镉与苄嘧磺隆复合污染对水稻细胞、DNA的毒害作用

以粤香占和丰美占两种水稻为指示植物，通过透射电镜、扫描电镜以及彗星实验，在根尖细胞超微结构和DNA分子水平上研究了重金属元素Cd、苄嘧磺隆（Bensulfuron Methyl，BSM）复合污染对水稻的毒理学机制。电镜分析结果表明BSM和Cd复合污染能够破坏水稻根尖的细胞结构，使表皮细胞破裂，核仁解体。对丰美占水稻进行彗星实验研究，并用CASP软件对图像进行分析。研究结果表明，随着Cd^2＋浓度的增加，DNA的迁移程度逐渐增加，也就意味着DNA的受损程度逐渐增加。当Cd浓度为10mg·L^-1时，0．1mg·L^-1的BSM会使OliveTM等参数降低，这说明0．1mg·L^-1的BSM能够在一定程度上缓解Cd对水稻叶片DNA的损伤。     

镉与苄嘧磺隆除草剂单一污染和复合污染土壤的微生物生态效应

土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、基础呼吸以及土壤酶活性是表征土壤质量的重要生物学指标.研究了镉与苄嘧磺隆除草剂的单一污染和复合污染对这些生物学指标的影响随时间的动态变化,结果表明,无论是单一污染还是复合污染对土壤微生物生物量碳和氮、基础呼吸、磷酸酶和蔗糖酶活性的影响均随时间的推移表现为先增加后减小的趋势.镉与苄嘧磺隆除草剂复合污染之间存在很明显的交互作用,对土壤生物学指标的影响依次为:镉与苄嘧磺隆除草剂复合污染＞苄嘧磺隆除草剂＞镉.     

覆膜尿素对水稻叶绿素含量、酶活性及氨基酸组成的影响

采用盆栽试验和田间微区试验,对施用覆膜尿素和普通尿素的水稻生理指标进行测定。结果表明,施用覆膜尿素的早稻和晚稻叶绿素含量均有所提高,叶色加深;晚稻孕穗中期到齐穗期的根系干物质和碳水化合物含量明显提高;水稻的根系氧化力和过氧化氢酶活性都有显著提高,早稻稻米的粗蛋白提高了9％,氨基酸总量提高了7．95％,根系脱氢酶物过氧化物酶活性则无显著差异。     

不同育苗方法对烟苗光合生理特性的影响

３种不同育苗方法对比试验结果表明，烟苗的光合生理特性与苗床营养土的配比及育苗方法关系密切，营养盘育苗烟苗的根系活力，净光合率，叶绿素含量，差异达极显著水平，纸钵两段育苗的光合生理特性及优于纸钵直播育苗，差异达显著或极显著水平。     

除草剂甲磺隆·苄嘧磺隆与过氧化氢酶相互作用对其活性的影响

[目的]探讨除草剂甲磺隆和苄嘧磺隆和过氧化氢酶的相互作用。[方法]用油菜作为指示生物,采用高锰酸钾滴定法,通过水培试验研究除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆和过氧化氢酶相互作用对其活性的影响。[结果]当固定除草剂浓度为2.5μg/ml,随着过氧化氢酶的浓度不断增大,油菜平均根长反而不断减小。表明过氧化氢酶的存在会促进除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆被植物体的吸收,使甲磺隆、苄嘧磺隆与受体作用增强,对油菜类作物毒害作用增强,而且环境中过氧化氢酶的浓度越大,其危害越大。除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆对过氧化氢酶活性没有影响,即除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆不是过氧化氢酶的抑制剂。[结论]该研究为磺酰脲类除草剂的作用机理研究奠定了基础。     

苄嘧磺隆对白菜的安全性研究

[目的]为苄嘧磺隆的合理使用提供理论指导。[方法]采用水培法,研究苄嘧磺隆对白菜的安全性。[方法]结果表明,苄嘧磺隆对白菜芽长的安全性大于根长,LC10值分别为0.112 0和0.066 3μg/ml。其对白菜叶片中叶绿素、丙二醛、可溶性糖的含量具有较大的影响,叶绿素含量随药剂浓度的提高呈下降趋势,丙二醛和可溶性糖含量随处理浓度的升高而增加,但不同浓度之间增加的幅度不同。[结论]田间使用苄嘧磺隆采用茎叶处理法,并且选择最佳使用时期和使用剂量,以免对后茬白菜产生药害。     

镉对小麦苗期生长及生理指标的影响

[目的]了解镉对小麦生长的毒害作用。[方法]采用溶液培养的方法,研究不同浓度的金属镉对淮麦18生长及生理特性的影响。[结果]低浓度镉(≤0.10 mmol/L)对小麦生长有一定的促进作用,高浓度镉(>0.10 mmol/L)则有抑制作用。采用低浓度镉处理的小麦根系活力、叶片叶绿素含量高于对照,当镉浓度上升到0.20和0.30 mmol/L时其活力和含量明显下降。当小麦受到镉轻度胁迫(0.05 mmol/L)时,小麦CAT活性大幅升高,当镉浓度提高到0.10 mmol/L时,CAT活性有所下降,此后CAT活性随浓度的变化趋向平缓。细胞膜透性、MDA含量随着镉浓度的加大和毒害时间的延长逐渐变大。[结论]该研究可为实现对镉污染的预测与评价,防止镉的危害,保证农产品产量、品质提供参考依据。     

除草剂甲磺隆·苄嘧磺隆与过氧化氢酶相互作用对其活性的影响

[目的]探讨除草剂甲磺隆和苄嘧磺隆和过氧化氢酶的相互作用。[方法]用油菜作为指示生物,采用高锰酸钾滴定法,通过水培试验研究除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆和过氧化氢酶相互作用对其活性的影响。[结果]当固定除草剂浓度为2.5μg/ml,随着过氧化氢酶的浓度不断增大,油菜平均根长反而不断减小。表明过氧化氢酶的存在会促进除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆被植物体的吸收,使甲磺隆、苄嘧磺隆与受体作用增强,对油菜类作物毒害作用增强,而且环境中过氧化氢酶的浓度越大,其危害越大。除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆对过氧化氢酶活性没有影响,即除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆不是过氧化氢酶的抑制剂。[结论]该研究为磺酰脲类除草剂的作用机理研究奠定了基础。     

苄嘧磺隆对蛋白核小球藻的生长效应研究

通过不同浓度的苄嘧磺隆对蛋白核小球藻的96h急性毒性试验，研究苄嘧磺隆对蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）的生长效应。结果表明，低浓度苄嘧磺隆（<1mg/L）具有刺激藻细胞生长的作用，其叶绿素含量和蛋白质含量均有明显的增加；高浓度的苄嘧磺隆(>5mg/L)抑制藻的生长，藻细胞叶绿素含量和可溶性蛋白质含量随药剂浓度增加而明显下降，且表现出较好的计量－效应关系，其对蛋白核小球藻的96h-EC50值为15.7mg/L。     

植物生长调节剂b6s对水稻生理生化指标的影响

[目的]了解新型植物生长调节物质b6s对水稻生长的生理作用。[方法]用不同浓度（0、0.3×10-4、0.9×10-4、2.7×10-4、8.1×10-4、24.3×10-4、72.9×10-4、218.7×10-4、656.1×10-4g/L）的b6s浸泡水稻种子,将处理种子置于人工气候培养箱内保湿培养,于苗期测定相关生理指标,研究植物生长调节剂b6s对水稻生理的影响。[结果]b6s对水稻的影响具有浓度效应,用浓度为2.7×10-4g/L的b6s浸种能显著提高水稻的发芽率、叶绿素含量、根系活力和过氧化氢酶活性,显著降低叶片相对电导率。[结论]b6s作为一种浸种剂其开发利用的前景很好,合适浓度的b6s能提高叶片的光合效率,且在一定程度上提高植物的抗性。     

苄嘧磺隆对Cd的生物有效性影响的研究

利用109Cd2 示踪技术,以水稻为指示植物,根据苄嘧磺隆的商业推荐施用量200～400g·hm-2,研究了苄嘧磺隆施用量分别为0、200、300、400和600g·hm-2时,对重金属元素Cd的生物有效性影响。结果表明,水稻植株对109Cd2 的吸收能力较强,但主要分布在根系,占植株总吸收量的92.8%～94.4%。根系中Cd的富集系数(根中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.612～0.813;茎叶中Cd的富集系数(茎叶中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.036～0.054。当苄嘧磺隆施用量为200、300g·hm-2时,水稻对109Cd2 的吸收总量比对照有减少的趋势。当施用量为200、300和400g·hm-2时,根部吸收109Cd2 有逐渐增加的趋势,在施用量为400g·hm-2时,水稻根部吸收109Cd2 的比活度分别与施用200、300g·hm-2相比,有显著增加(P<0.01)趋势,这表明苄嘧磺隆对水稻根系吸收Cd有一定的刺激作用,然而同样的处理在茎叶中增加的趋势没有显著性差异(P<0.01)。当苄嘧磺隆使用量为600g·hm-2时,水稻根系及茎叶吸收109Cd2 的比活度明显降低(P<0.01),主要是因为苄嘧磺隆的降解产物达到一定浓度并与镉可能形成有机金属配合物,从而降低了Cd的生物有效性。试验结果还表明,茎叶吸收的109Cd2 分别比对照和其他处理浓度时的吸收量显著降低了(P<0.05),这是因为有机金属配合物的长距离运输比较困难,使大量的有机金属配合物富集在根系中。     

赤泥对Ｃｄ污染稻田水稻生长及吸收累积Ｃｄ的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

Cd胁迫对水稻根际土壤酶活和微生物的影响

通过根袋法盆栽试验,研究了不同浓度Cd处理对水稻根际土壤基础呼吸作用、土壤酶活和微生物的影响.结果表明,水稻生长40 d时,施Cd后土壤呼吸作用强度增加.过氧化氢酶无明显变化,脲酶和蔗糖酶低促高抑,Cd胁迫下酶活性变化幅度为蔗糖酶＞脲酶＞过氧化氢酶.随着Cd浓度的变化,好氧微生物真菌和放线菌数量先增加后降低,细菌数量缓慢增加;Cd胁迫抑制率为放线菌＞真菌＞细菌.     

Cd胁迫对水稻亲本材料Cd吸收分配的影响

采用土培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全亲本材料D62B为试验材料,以普通材料Luhui17为对照,研究不同生育期水稻Cd安全亲本材料在1、4、16 mg·kg-1Cd处理浓度下对Cd的吸收、分配及转运特征。结果表明:(1)在不同Cd处理浓度下,水稻Cd安全亲本材料D62B生长受到了一定程度的抑制,且随Cd处理浓度的提高生物量均显著降低。当Cd处理浓度为16 mg·kg-1时,D62B在分蘖期、抽穗期和成熟期的生物量分别较1 mg·kg-1Cd处理降低了52.05%、43.06%和32.34%。(2)D62B地上部Cd含量和转移系数在不同生育期均显著低于Luhui17,成熟期谷壳、糙米Cd含量也较低。当Cd处理浓度为1 mg·kg-1和4 mg·kg-1时,D62B的糙米Cd含量均低于食品安全国家标准0.2 mg·kg-1,表现出Cd安全亲本材料的"安全性"。(3)随Cd处理浓度的提高,D62B对Cd的吸收速率显著增加,且在分蘖期其吸收速率达到最大。在各处理下,D62B对Cd的吸收速率与Luhui17差异不显著。但D62B对Cd的转运速率在4 mg·kg-1和16 mg·kg-1Cd处理下则显著低于Luhui17,成熟期差异达到最大,分别为Luhui17的46.52%和66.68%。(4)D62B地上部Cd的亚细胞分布表现为细胞壁可溶部分细胞器,Luhui17为可溶部分细胞壁细胞器,地下部则均表现为可溶部分细胞壁细胞器。随Cd处理浓度的增加,Luhui17地下部细胞壁的分配比例显著降低,在16 mg·kg-1Cd处理浓度下,Luhui17细胞壁的分配比例显著低于D62B。综上所述,最终表现出D62B具有籽粒Cd低积累的特点,可为培育Cd安全水稻品种提供优良的种质资源。     

水体镉污染对水稻幼株生长及某些生理特性的影响

试验采用不同浓度(0,0．1,5,30,100mg／L)的cd^2 溶液模拟水体镉污染,研究其对水稻种子和幼株的影响。结果表明：Cd^2 明显抑制水稻幼株的生长,降低株高和根长,减少根数。cd^2 使根系活力和硝酸还原酶(Nil)活性降低,游离氨基酸、可溶性蛋白含量明显减少,严重干扰了水稻幼株的代谢过程。此外,高浓度的cd^2 (100mg／L)引起水稻幼株根尖变褐,呈现中毒反应。     

水稻镉高积累品种对镉的富集特性

【目的】研究了水稻Cd高积累品种对Cd的富集特性,并探讨其对Cd污染土壤的修复潜力,为Cd污染农田修复提供理论依据。【方法】以前期筛选出的Cd高积累品种泸17-T2171（Lu17-T2171）和武金4B（Wujin4B）为试验材料,普通品种泸恢17（Luhui17）为对照,采用土培试验,分析其在不同Cd处理条件下分蘖期和扬花期的Cd含量、积累量等变化特征,并探讨其对不同Cd污染程度土壤的净化能力差异。【结果】（1）随着Cd处理浓度的升高,Cd高积累品种的生物量逐渐增加,与对照相比（Cd0）,Lu17-T2171生物量在分蘖期和扬花期Cd50条件下分别增加了33.96%和19.51%,Wujin4B分别增加了54.71%和15.22%。（2）高积累品种在分蘖期对Cd的吸收能力较强,特别是在Cd50条件下,Lu17-T2171地上部和根部Cd含量分别达到87.24和400.59 mg•kg-1,分别为Luhui17的2.38和2.86倍;Wujin4B地上部和根部Cd含量分别达到102.26和384.77 mg•kg-1,分别为Luhui17的2.79和2.86倍。两类水稻品种对Cd的富集系数均随着Cd处理浓度的增加而下降,且高积累品种富集系数明显大于普通品种。（3）高积累品种在扬花期对Cd的积累能力较强,在Cd50条件下,Lu17-T2171地上部和根部Cd积累量分别达到1 847.20和892.06 μg/pot,分别为Luhui17的2.91和2.74倍;Wujin4B地上部和根部Cd积累量分别达到1 895.37和783.42 μg/pot,分别为Luhui17的2.98和2.41倍,且高积累品种扬花期迁移率明显大于普通品种。（4）高积累品种的全株和地上部净化率明显高于普通品种。在Cd50条件下,Lu17-T2171扬花期整株和地上部净化率分别达到5.07%和3.42%,分别为Luhui17的2.86和2.90倍,Wujin4B整株和地上部净化率分别达到4.96%和3.51%,分别为Luhui17的2.79和2.98倍。【结论】在高Cd处理条件下,水稻Cd高积累品种对Cd有较强的吸收和富集能力,可作为农田Cd污染潜在的修复材料。     

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NDV(Ix)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整株=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=4.7011x2-1.4549x+0.1628;两优培九分别为y整株=41.495x2-29.34x+5.1829,y茎=53.364x2-36.778x+6.3612,y叶=22.981x2-15.768x+2.7588,y穗=36.347x2-25.477x+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。     

镉和乙草胺及苄嘧磺隆对水稻种子萌发的影响

采用人工气候箱培养的方法,研究了镉（Cd）、乙草胺（Ac）和苄嘧磺隆（BSM）对水稻种子萌发的影响。结果表明,Cd、AC、BSM单一和复合污染均可降低水稻种子的发芽率、发芽指数和活力指数。BSM对萌发率的影响大于AC,而AC对发芽指数的影响大于BSM;污染物时种子萌发时间的影响不明显,而对芽长和根长的影响显著。Cd、AC和BSM均可降低种子淀粉酶的活性,其中AC对α＋β淀粉酶活性的影响大于BSM。随着Cd、AC和BSM处理浓度的升高,水稻种子贮藏物质的消耗率逐渐升高,转运率逐渐降低。     

Cd对叶菜生长和产量的影响及其在叶菜体内的积累

选取广东省菜薹、芥菜、叶用莴苣、蕹菜和苋菜等几种主要的叶类蔬菜,在水培条件下进行Cd在不同浓度下对叶菜生长、产量及其在叶菜体内积累的影响研究。结果表明,培养液中Cd的添加浓度为0.01、0.1、0.5mg·kg-1时,其对叶菜生长、产量及其在叶菜体内积累都有明显的影响,且因Cd浓度和叶菜种类的不同而有很大差异。随着培养液中Cd浓度的增大,各种类叶菜的受害症状加重,减产幅度增大,可食用部位Cd含量和Cd累积量都极显著增加,且它们分别与培养液中的Cd浓度呈显著或极显著的正相关(前者r=0.987￣0.999,P<0.01,N=4;后者r=0.967￣0.999,P<0.05,N=4)。各叶菜产量受影响程度的顺序为:叶用莴苣>苋菜、芥菜>菜薹>蕹菜。可食用部位富集Cd量的顺序为:苋菜>菜薹>叶用莴苣>芥菜、蕹菜。