不同浓度钙·锌抑制剂对烟草镉积累及亚细胞分布的影响

[目的]探讨钙锌互作对镉元素在烟草体内亚细胞分布的影响。[方法]以烟草南江三号为研究材料,通过添加不同浓度钙、锌2种抑制剂,采用土培盆栽试验,研究烟草镉的亚细胞分布。[结果]烟草叶部和根部的整个亚细胞中,镉含量分布大小顺序为胞液、细胞壁、叶绿体、线粒体。土壤中镉浓度为1 mg/kg时,加入钙抑制剂100 mg/kg,烟草根部叶绿体、细胞器和胞液的镉含量均下降,而细胞壁中的镉含量增加;加入锌抑制剂50 mg/kg,烟草所有亚细胞中的镉含量均有所下降,说明加入锌抑制剂50 mg/kg比加入钙抑制剂100mg/kg的效果好。土壤镉浓度为5 mg/kg时,烟草根部和叶部细胞器的镉含量都有所上升,其余3个亚细胞中的镉含量减少。[结论]烟草中镉在胞液中的分布多于细胞壁,叶绿体和线粒体镉含量少,在不同浓度钙、锌处理下烟草对镉的耐性加强,镉在烟草体内结合在细胞壁上,通过主动运输进入胞液,胞液区室化作用明显,可能是烟草耐镉的主要机制,减少烟叶镉含量的重要途径。     

花生对土壤镉吸收及镉的亚细胞分布研究

通过土培试验,以鲁花14为材料,采用盆栽方法,设置0.10(CK)、3.24、7.35、8.38、18.80 mg/kg5种土壤镉浓度,研究了鲁花14各器官对土壤镉的富集效应及其镉在各器官亚细胞的分布。结果表明:随着镉浓度的增加,花生根、茎、叶的镉含量也持续增加,不同镉处理间差异显著。土壤镉浓度小于(包含)8.38mg/kg时,镉含量大小顺序为叶>根>茎;土壤镉浓度为18.80 mg/kg时,镉含量大小为根>叶>茎。镉在根、茎、叶中亚细胞组分中的含量及其分布比例在不同镉处理间不同。土壤镉浓度小于(包含)8.38 mg/kg时,镉在根、茎、叶中亚细胞组分的镉含量为细胞壁>细胞器>可溶部分,镉积累在细胞壁是花生忍耐镉的主要机制。但在18.80 mg/kg时,亚细胞组分的镉含量为细胞器>细胞壁>可溶部分,说明在高镉浓度下,花生受到镉的毒害很严重。     

硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响

为探明硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响, 进行水培试验。以高镉积累水稻品种T优705和低镉积累品种湘早籼24为材料, 研究硫对水稻幼苗吸收累积镉的影响及其植株体内亚细胞分布的变化。结果表明, 当施硫水平为2.8 mg·L^-1时, 2个品种根系和地上部分的镉含量均显著降低;当施硫浓度为0.3 mg·L^-1时, 只有湘早籼24根系中的Cd含量显著降低(P<0.05)。施硫可显著降低水稻根系中的镉向地上部分转移, 增加水稻地上部细胞壁中的Cd分配比例, 降低胞液中的Cd分配比例。与根系相比, 地上部的Cd积累量更容易受到施硫水平的影响。因此, 针对不同品种, 在水稻苗期合理施硫可有效地缓解Cd毒害。     

镉在大豆幼苗叶中的亚细胞分配、定位及其对幼苗生长的影响

该研究采用水培试验方法,用不同浓度的Cd溶液培养大豆幼苗14天,研究了 Cd在大豆幼苗叶片中的累积、亚细胞分配与定位及幼苗的生长状况。结果表明：低浓度的 Cd对大豆幼苗的生长具有刺激效应,但高浓度的Cd胁迫能抑制其生长;叶中 Cd随着溶液中Cd浓度的增加而显著增加;在高浓度 Cd胁迫下,绝大部分 Cd束缚在细胞壁和可溶性成分中,少部分储存在细胞核、叶绿体、线粒体等细胞器中;在细胞壁、叶绿体、细胞核和液泡中可以观察到黑色 Cd颗粒沉淀;细胞间隙扩大,亚细胞结构受损尤其是叶绿体;细胞壁是叶细胞保护内部细胞器的第一屏障,细胞壁和细胞可溶性成分是储存 Cd的主要部位。     

镉在大豆幼苗叶中的亚细胞分配、定位及其对幼苗生长的影响(英文)

该研究采用水培试验方法,用不同浓度的Cd溶液培养大豆幼苗14天,研究了Cd在大豆幼苗叶片中的累积、亚细胞分配与定位及幼苗的生长状况。结果表明:低浓度的Cd对大豆幼苗的生长具有刺激效应,但高浓度的Cd胁迫能抑制其生长;叶中Cd随着溶液中Cd浓度的增加而显著增加;在高浓度Cd胁迫下,绝大部分Cd束缚在细胞壁和可溶性成分中,少部分储存在细胞核、叶绿体、线粒体等细胞器中;在细胞壁、叶绿体、细胞核和液泡中可以观察到黑色Cd颗粒沉淀;细胞间隙扩大,亚细胞结构受损尤其是叶绿体;细胞壁是叶细胞保护内部细胞器的第一屏障,细胞壁和细胞可溶性成分是储存Cd的主要部位。     

镉积累不同类型的小麦细胞镉的亚细胞和分子分布

 采用溶液培养试验结合亚细胞组分分级分离和凝胶过滤等技术 ,研究小麦根系和叶片细胞镉的亚细胞和分子分布。低镉和高镉品种分别采用烟 86 10 3和莱州 95 3。在高镉与低镉营养液中 ,根细胞壁中镉含量两个品种间差异不大 ,但烟 86 10 3根系细胞质中镉含量较低 ;叶片细胞壁、细胞质和细胞器的镉含量均表现为烟 86 10 3小于莱州 95 3。两小麦品种叶片细胞中镉大部分与高分子量化合物配合 ,而根细胞中镉大部分与重金属螯合肽 (PCs)配合。根系镉与PCs配合的组分 (PCs Cd)含量烟 86 10 3远小于莱州 95 3,烟 86 10 3根系细胞质低的镉含量以及低的PCs Cd形成量 ,降低了根系镉的移动及其由木质部向地上部转运的可能性。     

黔产艾纳香对镉胁迫的生理响应及其体内镉分布特征

为探明黔产艾纳香对镉(Cd)胁迫的生理响应及其体内Cd分布特征,采用沙培试验研究不同浓度Cd(0、10、30、60、120 mg/L)处理下艾纳香生理生化指标的变化规律及Cd在其体内器官和亚细胞分布特征。结果表明:随着Cd胁迫浓度的增加,叶绿素含量整体上逐渐降低,丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白含量均有不同程度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先升高后降低的变化;艾纳香各器官Cd含量随处理浓度的增加而增加,并表现为根茎叶;根、茎和叶细胞中Cd主要分布在可溶组分、细胞壁中,根、茎、叶可溶组分中Cd的分配比例分别为51.9%~69.7%、45.4%~69.7%、52.5%~57.9%,根、茎、叶细胞壁中Cd的分配比例分别为26.0%~37.8%、24.4%~45.6%、36.8%~41.4%;随着Cd处理浓度的增加,细胞壁中Cd含量所占比例呈上升趋势,而可溶组分所占比例呈下降趋势。总的看出,黔产艾纳香对Cd胁迫具有一定的生理适应性,细胞壁对Cd的滞留和可溶组分对Cd的区室化可能是其主要的解毒机制。     

不同蔬菜对镉的吸收累积及亚细胞分布

采用营养液培养,基于叶绿体分离方法,研究了不同种类蔬菜对镉吸收、运输和亚细胞的分布规律.结果表明,蔬菜在不同浓度镉的营养液中培养1周后,蔬菜生物量没有产生显著差异,而不同种类的蔬菜生物量差异较大.镉在蔬菜叶片中大部分存在于细胞壁中,占总量的62%～85%,少量存在于原生质(不含叶绿体)和叶绿体中;随着营养液中镉浓度的增加.各组分中镉的含量明显增加,但分配比例变化不大.各种蔬菜根中镉的含量高于地上部镉含量;随着镉浓度的增加,根中镉分配比例从44%~59%降低至27%～38%;不同蔬菜根部对镉的吸收能力及镉向地上部转移的能力有显著性差异.     

不同蔬菜对镉的吸收累积及亚细胞分布不同蔬菜对镉的吸收累积及亚细胞分布

采用营养液培养,基于叶绿体分离方法,研究了不同种类蔬菜对镉吸收、运输和亚细胞的分布规律。结果表明,蔬菜在不同浓度镉的营养液中培养1周后,蔬菜生物量没有产生显著差异,而不同种类的蔬菜生物量差异较大。镉在蔬菜叶片中大部分存在于细胞壁中,占总量的62%~85%,少量存在于原生质（不含叶绿体）和叶绿体中;随着营养液中镉浓度的增加,各组分中镉的含量明显增加,但分配比例变化不大。各种蔬菜根中镉的含量高于地上部镉含量;随着镉浓度的增加,根中镉分配比例从44%~59%降低至27%~38%;不同蔬菜根部对镉的吸收能力及镉向地上部转移的能力有显著性差异。

     

镉在黄瓜幼苗中的化学形态及亚细胞分布

为探究黄瓜幼苗对镉的吸收累积特性,将黄瓜幼苗置于6种镉浓度梯度(0、10、50、100、200、300μmol·L~(-1))营养液中培养17 d,测定黄瓜幼苗地上部和根部的镉含量以及镉在叶片的亚细胞分布和其化学形态分布。结果表明:随镉浓度升高,转移系数逐渐降低,黄瓜由根向地上部对镉的转运能力减弱。时间或浓度处理均会显著增加黄瓜叶片各亚细胞组分镉含量,镉的富集比例趋势表现为可溶性部分细胞壁细胞器,其中可溶性部分镉含量占44.88%～84.94%,远大于细胞器(3.10%～17.05%)与细胞壁(11.20%～39.66%)。相同时间下,随镉处理浓度的增加,镉在细胞壁组分占比先升高后降低,可溶性部分镉的占比先降低后升高。同时随着处理时间延长,细胞壁组分镉占比降低,可溶性部分镉占比升高。黄瓜叶片中NaCl提取态镉占比最高(33.69%～54.23%),但随着镉浓度提高,乙醇提取态、H2O提取态镉占比升高。当镉浓度达到300μmol·L~(-1)时,黄瓜叶片中的镉形态以乙醇提取态、H2O提取态和NaCl提取态占优势。总的来看,在器官水平上,黄瓜通过限制镉由根部向地上部传递的方式,降低镉对黄瓜地上部的毒害;亚细胞水平上,细胞壁对镉的吸持和液泡区室化是黄瓜对镉胁迫下的重要解毒方式,其中以液泡的区室化占主导位置;在化学形态分布上,镉的化学形态转化也是黄瓜应对镉胁迫的重要耐性策略。     

磷镉交互作用对白骨壤幼苗体内镉的亚细胞分布和生理特性的影响

为研究镉(Cd)和磷(P)交互作用对白骨壤幼苗体内Cd亚细胞分布和生理特性的影响,以一年生白骨壤幼苗为试验材料,采用差速离心法提取不同亚细胞组分,氮蓝四唑法、愈创木酚法、分光光度法和考马斯亮蓝G-250法分别测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和叶绿素、蛋白质含量。结果表明:随着Cd浓度的增加,白骨壤幼苗体内各亚细胞组分的Cd含量逐渐增加,其中细胞壁和可溶性组分中Cd含量增加较多,就分布而言,大部分的Cd(占整个植株的65.23%~96.92%)分布于白骨壤幼苗的根部。Cd集中分布于根中,表明细胞壁的固定及液泡区室化是白骨壤幼苗对Cd的解毒机制之一。研究也发现:外源P能促使Cd向液泡转移,同时提升了植株的抗氧化能力,表现为白骨壤植株SOD、POD活性增加、叶绿素和蛋白质含量升高。外源P能够缓解Cd对红树植物白骨壤的影响,增强白骨壤对Cd的耐受能力。     

生菜对镉胁迫的生理响应及体内镉的累积分布

为了揭示生菜对镉毒害的响应,采用种子发芽和营养液基质栽培试验,从种子萌发、生理特性及镉的累积、分布等方面研究镉胁迫对生菜的影响。结果表明,镉胁迫显著降低种子发芽势,1 mg·L~(-1)镉胁迫显著提高发芽率,而其他浓度显著降低发芽率。基质栽培试验中,50、100 mg·L~(-1)镉对生菜生物量有显著促进作用,不同浓度镉对根冠比无显著影响;低浓度(5 mg·L~(-1))镉显著促进叶绿素总量和叶绿色a含量;高浓度镉(10~200 mg·L~(-1))胁迫显著降低叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b含量。镉浓度为5 mg·L~(-1)时,丙二醛(MDA)含量显著增加,随着镉浓度进一步提高,除20 mg·L~(-1)时MDA出现显著下降外,其他处理与对照无显著差异;随着镉浓度增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低,过氧化氢酶(CAT)活性先升高后下降,过氧化物酶(POD)活性逐渐升高。生菜地下部分和地上部分镉含量均随镉浓度的升高而显著增加;且在同一镉浓度下,地下部分镉含量显著高于地上部分;随镉浓度的升高,地上部分的生物富集系数逐渐下降,而地下部分呈现先升高后下降的趋势,转运系数则显著下降。随着添加镉浓度的增加,地下部分亚细胞中各部分镉含量呈现指数累积趋势,而地上部分亚细胞中镉含量呈直线累积趋势;同一镉浓度下,地上部分亚细胞中的镉含量远低于地下部分;地下部分镉在亚细胞中的分布特征为细胞壁可溶组分细胞器,地上部分为细胞壁、可溶组分细胞器。因此,地下部分(根系)的滞留作用和细胞壁的固持是生菜应对镉胁迫的重要机制。     

钙锌抑制剂对烤烟镉运输的影响

收集烟草木质部伤流液,分析添加钙锌抑制剂后镉的赋存形态及运输机制。结果表明：Ca/Zn复合处理对烟草各部位Cd的吸收具有一定的抑制作用。烟株木质部液中不同提取态的镉含量表现为水溶态>NaCl态>盐酸态>乙醇态,加入钙/锌后,木质部液中水溶态Cd的含量增加。在1 mg·kg-1 Cd浓度处理条件下,只加入钙的处理韧皮部液中各提取态的镉含量均大幅降低;在5 mg·kg-1Cd浓度处理条件下,只加入锌的时候韧皮部液中各提取态的镉含量均大幅降低。     

磷素对紫花苜蓿镉累积和抗氧化酶活性的影响

为研究磷素对紫花苜蓿镉累积和抗氧化酶活性的影响,以紫花苜蓿(中苜一号)为材料,采用土培试验,设置不同磷水平(0、40、80、160、240、300 mg·kg^-1)和镉含量(0、2、20 mg·kg^-1),分析紫花苜蓿生物量、镉含量、镉亚细胞分布、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性。结果表明：在相同镉处理下,随施磷水平的增加,紫花苜蓿地上部、地下部镉含量最多降低了41.7%和39.2%;生物量、POD活性、SOD活性和CAT活性呈先增加后降低趋势。在相同施磷水平下,与未添加镉处理相比,低含量(2 mg·kg^-1)镉处理时,紫花苜蓿生物量最多增加了28.8%,高含量(20 mg·kg^-1)镉处理时,生物量最多降低了9%;随着镉处理含量的增加,紫花苜蓿MDA含量和CAT活性显著增加,POD和SOD活性先增加后降低。镉含量在各亚细胞组分中的次序为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随施磷量的增加而显著降低,细胞壁镉含量占比最高达...     

叶面喷施硒对紫色小麦镉积累的影响

为降低紫色小麦籽粒对镉(Cd)的积累能力,确保食品安全,本研究采用大田试验分析叶面喷施3种浓度亚硒酸钠(Na2SeO₃)溶液对4种紫色小麦Cd含量的影响,并通过分析Cd在小麦中的富集和亚细胞分布特征揭示其作用机理。结果表明：施硒(Se)后小麦各器官Cd含量呈下降趋势,富集系数均显著降低(P<0.05)。施Na2SeO₃浓度为0.8 mmol·L^-1时,小麦籽粒中Cd含量较对照(不施Se)降低47%～63%。4种小麦茎到籽粒和叶到籽粒的Cd转运系数均显著降低(P<0.05),降幅分别为22%～46%和34%～61%。小麦根和叶亚细胞中的Cd含量均表现为可溶性组分>细胞壁>细胞器,施Se降低了小麦亚细胞各组分中的Cd含量,提高了Cd在根和叶亚细胞可溶性组分中的占比。研究表明,叶面喷施Se能增强紫色小麦对Cd的区室化作用,抑制Cd向籽粒的转运,并使籽粒中Cd含量达到《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)的要求。     

辽宁省5种不同基因型水稻对镉吸收差异的研究

为对耐镉性强且低积累水稻品种的培育提供理论实践依据,在土壤外源添加镉的条件下,采用盆栽试验研究了辽宁省5个不同基因型水稻根系、茎叶、籽粒对镉吸收积累的差异,通过对分蘖期、抽穗期镉在茎叶各亚细胞组分含量的分析,探讨了产生差异的机理。结果表明,水稻各部位镉含量随外源添加镉浓度的增加而升高且存在显著的基因型差异。不同基因型水稻籽粒镉富集系数存在显著的差异,且随添加镉浓度的升高,籽粒镉富集系数有下降趋势,5个品种富集系数相对较高的是沈稻47和辽粳9号,相对较低的是辽星1号、沈农15和沈农315,其中沈农315在各处理下均最低,与其他品种存在极显著差异。随着水稻生长发育,抽穗期镉在茎叶亚细胞各组分的含量低于分蘖期,且总体呈现细胞壁最大,可溶性部分次之,细胞器最小的规律;镉在各亚细胞组分的含量和分配比例因基因型和生育期不同而异,镉耐性品种辽星1号、沈农15和沈农315细胞壁和可溶性组分的镉含量和分配比例高于敏感性品种沈稻47和辽粳9号,细胞器的镉含量则低于敏感性品种。     

曼陀罗对镉的吸收及其亚细胞分布研究

为研究曼陀罗对重金属镉的耐性机制，以前期筛选的曼陀罗（Datura stramonium L.）为试验材料，通过水培方式探究镉（Cd）胁迫下曼陀罗对Cd的吸收累积特性及其在植株体内的亚细胞分布特征。结果表明：介质中Cd无论低浓度还是高浓度，曼陀罗各部位的Cd含量都表现为根 > 茎 > 叶，但迁移系数差异不显著。曼陀罗根系Cd²⁺流速在不同位置具有显著差异，其中分生区和伸长区的Cd²⁺流速显著大于根冠区和成熟区。当介质中Cd浓度由0.1 mg·L^-1增至2.5 mg·L^-1时，细胞壁和细胞液中Cd含量之和所占比例显著增大。研究表明，曼陀罗根系对Cd²⁺的吸收主要集中在分生区和伸长区，当介质中Cd浓度较低时，根系中细胞壁对Cd向上运输的限制及茎叶中细胞液对Cd的区室化起重要的作用；当Cd浓度较高时，根部细胞各组分中细胞液所占比重增加，Cd由根系向上迁移，此时茎叶中细胞壁对Cd的固定作用增强，其可能是曼陀罗耐受高Cd胁迫的机制之一。     

硅锌互作对水稻幼苗镉吸收转运特性的影响

以湘早籼24幼苗为实验材料,通过添加不同浓度巯基硅和硫酸锌的水培试验,对水稻幼苗中总Cd含量、各亚细胞组分Cd含量、必需元素及可溶性蛋白的变化进行了研究,旨在探讨根际环境中添加Si和Zn离子抑制水稻Cd吸收转运的互作机理。结果表明:在含Cd 2.7μmol·L~(-1)的营养液中添加0.05 mmol·L~(-1)和0.1 mmol·L~(-1)的巯基硅能使水稻根系的Cd含量分别下降5.4%和34.7%,使地上部的Cd含量分别下降3.5%和51.8%。Si和Zn共存时对Cd的抑制作用更加明显,同时添加0.2 mmol·L~(-1)Zn和0.05mmol·L~(-1)或0.1 mmol·L~(-1)的巯基硅,使水稻幼苗根系中的Cd含量分别下降27.4%和68.9%,使地上部的Cd含量分别下降78.0%和88.0%。Si-Zn互作使得根系细胞壁组分中的Cd分配比例和地上部胞液组分中的Cd分配比例显著下降;同时还促进了根系对K、Ca、Fe、Zn等元素的吸收以及向地上部的转运。在Cd胁迫环境中,添加Si和Zn能显著提高根系中可溶性蛋白的含量,但对地上部的可溶性蛋白含量无显著影响。这些结果说明,增加根际环境中的Si和Zn浓度能促进根系对Cd的固定和根细胞中可溶性蛋白的合成,通过促进必需元素的吸收转运,显著抑制根系原生质体对Cd的吸收和向地上部的转运。     

碱蓬和滨藜对镉和钠吸收、转运及亚细胞分布特性的比较研究

采用水培试验方法,比较了不同类型盐生植物碱蓬和滨藜的Cd耐性,研究了两者对Cd和Na的富集规律及亚细胞水平上的Cd解毒机制差异。结果表明,Cd胁迫下碱蓬和滨藜的根长、株高及干重等均受到不同程度的抑制,两者的表观毒害症状及对Cd的响应敏感度也存在明显差异;根系耐性指数可以作为评价两者Cd耐性的指标,碱蓬表现出更强的Cd耐性。另外,除1μmol·L-1Cd胁迫下,碱蓬根表的单位面积Cd吸附量均显著高于滨藜;两者吸收的Na大量转运至地上部,吸收的Cd则主要富集在根部,但碱蓬对Cd的转运能力比滨藜弱。亚细胞分布分析发现,两种盐生植物各器官中Cd均主要分布于细胞壁,其次为胞液;细胞壁的固定为两者亚细胞水平上的主要Cd解毒机制,且碱蓬不同器官细胞壁的固定能力比滨藜强,根部Cd亚细胞分布特性对Cd从根部向地上部转运有显著影响。Cd胁迫除产生直接毒害外,也影响碱蓬和滨藜地上部及根部的Na含量,干扰了两者不同器官及亚细胞水平上的正常Na稳态。     

硅对镉胁迫条件下两个水稻品种镉亚细胞分布、非蛋白巯基物质含量的影响

采用营养液培养方法,以两种籽粒镉含量不同的水稻品种宁粳4号和徽两优6号为试验材料,分别生长在含有硅(Na_2SiO_3)和50μmol·L~(-1)镉(CdCl_2)的介质中7 d,研究了硅对两种水稻吸收累积镉及其非蛋白巯基物质(NPT)含量的影响,比较了两种水稻地上部和根中镉的亚细胞分布特征。研究结果表明:在不同硅镉处理下,相同镉处理浓度下,加入硅后,两种水稻生物量较单独镉处理明显增加;两种水稻根中的镉含量明显高于地上部,籽粒镉含量低的水稻品种宁粳4号转移系数小于籽粒含量高的徽两优6号;外源硅(1.8 mmol·L~(-1))会显著降低水稻对镉的吸收和转运。镉胁迫条件下,硅对水稻植株体内的非蛋白巯基物质(NPT)的含量产生了影响,单独镉处理时两种水稻根部NPT含量较对照明显升高,硅镉复合处理时宁粳4号根NPT含量变化不明显但显著降低了地上部NPT含量,徽两优6号根中NPT含量增加,地上部NPT含量下降。两种水稻品种镉在根中的亚细胞分布表现为细胞可溶物质中含量高于细胞壁,细胞器上含量最少;镉在地上部的亚细胞分布表现为细胞壁中含量高于细胞可溶物质,细胞器上含量最少。