两种基因型龙葵对镉胁迫的生理响应及镉吸收差异

采用盆栽试验,通过研究不同浓度镉（0、5、25、50、100μg·g-1）胁迫下红果龙葵和少花龙葵幼苗根、茎和叶的生物量变化、镉吸收量、镉转移率、镉富集系数和叶片抗氧化酶（SOD、POD）活性、叶片可溶性蛋白和游离脯氨酸含量等指标的变化,比较2种基因型龙葵富集镉的差异。结果表明,2种基因型龙葵富集重金属镉存在明显差异。与对照相比,在Cd胁迫浓度≥25μg·g-1时,2种龙葵的生物量显著下降（P〈0.05）,而少花龙葵的下降趋势较红果龙葵小;随着Cd胁迫浓度的增加,2种龙葵根、茎和叶的Cd吸收量显著上升（P〈0.05）,且根部Cd含量高于茎和叶,而少花龙葵的根、茎和叶中的Cd含量均高于红果龙葵,2种龙葵的镉转移率和富集系数除5μg·g-1Cd胁迫外,均小于1,且少花龙葵对镉转移率和镉富集系数均大于红果龙葵。2种龙葵叶片可溶性蛋白、游离脯氨酸含量以及抗氧化酶（SOD、POD）活性均表现为先上升后下降,均表现为少花龙葵上升幅度大而下降幅度较小。综合各项指标表明,2种龙葵均不是Cd的超积累植物,少花龙葵的耐Cd胁迫能力较红果龙葵强。     

镉胁迫对不同小麦品种幼苗生长以及Cd~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)吸收和积累的影响

以洛旱6号、豫麦25、豫麦18、豫农949、新麦21及许农5号为试验材料,通过营养液培养法,研究了镉胁迫对其幼苗生物量积累以及Cd2+、Zn2+与Mn2+吸收的影响。结果表明,与正常生长小麦相比,低Cd2+(≤30μmol/L)浓度下,除许农5号地上部生物量有所下降外,其余品种的地上部和地下部生物量均呈上升趋势。中、高Cd2+(≥60μmol/L)浓度下,所有品种的生物量呈下降趋势,所有小麦品种体内Cd2+的含量均随着Cd2+处理浓度的增加而不断增加,而且,根系内Cd2+的含量均明显高于地上部。随着Cd2+处理浓度的增加,所有小麦品种地上部Zn2+的含量均不断增加,地下部Zn2+含量的变化品种间存在差异。地上、地下部Mn2+的含量则随处理浓度增加而不断降低。     

铅锌矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊生长与吸镉的影响

盆栽试验研究了土壤不同施Cd水平(0、20、50 mg kg-1)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊根系侵染率、植株生物量及Cd吸收与分配的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌显著提高了Cd胁迫下万寿菊的根系侵染率和植株生物量;随着施Cd水平提高,各处理植株Cd浓度和Cd吸收量显著增加。各施Cd水平下万寿菊地上部Cd吸收量远远高于根系Cd吸收量,尤其在20 mg kg-1施Cd水平下,接种处理地上部Cd吸收量是根系的3.90倍,对照处理地上部Cd吸收量是根系的2.33倍;同一施Cd水平下接种处理地上部Cd吸收量要显著高于对照。总体上,试验条件下污染土壤中分离的丛枝菌根真菌促进了万寿菊对土壤中Cd的吸收,并增加了Cd向地上部分的运转,表现出植物提取的应用潜力。     

镉对油菜幼苗生长及微量元素含量的影响

通过营养液培养,重点研究了不同浓度镉（Cd）胁迫下,中双9号冬油菜（Brassica napus L.）幼苗体内生理生化及微量元素（Fe、Mn、Zn、Cu）含量的变化特征,目的是进一步阐明Cd胁迫对油菜生长产生毒害的作用机理。结果发现,Cd胁迫显著抑制了油菜幼苗的生长,植株根系和地上部干重随着Cd浓度的升高而显著降低;油菜幼苗叶片中光合色素含量也随着Cd浓度的升高而显著降低;油菜幼苗根系和地上部4种微量元素浓度也随着Cd浓度的升高发生了显著变化;同时,油菜幼苗体内抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性随着Cd浓度的升高表现出先显著升高后显著降低的趋势。这些结果表明,外源Cd胁迫通过降低油菜幼苗光合色素含量、抑制植株光合作用,引起幼苗体内养分代谢紊乱,诱导产生氧化胁迫等抑制了油菜幼苗的生长。研究还发现,中双9号油菜幼苗地上部Cd浓度和Cd富集量显著低于根系,中双9号应该属于低吸收Cd的冬油菜品种。     

镉对不同基因型小白菜根系生长特性的影响

采用水培试验,研究了镉（Cd）不同处理浓度对两种基因型小白菜（金夏王青梗菜和上海矮抗青）的生长及根系形态的影响。结果表明, 随着Cd 处理浓度的增加,两种基因型小白菜根系除直径无显著差异外,根系鲜重、长度、体积、表面积、根系活力均持续下降,且青梗菜的下降幅度显著高于矮抗青。随着镉处理浓度的增加,两种小白菜体内镉含量明显增加,与处理浓度呈显著正相关。当处理浓度大于Cd2+ 0.25 mg/L,矮抗青地上部与根系镉含量超过青梗菜。两种小白菜地上部分鲜重和光合速率均呈先升后降的趋势,其中青梗菜的临界值为Cd 2+ 0.1 mg/L时,而矮抗青的临界值为Cd2+ 0.25 mg/L时。镉浓度为Cd 2+ 1.0 mg/L时,二品种气孔导度均有显著下降,而蒸腾速率变化相对较小。根系较地上部分对镉更为敏感。两种小白菜对镉浓度的反应虽然总体趋势一致,但青梗菜根系的生物量、形态参数、活力及光合参数的下降幅度显著高于矮抗青,表明矮抗青比青梗菜具有较强的耐镉特性,与种子萌发时的敏感性一致。     

不同浓度硫处理下硒镉交互胁迫对水稻幼苗的生理特性影响

以淮稻6号为试验材料,采用水培的方法,研究了不同硫（S）浓度下（9、720mg·L-1）硒（Se）（5mg·L-1）和镉（Cd）（1、10mg·L-1）交互胁迫对水稻幼苗一些生理特性的影响,主要研究指标包括生物量、巯基物质含量和硒、镉含量。结果表明：（1）Cd对水稻幼苗各部分生长状况抑制能力大小不同,其对根长的抑制作用明显大于对茎长的抑制;（2）在无Se条件下,随着Cd浓度的增加,Cd对水稻幼苗生长的毒性不断增大,在加入一定浓度的Se后,Cd的毒性作用得到缓解;（3）在不同浓度S处理和Se、Cd交互胁迫下,随着S浓度增大,Cd对水稻幼苗毒性作用减轻;但高浓度的S处理反而对Cd与Se交互实验中Cd的毒性产生协同作用;（4）高浓度的S处理可以抑制水稻幼苗对Se的吸收;（5）巯基物质含量随着胁迫时间的增加呈先上升后下降的趋势。在Se、Cd交互实验中,低浓度S处理可以提高水稻幼苗中GSH和PCs的含量,从而促进植株体内重金属和PC的络合作用,缓减Cd对水稻幼苗的毒害。     

镉对小麦（Triticum aestivum）干物质积累、转移及籽粒产量的影响

采用大田试验以不同镉耐性的洛麦23（镉耐性弱）和中育10号（镉耐性强）为试验材料,研究了镉（0、10、50、100mg·kg-1）对不同镉耐性小麦品种干物质积累、干物质转移、叶面积指数及产量的影响。结果表明,一定浓度范围的Cd胁迫可以增加小麦的叶面积指数,当超过这一浓度范围则呈现为抑制作用,这一临界值因小麦品种不同而异。结果同时表明,一定浓度范围的Cd处理对小麦各器官的干物质积累及同化物转移同样具有促进作用,这一临界值不仅因小麦品种不同而异,也因器官不同而异。镉胁迫导致小麦籽粒产量下降,3个Cd处理下洛麦23籽粒产量较对照依次下降了8.3%、34.3%、51.6%,中育10号产量下降程度较小,依次下降了3.7%、9.5%、29.3%。整体而言,镉胁迫影响了小麦的正常生长发育,导致小麦减产。同时,这种影响也存在品种差异性,镉耐性较大的中育10号叶面积指数受抑制程度较小,干物质积累量较大,各器官同化物转移途径受Cd损伤较轻,最终在籽粒产量上表现优于镉耐性较弱的洛麦23。     

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。     

镉胁迫对两个水稻品种幼苗光合参数、可溶性糖和植株生长的影响

以较耐镉(武育粳3号,WYJ)和镉敏感(汕优63,SY63)的2个不同耐性水稻品种为材料,采用溶液培养试验,研究了镉处理(Cd.1.0和5.0mol/L)对水稻幼苗光合作用、可溶性糖和生长的影响。结果表明,镉胁迫下,水稻幼苗的光合作用显著地受到抑制。与不加镉的对照相比,随镉水平的提高水稻幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)逐步下降,尤其是在Cd.5.0mol/L处理下的植株,下降幅度武育粳3号显著小于汕优63。蒸腾效率(Te)也随镉浓度的增加而降低,但变化与净光合速率等不同,武育粳3号的下降速率要大于汕优63的。加镉处理使2个水稻品种幼苗叶片可溶性糖含量均显著升高,而叶绿素含量仅汕优63在Cd.5.0mol/L处理下与对照差异显著。加镉处理使汕优63根系生长(根长)显著受到抑制,而株高仅在Cd.5.0mol/L时显著降低。武育粳3号生长与对照差异不显著。本研究结果表明,随着镉处理水平的提高,镉对水稻幼苗的毒害作用增加,但是水稻对镉毒害的响应存在明显的基因型差异。     

野茼蒿对镉的富集及其镉耐性

通过盆栽试验研究了不同镉（Cd）浓度（0、30、60、90、120、150、180mg.kg-1）胁迫下野茼蒿（Crassocephalum crepidioides（Benth.）S.Moore）的生长及其对Cd的富集特征。结果表明,随着Cd添加水平的增大,处理组野茼蒿的主根长、株高、叶绿素含量、根和地上部生物量均呈降低趋势,且主根长、株高、根和地上部生物量均显著低于对照植株;当Cd添加水平不断提高,处理组野茼蒿根和地上部Cd浓度呈显著增加趋势,而累积总量呈先增加后下降的趋势,但仍显著高于对照植株。处理Cd浓度为180mg.kg-1时,野茼蒿地上部Cd浓度最高,为1288.12mg.kg-1;处理Cd浓度为60mg.kg-1时,野茼蒿地上部Cd累积量最高,为每盆4.28mg。当Cd浓度≤90mg.kg-1时,野茼蒿生长正常,未出现Cd中毒症状。野茼蒿地上部Cd富集系数和转移系数分别为3.48～21.71和1.12～2.31。因此,野茼蒿对Cd具有较强的耐受性和转运能力以及其地上部对Cd的累积能力,适合于Cd污染土壤的植物修复。     

土壤中水分和镉供应量对油菜器官中镉分布特征的影响

为探究油菜作为镉(Cd)污染农田修复植物的可行性,本研究以德油5号为试验材料,采用全生育期土培盆栽试验,设置高、中、低3个水平的土壤水分及4个水平的土壤镉含量,研究不同土壤水分条件下油菜对镉的吸收和富集规律。结果表明,土壤水分与镉浓度对油菜的吸镉能力影响显著,且其吸收量随着土壤水分与镉浓度的增加而增大;油菜不同器官的镉含量差异较大,其地上部分吸镉量为土壤总镉含量的0.41%～1.17%,叶片镉含量为总吸收量的46.4%～72.6%;不同水分条件下,油菜器官的镉富集量差异明显,高水、中水处理下油菜各器官的镉富集表现为叶>茎>根>角果壳>籽粒,低水处理下表现为叶>根>茎>角果壳>籽粒。综上,油菜整体具有较强的吸镉能力,但镉离子不溶于菜籽油,说明油菜可吸收土壤中的镉,又不影响菜籽油食用,是修复镉污染农田土壤的理想植物。本研究为利用油菜进行重金属土壤综合治理提供了理论依据。     

不同种类蔬菜苗期对镉的敏感性研究

产地环境中镉（Cd）对蔬菜的影响主要表现为蔬菜可食部分超标,高浓度时影响其生长发育,基于评述蔬菜幼苗对Cd的敏感性是按其对Cd的吸收累积量来排序,累积Cd量越高定义为该蔬菜幼苗对Cd越敏感,采用水培方法,探讨了Cd对小白菜（叶菜）、黄瓜、豇豆（果菜）和萝卜（根菜）幼苗吸收累积量及生长发育的影响。结果表明,蔬菜幼苗根和茎叶中累积Cd量均随Cd处理浓度的增加而显著增加（P〈0．05）。同一处理浓度下根中Cd含量远高于茎叶中Cd含量,根和茎叶对Cd的累积强弱顺序也即蔬菜苗期对Cd的敏感性排序为小白菜〉萝卜〉黄瓜〉豇豆;随Cd浓度增加,叶片中叶绿素含量降低,过氧化氢酶（CAT）含量升高;蔬菜出苗率、幼苗根长、植株鲜重显著降低。     

不同浓度镉胁迫下水稻冠层光谱特征及其预测评价

以南粳44和两优培九两个水稻品种为材料,通过盆栽试验,研究了不同浓度镉胁迫下水稻冠层光谱特征及植株各器官镉含量间的定量关系。结果表明,两水稻品种整株、茎、叶和穗各器官镉含量均随着镉胁迫处理浓度的增加而加大,且茎中含量最高;不同浓度镉污染胁迫下的水稻冠层反射光谱曲线在可见光红光波段也存在差异,随着镉处理浓度增大,光谱曲线反射值降低,去除包络线后归一化深度加大,红边位置在两个品种中有不同程度的红移。通过构建植被指数NDVI（x）与水稻器官中镉含量的多种关系模型,比较了模型预测的显著性,分别构建了适用于两个水稻品种各器官的镉胁迫遥感监测的预测模型,南粳44分别为y整珠=86．207x2-56．633x＋9．7361,y茎=157．65x2-101．89x＋17．317,y叶=21．619x2-14．192x＋2．5283以及y穗_4．701lzz_1．4549x＋0．1628;两优培九分别为y茎=41．495x2-29．34x＋5．1829,y茎=53．364x2-36．778x＋6．3612,y叶=22．981x^2-15．768x＋2．7588,y茎=36．347x^2-25．477x＋4．4473。进而说明,地面高光谱遥感对水稻重金属镉污染及其胁迫水平有较好的响应,可通过水稻冠层光谱的差异性分析,实现水稻镉污染的快速、无损伤探测。     

大田生产条件下不同品种水稻植株中镉的分布特点

通过4个水稻品种在大田生产条件下的试验,研究分析了水稻植株Cd积累和分布的特点。结果表明,水稻的根系是吸收Cd的主要器官,也是Cd的主要储存场所,无论在水稻分蘖期还是成熟期都很明显;在水稻成熟期,籽粒（糙米）中Cd的含量显著地低于其他器官,水稻植株器官中Cd的分布情况大致为：根〉鞘＞叶＞茎＞糙米,但随着品种的不同而有所变化;根据4个水稻品种在成熟期的植株Cd积累量的分析,9311是植株高累积Cd的水稻品种,Jia－48和Jia－51的糙米中Cd的积累很低;水稻品种间对于Cd的吸收和累积能力有显著的差异,但水稻类型间（粳稻与籼稻间）Cd含量没有显著差异,因此不能按照水稻类型来选育糙米中低Cd积累品种,应针对品种选育出糙米中低Cd积累的高产优质水稻品种。     

镉对褶纹冠蚌抗氧化因子的影响

研究了不同浓度的镉（Cd2＋）对褶纹冠蚌血清和肝胰脏中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活力和谷胱甘肽（GSH）、过氧化氢（H2O2）、丙二醛（MDA）的含量的影响。结果表明,褶纹冠蚌在1mg.L-1Cd2＋处理后,肝胰脏SOD活性随着暴露时间的延长而升高,且被显著诱导;在2mg.L-1Cd2＋处理后,肝胰脏SOD活性暴露48h被显著地诱导,其后开始回落,但是依然被显著地诱导。褶纹冠蚌经不同浓度Cd2＋处理后,肝胰脏的GPX活性显著被诱导;血清中的GSH含量先显著上升,在48h时达到峰值后显著下降;血清和肝胰脏的H2O2均被诱导;肝胰脏中MDA含量明显升高。褶纹冠蚌肝胰脏中SOD活性和血清中GSH含量可以用来指示水生生态系统中的镉污染。     

镉胁迫对玉米光合特性的影响

在模拟光条件下,通过盆栽试验研究了外源镉胁迫对盆栽玉米光合特性的影响。结果表明,高浓度镉（100 mg·kg^-1）胁迫下玉米叶片叶绿素a、b及总叶绿素c含量明显减少,分别比对照CK下降了65.32%、54.95%、62.57%。镉浓度1、5、15、50 mg·kg^-1处理下叶片的叶绿素含量下降得少,Cha/Chb的比值降低较少。镉浓度15、50、100 mg·kg^-1胁迫下导致玉米叶片光合速率下降,光补偿点提高,光饱和点和表观量子效率降低,暗呼吸速率升高,较低浓度镉胁迫（1、5 mg·kg^-1）则提高光补偿点、光饱和点和表观量子效率,降低暗呼吸速率。     

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。     

石灰和硅肥对非污染土壤Cd有效性和花生Cd含量的影响

本文研究了花生盆栽过程中,不同用量石灰及石灰、硅肥配施对非污染土壤有效态Cd和花生籽仁Cd含量的影响。结果表明：（1）在常规施肥条件下,施用石灰及石灰、硅肥配施均能显著提高土壤pH值,同时使得花生叶片细胞膜透性具有降低的趋势;石灰施用量为0.67g·kg-1土时的土壤有效态Cd含量降低了12.6%（显著低于CK）,而石灰、硅肥配施组合对降低土壤有效Cd含量的作用不显著,可能与硅肥中Cd含量较高有关。（2）不同石灰施用量均有降低花生籽仁中Cd含量的趋势,其中石灰施用量为0.67g·kg-1土时花生籽仁Cd含量比CK降低26.1%;但石灰、硅肥配施对降低花生籽仁Cd含量的作用不显著。（3）花生籽仁Cd含量与土壤有效态Cd含量达正相关显著水平,表明土壤Cd有效性是影响花生籽仁Cd含量的主要原因。     

水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究

采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉（Cd）的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米（可食部位）对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系。结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根〉茎叶〉稻壳〉糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁〉可溶性部分〉细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762—2005对大米中Cd的限量标准（≤0.2 mg.kg^-1）,水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0 mg.kg^-（1博优225）、3.1 mg.kg^-（1矮糯）。因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险。