/v) PEG-6000 or 100 µM AlCl₃ mainly hindered root growth, while combined exposure to PEG and Al (PEG/Al) reduced both root and shoot growth. Photosynthetic rate of first trifoliolate for the Al-tolerant genotype PI 416937 (PI) was not affected by imposition of 5.5% PEG/100 µM AlCl₃ (38–40 h), whereas photosynthetic rate for the Al-sensitive genotype YC was significantly reduced. Based on root fresh weight, Al-induced citrate exudation in the roots of soybean genotypes recovered from pre-treatment with 5.5 or 9% PEG was not altered, but was increased in the plants pretreated with 7% PEG without recovery. After 2 days of recovery from 2-day combined exposure to 5.5% PEG/100 µM AlCl₃, the Al-tolerant PI exuded more citrate than its control, but the Al-sensitive YC exuded significantly less citrate than its corresponding control. Split root experiment revealed that Al-induced citrate exudation in one half of the root system was significantly reduced by exposing the other half of the root system to 0.5 mM CaCl₂ solution containing 9% PEG or 9% PEG/50 µM AlCl₃. However, organic acid secretion was not observed in the half of the root system in the Ca solution when the other part of the root system was exposed to the Ca solution containing 50 µM AlCl₃, 9% PEG or 9% PEG/50 µM AlCl₃. This suggests that no Al- or drought-induced signals such as ABA are involved in the citrate secretion in soybean.     

土壤锌 镉单一及复合污染对蚯蚓金属硫蛋白含量的影响

蚯蚓金属硫蛋白（MT）是指示土壤污染程度的生物标志物。为揭示土壤镉（Cd）、锌（Zn）污染的生态效应,采用土壤染毒法,研究了Cd、Zn单一与复合污染对赤子爱胜蚓体内金属硫蛋白（MT）含量的影响。结果表明,无论是单一还是复合污染,Cd都明显诱导了蚯蚓MT的合成,随着Cd胁迫浓度和时间的增加,蚯蚓MT的含量均显著上升。与Cd相比,单一Zn污染对MT的影响要小得多,胁迫28 d后MT含量才有升高。Cd、Zn复合污染的效应在不同的Cd、Zn浓度组合下存在较大差异,同时也与暴露时间密切相关。当Cd处理为100 mg·kg^-1时,Zn完全表现为拮抗作用;而在300 mg·kg^-1 Cd胁迫浓度下,Cd、Zn复合对MT的影响随Zn浓度和暴露时间变化而出现不同的效应：当Zn为100 mg·kg^-1时,MT表现出协同-拮抗-无影响的趋势,而在500 mg·kg^-1的Zn处理下,MT含量在28 d后显著下降。研究结果显示,蚯蚓MT是指示土壤Cd污染的有效指标,而Zn在一定程度上能缓解Cd对蚯蚓的毒害作用。     

DBP和Cd复合污染对油菜的毒性作用研究

通过盆栽试验,研究了不同浓度的DBP(0,5,10,20,30,50,100mg/kg)和Cd(5mg/kg)复合污染对油菜抗氧化酶系统(SOD、CAT、POD)活性、MDA含量、游离脯氨酸含量和可溶性蛋白含量的影响。结果表明,随着DBP浓度的升高,油菜抗氧化酶系统活性、游离脯氨酸及可溶性蛋白含量均呈先升高后降低的趋势;当DBP浓度为5,10mg/kg时,SOD和CAT活性比对照组显著提高,在一定程度上减轻了油菜受到的毒害作用;当DBP浓度为50,100mg/kg时,SOD和POD活性、游离脯氨酸及可溶性蛋白含量与对照组比均显著降低,说明高浓度的DBP可能进一步加剧了油菜受到的毒害作用;随着DBP浓度的升高,油菜MDA含量也逐渐升高,并与对照组比差异显著,说明其细胞膜脂质过氧化作用逐渐加重。