用gfp报告基因检测土壤中Cu2+对饭豆根瘤菌生物毒性的研究

利用绿色荧光蛋白基因gfp标记研究了土壤中Cu2+胁迫对饭豆(Vigna umbellate L.)根瘤菌JMC1402G腐生存活和共生固氮能力的影响.研究结果表明在液体培养条件下,向培养基加入1μg/mL的Cu2+时,JMC1402G的生长受到轻微抑制;当Cu2+浓度达到5μg/mL和7 μg/mL时,JMC1402G的生长受到严重抑制;当Cu2+浓度达到10μg/mL时,JMC1402G已不能生长.在灭菌土壤中Cu2+添加量小于200 mg/kg时,JMC1402G数量在37 d内能保持在1.74×105cfu/g以上,当土壤中Cu2+添加量达到500 mg/kg时,在接种后第2天其数量已降至102cfu/g以下.在未灭菌土壤中,当Cu2+添加量在0～80 mg/kg范围内时,JMC1402G的数量在接种后23 d已由108cfu/g降至104～105cfu/g,随着Cu2+添加量的进一步增大,其菌数迅速下降到104 cfu/g以下.饭豆盆栽试验结果表明Cu2+添加量在0～80 mg/kg范围内对JMC1402G共生固氮的影响并不大,当土壤中Cu2+添加量达到120 mg/kg时,对JMC1402G产生较明显的生理毒性,当Cu2+添加量达到300mg/kg时,JMC1402G失去结瘤能力.     

Cd2+对中肋骨条藻的毒性效应

研究了重金属Cd2+对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的生长以及藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,以及谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,Cd2+对中肋骨条藻生长的72 h半效应浓度(EC50)为378 μg/L.藻细胞GSH含量随Cd2+浓度的升高而迅速升高,峰值出现在800μg/L,当Cd2+浓度大于800 μg/L时GSH含量略呈下降趋势,但其含量仍高于对照;Car含量则随Cd2+浓度的升高持续下降.Cd2+浓度为100 μg/L时SOD活性达峰值,较对照上升了26.8％(P＜0.05);APX活性则随Cd2+浓度升高的变化相对平缓;暴露时间试验中,触毒6h时SOD活性达峰值.在Cd2+胁迫下藻细胞膜脂被氧化自由基所氧化,产生大量的MDA.结果显示,中肋骨条藻细胞的SOD、APX活性和MDA含量与水体中的Cd2+浓度具明显的相关性.     

磷强化米饭残渣生物炭对土壤中Cd的稳定化

为探讨磷强化生物炭材料的环境应用,将餐厨米饭残渣掺杂磷酸二氢钙后在600℃下进行缺氧热解制成磷强化餐厨米饭残渣生物炭（EFB）,同时制备未强化生物炭（FB）,并对其进行表征;此后,将两种生物炭分别按0（对照CK）、1%和3%的比例施于Cd污染土壤（总Cd含量14.47 mg·kg^-1）中,进行30 d的培养试验和30 d的小芥菜盆栽试验,以探究FB和EFB对污染土壤中Cd稳定化的影响。结果表明：相比于FB,EFB具有较高含量的磷和较多的焦磷酸钙、三斜磷钙石和羟基磷灰石等磷酸盐矿物,且这些磷酸盐矿物能通过表面沉淀的方式降低Cd的迁移能力。相比于CK,添加FB和EFB能提升土壤pH和电导率,降低土壤有效态Cd含量,促使Cd从弱酸提取态和可交换态向可氧化态和残渣态转化,促进土壤磷素供给和小芥菜生长,并以3% EFB处理效果最为显著。盆栽实验中,与CK处理相比,1% FB、3% FB、1% EFB和3% EFB处理使小芥菜茎叶干质量分别提高了44.28%、136.53%、91.88%和189.67%,小芥菜茎叶部位的Cd含量分别降低了38.17%、81.74%、74.59%和91.08%。研究表明,将餐厨米饭残渣制备为生物炭材料FB和EFB,均可促进污染土壤Cd的稳定化,且EFB的应用效果更为显著。     

大棚土壤和番茄中Cd含量及其生物有效性

为研究杨凌区大棚土壤和番茄Cd含量及其生物有效性,在该区主要大棚蔬菜产业带采集土壤和番茄样品,对土壤中总量和有效态Cd含量以及上述土壤中生长的番茄中Cd含量进行了测定。结果表明,李台乡大棚土壤Cd含量最高,平均值为0.278 mg/kg。与杨凌土壤背景值(0.108 mg/kg)相比,大棚Cd含量表现出明显的Cd累积效应,但仍低于温室土壤环境质量评价指标限值。有效态Cd含量占Cd总量的百分数分别为14.7、23.9和29.6%。土壤总量和有效态Cd含量之间呈极显著的正相关性。Cd在番茄体内含量为叶片>果实。按照国家Cd食品卫生限量标准(GB2526-2005)限量值,杨凌区大棚番茄果实均无超标样本。番茄对Cd的富集能力受到土壤有效态Cd含量的影响,并随有效态Cd含量的增加而增加。土壤有效态Cd含量与番茄叶片Cd含量之间达到极显著正相关。土壤Cd总量、有效态Cd含量与番茄果实Cd含量未表现出明显的正相关性;番茄叶片Cd含量与果实Cd含量之间表现出弱的正相关性。杨凌区大棚土壤Cd累积明显,大棚种植番茄适应当地土壤环境条件。     

Cd污染土壤生物毒性的发光菌法测定及评价

[目的]测定及评定Cd污染土壤的生物毒性。[方法]选取青海弧菌Q67（Vibrio qinghaiensis sp.-Q67）为指示微生物,采用急性毒性微孔板法,发光抑制率为测试指标,利用发光菌方法评价施用不同调理剂的Cd污染土壤的生物毒性。[结果]Cd污染土壤提取液对发光菌的发光有抑制作用,并随着Cd浓度的增加,发光菌的发光强度逐渐减小,其发光抑制率与Cd浓度呈正相关,Cd的EC₅₀为10.97 mg/kg。与CK对比,施用白云石的处理显著降低了Cd的有效性及Cd的生物毒性。Cd有效性和青海弧菌的发光抑制率降低幅度分别为29.95%、15.35%;用发光菌方法测得Cd的生物毒性与化学方法测得Cd的有效性具有显著的正相关。[结论]结合化学分析与生物毒性检测可为污染土壤评价与风险评估提供依据。     

水杨酸对Cd2+胁迫下小麦的影响

研究水杨酸(SA)对Cd2+胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的影响,以及叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化物酶(POD)活力及丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明,在Cd2+胁迫下小麦种子发芽率、平均根长和平均芽长都受到抑制,且Cd2+浓度越高抑制程度越大,同时小麦的SOD、POD活力升高,叶绿体含量下降,MDA含量升高.SA处理提高了在Cd2+胁迫下小麦的种子发芽率、平均根长、平均芽长和叶绿素含量,并进一步提高了SOD、POD活力,降低了MDA含量.SA能在一定程度上减轻Cd2+对小麦种子及幼苗的伤害.     

施用石灰石对土壤Cd及小白菜Cd吸收的影响研究

为了明确石灰石对重金属污染土壤中Cd的治理效果,进行了小白菜盆栽试验。研究结果表明,适量添加石灰石(0.5%LS)可有效增加小白菜的产量,提高酸性土壤的p H值,增加土壤氮素和速效钾含量,但减少了土壤有效磷含量;施用石灰石对Cd污染土壤的修复具有显著效果,可有效降低土壤生物有效态Cd含量和小白菜对Cd的吸收。试验推荐石灰石添加比例为0.5%(m/m)。     

生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究

在田间试验条件下,研究施用生物有机肥和生物炭对稻田Cd 和Pb 污染的钝化修复效果。研究结果表明:施用生物有机肥和生物炭处理可以提高土壤pH值以及土壤养分含量,并显著降低土壤有效态Cd 和Pb 的含量,且土壤pH 值与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈极显著负相关;生物有机肥和生物炭处理还可以降低水稻体内Cd 和Pb 的含量,其中水稻糙米Cd 降幅达到了22.00%和18.34%,水稻糙米Pb 含量的降幅也达到了33.46%和12.31%,且水稻糙米Cd 和Pb 的含量与土壤有效态Cd 和Pb 的含量呈显著正相关。综合各处理对土壤pH 值、土壤养分含量、土壤有效态Cd 和Pb 的含量以及水稻Cd和Pb 的影响,可以看出生物有机肥和生物炭处理对于Cd 和Pb 污染稻田土壤有较好的修复效果。     

黄土高原不同土壤中Cd形态分级及其生物有效性研究

【目的】研究黄土高原主要农田土壤重金属Cd的形态与生物有效性的关系,为评价本区土壤重金属Cd污染程度及其生物有效性提供一定的理论与数据依据。【方法】以黄土高原自北向南采集的12个0~20 cm耕层土壤为供试土样,通过室内分析和盆栽试验,研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态Cd的分布特征及其生物有效性。【结果】黄土高原农田土壤Cd各形态总体分布特征为:有机结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>残渣态Cd,自北向南各形态Cd含量均呈不同程度的增加趋势。各土壤类型间铁锰氧化物结合态Cd及碳酸盐结合态Cd平均含量均表现为:干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加。碳酸盐结合态Cd和全Cd含量主要受到全氮、有效磷和砂粒含量的影响,且全氮和有效磷含量对其的影响为正效应。铁锰氧化物结合态Cd含量主要受全氮、有效磷、砂粒和粉砂粒含量的影响,且全氮、有效磷和粉砂粒含量对其的影响为正效应。土壤中各形态Cd含量与有机质、C/N、pH、CaCO3、粘粒含量的相关性均不显著,其中与C/N、pH、粘粒含量呈负相关。Cd在小麦茎叶层的含量小于根系;而作物不同部位Cd累积量表现为茎叶>根系。【结论】相关分析表明,小麦茎叶Cd累积量与土壤中各形态Cd及全Cd含量无显著相关性,而根系Cd累积量和小麦Cd累积总量与土壤铁锰氧化物结合态Cd及全Cd含量呈显著正相关,说明黄土高原主要农田土壤中铁锰氧化物结合态Cd具有较高的生物有效性。     

Cd胁迫对淹水稻田土壤微生物种群数量的影响

采用传统培养方法及改良的亨格特(Hungate)厌氧技术,在实验室条件下,通过液体培养MPN法及滚管固体培养法系统研究了不同浓度重金属Cd对稻田土壤中各好氧、厌氧微生物类群的种群数量影响及其动态变化过程。结果表明,好氧微生物中以放线菌所受抑制最大,真菌次之,细菌最小,在最大抑制期其抑制率分别为71.65%、60.62%、50.73%。在厌氧微生物类群中,各类菌群的变化趋势不尽相同,以产甲烷细菌对Cd最为敏感,厌氧固氮菌、产氢产乙酸细菌次之,而反硝化细菌、水解发酵性细菌影响相对较小。针对淹水稻田土壤特殊的生态环境,可以选择敏感厌氧菌群产甲烷细菌、厌氧固氮菌、产氢产乙酸细菌作为稻田土壤受重金属Cd胁迫的指标。     

用gfp基因检测饭豆根瘤菌在饭豆根部的定殖动态

饭豆(Vigna umbellata L.)是一种营养丰富的豆类作物，在食品、饲料等领域有着广泛的用途。此外，饭豆还具有耐旱性、耐瘠性、生长期短和对土壤选择性不高等特点，是一类尚待开发的豆科作物。为促进饭豆的开发和应用，作者进行了饭豆根瘤菌和AMF接种饭豆的研究，并用gfp基因检测了饭豆根瘤菌在饭豆根上的定殖动态以及AMF对饭豆根瘤菌定殖的影响。     

Transformation of Upland Cotton （Gossypium hirsutum L.） with gfp Gene as a Visual Marker

The green-fluorescent protein (gfp) gene was evaluated as a screening marker during cotton (Gossypium hirsutum L.) transforming and plant regeneration.High expression of GFP (green-fluorescent protein)...     

镉胁迫对不同水稻基因型生长的影响

从形态指标、产量构成因素研究水稻对重金属耐性特征,筛选和培育籽粒有毒重金属积累低且对重金属耐性较强的品种,是在轻、中度重金属污染土壤上持续生产安全稻米的一条经济、有效的途径。该文以耐性不同的两个水稻品种（Lement,低累积型和Dular,高累积型）为材料,通过盆栽试验研究了镉胁迫对水稻植株生长的影响,结果表明,水稻各器官Cd含量随Cd处理水平和生育进程而增加,且吸收的Cd主要积累在根系,Cd在水稻各部位中的分布规律为：根〉茎〉叶〉穗〉稻米。从水稻产量的构成因素来看,镉胁迫导致Dular水稻产量下降的的最主要原因是分蘖受阻,有效穗减少。结果还表明,低累积型水稻品种的镉耐性与其吸收镉相对较少或向地上部运输比例较少有关。     

*通讯作者：龙珏臣,E-mail ：598161800@qq.com本研究由重庆市永川区自然基金(YCSTC2018NB0103)和国家现代农业产业技术体(CARS-08)资助

绿豆(Vigna radiata (L.) Wilczek)是我国主要的食用豆类之一,枯萎病是最主要的绿豆病害之一,其抗性的高低直接关系着其产量和品质的好坏。当绿豆植株感染枯萎病后,常表现为叶片黄化、植株矮化、根部腐烂、叶片褪绿、枯萎等症状。本研究利用系统选育出的4个抗病高代品系开展研究,通过对参试品系的病害进行调查分级及病害相关性研究,初步明确枯萎病对绿豆植株农艺性状的影响,同时筛选出抗性水平能达到高抗的品系供利用。结果表明：1号品系的枯萎病病情指数为8.75%,划分等级为高抗,其产量和相关农艺性状均优于其他品系,可作为抗病材料加以利用。此外,绿豆枯萎病的病情指数与株高的P值<0.5,相关系数为-0.73,呈显著负相关;病情指数与分枝数、单株荚数、小区产量的P值<0.05,相关系数分别为-0.98、-0.99、-0.99,具有极显著负相关性。     

根际pH与镉共同胁迫下对超高产杂交稻幼苗光合特性的影响

通过测定Cd2 与根际pH双重胁迫下对高产杂交稻两优培九幼苗叶片的有关光合参数,探讨了Cd2 与根际pH值对植物毒害的关系。结果表明,随着pH值的升高,叶片中Cd2 和叶绿素的含量、类囊体膜的室温吸收和发射光谱的峰值均下降,而光合速率、呼吸速率和类囊体膜的光合电子传递活性为先升后降,以pH6.0时最高。类囊体膜的多肽组分分析表明,各pH梯度的类囊体膜蛋白多肽组分降解程度较为一致。Cd2 和pH的双重胁迫并没改变单一pH作用下的变化趋势。因此,在胁迫早期(10d),pH值对杂交稻幼苗光合特性的影响起主导作用。     

镉胁迫对水稻颖果胚乳细胞增殖和粒重的影响

盆栽试验研究了镉(Cd)胁迫对扬稻6号和武运粳7号颖果充实过程中颖果胚乳细胞增殖速度和粒重的影响.结果显示,①Cd胁迫降低水稻颖果含水率、呼吸活性和ATP含量,缩短维持上述生理活性的天数;②降低颖果胚乳细胞分裂的速度,缩短颖果胚乳细胞分裂的天数;③颖果灌浆速度减慢,鲜重和干重增加速率减缓,灌浆的天数变短,最终成熟颖果粒重降低.Cd胁迫降低颖果呼吸活性和能量物质,从而降低颖果的代谢活性和时间,一方面降低贮藏物质合成的能力,另一方面降低胚乳细胞的分裂能力,从而降低库容量,最终引起接纳同化物的量减少是Cd胁迫降低颖果粒重的一个原因.     

铅、镉浸种对水稻幼苗生长和抗氧化酶的影响*

 利用不同浓度的Pb（CH₃COO）₂和CdCl₂对水稻浸种，研究Pb²⁺ 和Cd²⁺对水稻萌发和幼苗生长的影响，测定不同浓度处理后种子发芽势、发芽率和幼苗生长情况以及叶片和根尖的SOD,CAT,POD等的活性。结果表明：当Pb²⁺浓度小于 400 mg/L,Cd²⁺浓度小于 5 mg/L 时促进种子的萌发和幼苗的生长，高出这个浓度时则表现出抑制作用；当Pb²⁺浓度小于 400 mg/L,Cd²⁺浓度小于 5 mg/L 时，抗氧化酶SOD,CAT和POD活性提高，MDA含量下降，高出这个浓度时则相反；根的生长和抗氧化系统对Pb（CH₃COO）₂和CdCl₂胁迫比茎叶更为敏感；水稻对Cd²⁺的敏感程度要远大于Pb²⁺。     

蓖麻DNA甲基转移酶序列与基因表达分析

植物DNA甲基化是与调控基因表达、保护基因组免受逆境胁迫等相关的表观遗传现象,其中关键酶DNA甲基转移酶催化DNA序列维持甲基化和从头甲基化。本研究基于蓖麻全基因组、利用生物信息学分析方法、结合转录组数据和RT-PCR半定量表达分析,鉴别出蓖麻DNA甲基转移酶氨基酸序列的结构特征、系统发生和表达形式。结果如下：通过同源序列BLAST从蓖麻基因组数据库中获得8个DNA甲基转移酶基因;系统进化分析将8个蛋白分为4个亚家族：2个MET同源蛋白、2个CMT同源蛋白、3个DRM同源蛋白和1个DNMT2同源蛋白,进一步发现DNA甲基转移酶在系统进化上较为保守,分化发生在单双子叶植物分化之后;亚细胞定位分析发现8个DNA甲基转移酶都定位在细胞核中;蛋白结构域比对结果显示8个蛋白的C端催化结构域都有6个保守motif参与甲基化修饰催化功能,表明蛋白具有基本的催化甲基化功能,而N端调节功能域的差异将蛋白分为四类,其中RcDNMT2缺少N端调节结构域;结合转录组数据和RT-PCR半定量表达分析发现蓖麻DNA甲基转移酶基因（除RcDRM2外）在发育胚乳中相对其他检测组织高表达,推测是该时期的胚乳低甲基化诱导甲基化基因高表达。该结果有助于全面了解蓖麻DNA甲基转移酶特征及为从表观遗传深入开展蓖麻品种改良具有重要理论指导作用。     

水稻花器官突变体lfl(leafy lodicules)的基因定位

本研究以lfl突变体作为观察材料,在表型观察的基础上,进一步对lfl突变表型分类,并以lfl与Ⅱ-32A杂交得到的F2代作为定位群体,进行了遗传连锁分析.结果表明,LFL基因位于第4染色体上SSR标记RM17349与RM17411之间,遗传距离分别为0.19和1.27 cM.综合表型及定位分析可以判断出,lfl是一个新的水稻花器官突变体,此研究对进一步了解水稻花器官发育调控模式有着重要意义.