钙对盐胁迫下水稻幼苗抗氧化酶活性和膜脂过氧化作用的影响

研究了外源Ca2 对盐胁迫下耐盐性不同的两个水稻品种(武育粳3号和IR36)几种抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响。结果表明:适量的Ca2 供应能有效提高水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,使之维持在较高的水平上,并降低了丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性。此外,外源Ca2 还增加了抗坏血酸(AsA)的含量,增强了水稻幼苗的根系活力。这表明适量的外源Ca2 供应提高水稻耐盐性的原因之一,在于其增强了植株的活性氧清除能力以及对细胞膜的稳定作用。     

水分条件对豌豆保护酶活性及膜脂过氧化的影响

为探讨不同水分条件对豌豆保护酶系统和膜脂过氧化的影响,采用盆栽人工控水试验方法,模拟干旱胁迫及复水条件,研究了不同水分处理对花荚期豌豆叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性以及过氧化产物丙二醛(MDA)含量和脂膜相对透性(RC)的影响,并对花荚期豌豆抗氧化能力进行了综合评价.结果表明:不同程度干旱胁迫历时5 d时并未影响豌豆叶片SOD、CAT活性,但有明显的滞后效应.重度干旱胁迫历时10 d可显著降低豌豆叶片SOD、CAT活性,显著提高MDA含量.不同程度的干旱胁迫均导致豌豆叶片POD活性提高,膜脂相对透性加大.复水可对干旱胁迫所造成的CAT、POD活性变化产生显著补偿作用,对SOD活性变化产生超补偿作用.同时,可显著降低MDA含量和脂膜相对透性;干旱胁迫历时10 d内和复水历时10 d内,豌豆有较强的抗氧化能力,仅在重度胁迫10 d后复水历时达到10 d时抗氧化能力趋弱.     

盐碱胁迫对香樟幼苗根际土壤酶活性的影响

以2年生盆栽香樟幼苗为材料,分别施用0、50、100、200 mmol/L的Na2CO3和Na HCO3(1︰1)混合溶液,研究盐碱胁迫对香樟幼苗根际土壤酶活性的影响。结果表明:随着盐碱胁迫时间的延长,各处理土壤p H不断上升,且随盐碱处理浓度越高,p H越大;对照的脲酶活性呈不断上升的趋势,盐碱胁迫处理的脲酶活性呈先升后降的趋势,盐碱处理浓度越高,土壤脲酶活性越小;过氧化氢酶活性呈不断上升的趋势,盐碱处理浓度越高,过氧化氢酶活性越大;土壤蔗糖酶活性呈先升后降的趋势,盐碱处理浓度越高,土壤蔗糖酶活性越小;轻度(0~50 mmol/L)盐碱胁迫程度促进碱性磷酸酶活性,而重度盐碱(50~200 mmol/L)胁迫抑制碱性磷酸酶活性;0 mmol/L处理的蛋白酶活性不断上升,而盐碱胁迫抑制蛋白酶活性。盐碱胁迫影响了土壤中有效养分的转化。     

镉胁迫下不同生态型富集植物混种樱桃幼苗对土壤酶活性的影响

[目的]研究镉胁迫条件下,两种生态型(矿山和农田)富集植物与樱桃幼苗混种对土壤酶活性的影响,为镉污染区樱桃科学生产提供参考。[方法]将甜心樱桃和那翁樱桃幼苗分别与两种生态型的镉富集植物小飞蓬、龙葵、马唐混种,测定土壤过氧化氢酶、土壤脲酶和土壤蔗糖酶活性。[结果]甜心樱桃混种矿山生态型马唐的土壤过氧化氢酶和土壤脲酶活性均最高,分别较甜心樱桃单种提高了41.07%和57.53%。那翁樱桃混种农田生态型小飞蓬的土壤过氧化氢酶活性最高,混种矿山生态型马唐的土壤脲酶活性最高。樱桃幼苗混种两种生态型富集植物后,只有甜心樱桃混种农田生态型小飞蓬、那翁樱桃混种矿山生态型马唐、那翁樱桃混种农田生态型马唐提高了土壤蔗糖酶活性。[结论]镉胁迫条件下,与樱桃混种以提高土壤酶活性的首选材料是矿山生态型马唐,其次为农田生态型小飞蓬。     

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。     

海藻酸钠寡糖提高水稻幼苗对镉胁迫的抗性

通过水培试验,研究了海藻酸钠寡糖对水稻镉(Cd)毒害的缓解效果,并从Cd的吸收分布、非蛋白巯基(NPT)含量和抗氧化酶活性等方面,初步探讨了其可能的生理机制。结果表明,海藻酸钠寡糖预处理一定程度上可缓解水稻Cd毒害,其中20 mg/L处理的效果较明显,表现为促进了幼苗生长,提高了光合色素含量。进一步分析显示,海藻酸钠寡糖处理的水稻地上部和地下部Cd含量及转移效率均显著降低,Cd在根部细胞壁中的含量及所占比例则显著增加,叶片和根中NPT含量也分别提高了23.5%和14.9%,植物螯合肽(PCs)含量分别增加28.0%和15.0%,抗氧化酶活性和脯氨酸含量也有不同程度提高,丙二醛含量显著下降27.1%。这些结果初步说明细胞壁固持、巯基分子螯合和抗氧化系统均参与了海藻酸钠寡糖对水稻Cd毒害的缓解。     

镉胁迫对荻生长、镉富集和土壤酶活性的影响

采用盆栽土培法,从播种开始培育132d后,研究0,3,6,9mg/kg镉胁迫对荻的生长、镉富集与分布和土壤酶活性的影响。结果表明:荻耐性指数随处理浓度的增加先上升后下降,镉浓度≤6mg/kg时,促进荻生长,镉浓度为9mg/kg时,抑制荻生长。叶绿素、丙二醛和可溶性糖含量均随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值;类胡萝卜素含量为先降低后升高,在6mg/kg时达最小值。荻根部铜、锌和铁含量均随处理浓度的增加而升高,地上部铜和铁含量先降低后升高,而锌含量持续降低。根部和地上部镉含量随镉处理浓度增加呈线性增加趋势,且根部镉含量均高于地上部;不同浓度镉处理荻根部富集系数均大于1,但地上部富集系数和转运系数均小于1;根部镉积累量随处理浓度的增加先升高后降低,在镉浓度为6mg/kg时达到最大值,地上部镉积累量持续升高,荻体内镉主要分布在根部。镉处理组的土壤脲酶和过氧化氢酶活性与对照相比总体无显著差异(P0.05),镉浓度为6mg/kg和9mg/kg对土壤脲酶活性有一定促进作用,但会抑制过氧化氢酶活性,根际土壤酶活性总体高于非根际土壤酶。研究表明,荻对镉有较强的耐性,且根部对镉有较强的富集能力,因此,荻在土壤镉污染稳定化修复方面具有一定的应用潜力。     

镉对水稻幼苗根系细胞膜电位和膜透性的影响

镉（Cd）对膜透性、跨膜电势差等膜性质所产生的直接影响是造成Cd胁迫下植物对营养元素吸收异常的重要原因。以对Cd2＋敏感性不同的两个水稻品种（淮稻11号和扬稻6号）作为试验材料,采用玻璃微电极技术原位考察了水稻幼苗根细胞膜电位对Cd2＋胁迫的响应,同时分析了Cd2＋对水稻根系细胞膜透性的影响。结果表明,Cd2＋可使根表皮细胞膜电位在短时间内发生明显的去极化,去极化程度随Cd2＋浓度提高而增加;相同浓度Cd2＋所诱导的膜电位去极化程度与水稻品种有关,扬稻6号幼苗根系膜电位的去极化程度明显高于淮稻11号;在迅速的去极化之后,随后的30 min内是否发生复极化与水稻品种和Cd2＋浓度有关;就更长时间（0-12 h）来看,膜电位在经过了去极化阶段后仍有缓慢的恢复,淮稻11号在1.0 mmo1·L-1 Cd2＋处理6 h后已接近初始的膜电位值,而扬稻6号在处理12 h后仍不能恢复到处理前的水平;Cd2＋处理增大了水稻根细胞膜透性,且扬稻6号比淮稻11号膜透性增加的程度要大。     

过量表达pAPX基因提高水稻对镉胁迫的耐性

研究了编码大麦pAPX的基因HvAPXI导入水稻并过量表达后，转pAPX水稻在镉胁迫下的生长状况、生理指标及镉含量。结果发现，由于pAPX基因的过量表达，转基因植株的根系伸长量、生物量、叶绿素含量以及APX活性都明显高于野生型植株。与野生型植株相比，转基因水稻对镉胁迫具有明显的耐性。伴随对镉胁迫耐性的提高，转pAPX水稻对镉的累积量也同时提高。     

富硅稻壳灰施用对土壤镉活性和不同品种水稻镉积累的影响

施硅（Si）可以有效减少水稻镉（Cd）积累,但稻壳灰（rice hull ash,RHA）作为一种广泛易得的富Si材料能否减控水稻Cd积累尚未清楚。为探究RHA对水稻Cd积累的影响,寻找一种可应用到田间的低成本富Si控Cd材料,该试验按土壤质量比分别添加0.2%、1.0%、4.0%的RHA,种植湘晚籼（低Cd积累品种）和玉针香（高Cd积累品种）两种水稻,探究RHA对两个水稻品种Cd积累的影响。结果显示,施加RHA提高了土壤Cd活性,促使铁锰氧化物结合态Cd向可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd转换。RHA对水稻Cd积累的影响因水稻品种而异,施加RHA可抑制湘晚籼体内Cd转运,使秸秆Cd含量降低25%～44%,由白根至秸秆、节点I至节间I、节点I至旗叶的转移系数分别降低42%～48%、2%～55%、30%～70%;RHA对玉针香吸收与转运Cd则无抑制作用。该研究结果揭示了RHA对水稻Cd积累的差异影响,为减控水稻Cd吸收提供了一种低成本的富Si材料。     

高温和CO2浓度倍增对华北落叶松幼苗抗氧化酶及脂质过氧化的影响

在35℃高温和CO2浓度700μmol/mol的人工模拟复合处理下,研究了华北落叶松幼苗抗氧化酶活性及膜脂过氧化的变化。结果表明,高温胁迫下华北落叶松幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈下降趋势,而在CO2倍增和其与温度复合胁迫下上述酶活性增强;丙二醛(MDA)含量在高温胁迫下提高,在CO2倍增及与温度复合胁迫下降低。表明CO2倍增可以通过提高体内抗氧化酶活性,有效地提高华北落叶松幼苗对高温胁迫的防御能力。     

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。     

水分胁迫对水稻幼苗氮素同化酶及光合特性的影响

用不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱处理,以探明水分胁迫对4 叶期的扬稻6号（籼稻）幼苗氮素形态、氮代谢关键酶以及对光合特性的影响。结果表明,轻度水分胁迫（PEG5％、水势-0.05 MPa）不影响氨基酸态氮、可溶性蛋白含量以及硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）活性;但对硝态氮的吸收和积累有一定刺激作用,并显著降低幼苗净光合速率和干物质累积。相关分析表明,光合速率的降低对茎叶干物质累积的影响明显大于水稻体内通过代谢抵御外界不良环境的正面效应,导致茎叶干物质积累降低。当高水分胁迫强度（PEG10％、水势-0.15 MPa）,不同氮素形态的含量、氮代谢关键酶以及光合速率显著降低;而且根器官对水分胁迫的敏感程度明显大于叶片。表明水稻幼苗中不同氮素形态的含量、氮代谢关键酶以及光合速率与水分胁迫强度密切相关。     

Exogenous silicon alleviates cadmium toxicity in rice seedlings in relation to Cd distribution and ultrastructure changes

Journal of Soils and Sediments - Silicon (Si) has inhibitory effects on cadmium (Cd) toxicity in rice, but the effects of Si-containing materials on the chemical properties of hydroponic media have...     

高温胁迫下水稻氨基酸态氮与铵态氮营养效应研究

在高温胁迫无菌砂培条件下对无机氮 (硫酸铵 )、有机氮 (甘氨酸 ,谷氨酸和赖氨酸 )和缺氮 (对照 )培养的水稻植株干物重、总氮量及其根、叶谷草转氨酶 (GOT)和谷丙转氨酶 (GPT)活性作了研究。结果表明 ,有机、无机氮均被水稻吸收 ,且吸收量相当。低浓度无机氮 (N 10mg/L)或有机氮培养 2 0d后的水稻植株总氮量比对照的高 50%以上 ;无机氮培养的植株干物重显著低于有机氮培养和对照 ,表明植株受NH4+毒害。培养 15d后 ,多数有机氮培养的植株根或叶GOT或GPT活性显著高于对照 ,但根、叶间有较大差别 ;而无机氮培养的植株根GOT及根、叶GPT活性是对照的 2倍或以上。高浓度无机氮 (N 500mg/L)处理 6h后稻株根、叶GPT活性分别是对照的2.5和4倍 ,而高浓度甘氨酸 ,谷氨酸和赖氨酸态氮 (N 500mg /L)处理 6h后 ,根、叶GPT活性分别是对照的 5.7、9.4、1.9倍及1.8、2.3、1.4倍。     

锌离子活度对水稻幼苗锌吸收分配的影响及基因型差异

采用卜HEDTA螯合缓冲营养液,在4个锌水平(pZn2+即-log[Zn2+])分别为11.4、11.0、10.3和9.7下对锌营养效率不同的4个水稻基因型[IR8192、IR26、BY(碧玉早糯)、Z921(浙农921)]进行营养液培养试验,研究水稻幼苗对Zn吸收、转运和利用规律。结果表明,随着锌离子活度下降,各水稻基因型的锌累积量下降,锌从地下部向地上部的转运率提高,锌利用效率提高,且各基因型间差异显著。在锌离子活度较低时,耐低锌基因型(IR8192)锌养分利用效率和提高养分利用率的能力要远远高于锌敏感基因型IR26和子粒富锌基因型BY;在锌离子活度较高时,水稻子粒富锌基因型BY有较强的锌富集能力,具有较高的秧苗锌累积量,这可能是其子粒富锌的主要机理之一;利用苗期营养性状筛选子粒富锌水稻基因型效果可能较好。     

Enantiomeric resolution and growth-retardant activity in rice seedlings of uniconazole

The increasing application of chiral pesticides has enhanced interest in their enantioselectivity. However, little relevant information is currently available for enantioselective activity of chiral plant growth regulators. In an attempt to screen active enantiomers of uniconazole, this work investigated enantiomeric separation and the enantioselective effect of uniconazole on the growth of rice seedlings and cyanobacteria. Baseline resolution of uniconazole enantiomers was achieved on a Chiralpak AD column by chiral high-performance liquid chromatography (HPLC). The relationship among circular dichroism (CD), optical rotation (OR), and absolute configuration was successfully established by coupling of CD and OR detection. The t test at the 95% level of confidence indicated significant differences between the enantiomers in their retardant activity toward growth of rice seedlings and stimulation effect on growth of cyanobacteria, the natural biofertilizers in rice paddy fields. The S-(+)-enantiomer was more active than the R-(-)-enantiomer in retarding growth of rice seedlings and stimulating growth of Microcystis aeruginosa . This special enantiomeric selectivity was further elucidated by probing the binding mode of enantiomers to gibberellin (GA) 20-oxidase by molecular docking. The S-(+)-enantiomer was found to bind tightly with GA 20-oxidase. The results suggested that the S-(+)-enantiomer instead of a racemate of uniconazole should be used to improve rice seedling quality.     

Antioxidant enzymes and DPPH-radical scavenging activity in chilled and heat-shocked rice (Oryza sativa L.) seedlings radicles.

Chilling whole rice seedlings at 5 degrees C significantly increased the time needed to recover linear growth and reduced the subsequent linear rate of radicle growth. Subjecting nonchilled seedlings to a 45 degrees C heat shock for up to 20 min did not alter subsequent growth, whereas a 3 min heat shock was optimal in reducing growth inhibition caused by 2 days of chilling. The activity of five antioxidant enzymes [superoxide dismutase (EC 1.15.1.1), catalase (CAT; EC 1.11.1.6), ascorbate peroxidase (APX; EC 1.11.1.11), glutathione reductase (GR; EC 1.6.4.2), and guaiacol peroxidase (GPX; EC 1.11.1.7)] and DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)-radical scavenging activity were measured in heat-shocked and/or chilled radicles. Heat shock slightly increased the activity of CAT, APX, and GR and suppressed the increase of GR and GPX activity during recovery from chilling. Increased CAT, APX, GR, and DPPH-radical scavenging activity and protection of CAT activity during chilling appear to be correlated with heat shock-induced chilling tolerance.     

Relative inhibition of lipid peroxidation, cyclooxygenase enzymes, and human tumor cell proliferation by natural food colors

The most abundant water soluble natural food colors are betacyanins and anthocyanins. Similarly, lycopene, bixin, beta-carotene, and chlorophyll are water insoluble colors. Pure betanin, bixin, lycopene, chlorophyll, beta-carotene, and cyanidin-3-O-glucoside were isolated from Beta vulgaris, Bixa orellana,Lycopersicum esculentum, Spinacia oleracea, Daucus carrota, and Prunus cerasus, respectively. These natural pigments, alone and in combination, were evaluated for their relative potencies against cyclooxygenase enzymes and tumor cell growth inhibition by using MCF-7 (breast), HCT-116 (colon), AGS (stomach), CNS (central nervous system), and NCI-H460 (lung) tumor cell lines. Among the colors tested, betanin, cyanidin-3-O-glucoside, lycopene, and beta-carotene inhibited lipid peroxidation. However, all pigments tested gave COX-1 and COX-2 inhibition and showed a dose-dependent growth inhibition against breast, colon, stomach, central nervous system, and lung tumor cells, respectively. The mixtures of these pigments were also evaluated for their synergistic effects and chemical interactions at various concentrations. The mixture of anthocyanin and betanin negated their efficacy in the cell growth inhibitory assay and did not enhance the COX enzyme inhibitory activity. This is the first report of a comparative evaluation and the impact on biological activities of these pigments alone and in combination.