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。     

茶多酚和钙离子添加对茶树叶片铅吸收和亚细胞分布的影响

为研究铅胁迫下添加茶多酚和钙离子对茶树叶片铅吸收和亚细胞分布的影响,通过水培试验,结合差速离心法和扫描透射电镜技术研究舒茶早茶树叶片铅吸收特性及铅的亚细胞分布,并比较茶多酚和钙离子两种不同添加剂对茶树叶片铅吸收和亚细胞分布影响的差异。结果表明：铅胁迫显著增加茶树叶片中铅的含量,显著降低钙的含量。茶多酚添加后,茶树叶片铅含量显著降低30.89%,钙含量显著增加11.10%;添加钙离子对茶树叶片铅含量无显著影响,但使钙的含量显著增加了34.57%。铅被茶树吸收后,茶树叶片表面和气孔周围褶皱度增加,铅沉积于液泡内,造成细胞器的损伤;茶多酚和钙离子的添加减轻了铅对叶片细胞的损害程度。铅在茶树叶片亚细胞组分中的分布顺序依次是细胞壁、细胞质和液泡、质体和叶绿体、线粒体。研究表明,茶多酚主要通过减少铅的吸收量来缓解茶树叶片的铅毒害作用,钙离子主要通过改变铅在茶树叶片细胞不同组分中的含量（增加细胞壁对铅的截留、降低细胞内铅的含量）来缓解重金属铅对茶树叶片细胞的伤害。     

铅胁迫下不同茶树的生理响应及其亚细胞水平铅分布特性分析

为了分析不同茶树对Pb胁迫的生理响应及其组织亚细胞Pb分布特性,采用盆栽种植法,以铁观音、肉桂两种茶树为材料进行了分析,以期为重金属对茶树毒害机理和茶树对重金属的自我防御研究提供理论依据。结果表明:随着Pb胁迫浓度的增加,茶树叶片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性呈现下降趋势,且肉桂对Pb胁迫的耐受性高于铁观音;相同浓度Pb胁迫下,两种茶树不同组织亚细胞中的总Pb含量显著差异;此外,Pb胁迫下,为降低Pb~(2+)毒害,铁观音茶树表现为提高植物细胞溶质与细胞器中的Pb~(2+)比例,肉桂茶树表现为增加植物细胞壁中的Pb~(2+)结合率。可见,Pb胁迫下,不同茶树的解毒方式存在差异。     

2种萱草对铅、镉的吸收累积及其在亚细胞的分布和化学形态特征

【目的】探讨2种萱草 Hemerocallis 对铅、镉的忍耐和解毒机理,为运用植物修复铅、镉污染提供理论依据.【方法】通过盆栽试验研究了2种萱草在铅、镉不同处理时间下对其吸收特性,并采用差速离心与化学试剂提取法分析Pb、Cd在2种萱草中的亚细胞分布及其存在的化学形态.【结果和结论】2种萱草对铅、镉的吸收特性为：地下部分含量总体高于地上部分,随处理时间延长,吸收过程均出现1个峰值,但是吸收达到最大值的时间有一定差异;2种萱草对铅、镉的转移系数均减小.2种萱草地上部和地下部亚细胞铅主要分布在液泡及细胞可溶性部分中,其次是细胞壁及残渣部分,分配率最少的是细胞膜及细胞器部分;镉在细胞壁及其残渣部分含量最多,细胞膜及细胞器部分中次之,液泡及细胞可溶性部分中分布很少.大花萱草地上地下部分各化学形态铅含量大小为Pb_HCl>Pb_NaCl>Pb_W>Pb_E>Pb_HAc>Pb_r,金娃娃萱草：Pb_HCl>Pb_HAc>Pb_NaCl>Pb_WPb_E>Pb_r.2种萱草镉的化学形态分布为：Cd_E>Cd_NaCl >Cd_W>Cd_HAc>Cd_HCl>Cd_r .2种萱草中Cd主要以无机盐、氨基酸盐等可溶性盐的形态存在,其细胞壁在Cd忍耐与解毒中起到重要作用;Pb主要以金属磷酸盐沉淀的形态存在,其液泡在Pb忍耐与解毒中起到重要作用.     

土壤中铅镉的化学形态和有效态的提取与分离研究

对土壤中铅镉的形态和有效态的提取与分离进行了研究,比较了不同提取剂的提取能力,选择了铅,镉的最佳形态和有效态提取剂,建立了土壤中铅,镉的形态连续提取方法,并对提取剂的提取机理进行了初步探讨。     

类芦对铅镉的吸收动力特性及亚细胞分布规律研究

以南方水土保持植物类芦为研究对象,采用营养液培养的方法,以Pb、Cd为目标污染物,设置不同的胁迫浓度和时间,胁迫后测定类芦体内重金属的含量和亚细胞分布。结果分析发现,类芦体内重金属含量与浓度和时间有显著的关系,可利用Freundlich方程和Michaelis-Menten方程进行拟合,R~20.95,相关性强。通过拟合发现,重金属主要分布在根部,类芦对Pb的吸收能力更强(最高含量达到4 687.87 mg·kg~(-1)),但是对Cd的吸收速率增长更为明显,即类芦在吸收Cd方面有一定的潜力。就亚细胞分布而言,两种重金属均主要分布在细胞壁和可溶组分中,不同浓度和时间处理下,两个组分中的重金属含量共占总量的60%以上。由此说明,类芦对Pb的吸收能力更强,同时,类芦通过改变重金属的亚细胞分布来降低重金属的毒害作用,维持自身的稳态。     

锌对长柔毛委陵菜体内镉的亚细胞分布和化学形态的影响

为了解Zn对长柔毛委陵菜耐受Cd的影响,通过营养液培养并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了zn对长柔毛委陵菜（Potentilla griffithii var．velutina）体内Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,长柔毛委陵菜体内72％-95％的Cd分布在细胞壁和可溶组分中,这表明Cd主要分布在长柔毛委陵菜体内的细胞壁和可溶组分中,而在叶绿体、细胞核和线粒体中分布较少。同时,随Cd或Zn处理浓度的增加,细胞壁对Cd的固持作用增强。长柔毛委陵菜体内的Cd以不同化学形态存在：对照中73％～93％的Cd以水提取态和乙醇提取态存在,在其他处理中主要以氯化钠提取态、水提取态和乙醇提取态为主,三者占总量的86％～96％：其中在Zn／Cd复合处理中氯化钠提取态是含量最高的形态,所占比例为42％-78％;而醋酸提取态、盐酸提取态和残留态的含量在所有处理中分布都较低,只占总量的3％～14％。另外,随Cd或Zn处理浓度的增加,活性较强的水提取态和乙醇提取态的分配比例总和减少,而氯化钠提取态所占比例却增加,这表明Cd向活性较弱的化学形态转移。因此,细胞壁固持、可溶组分的液泡区隔化和向活性较弱的结合形态转移可能是长柔毛委陵菜耐Cd的主要机制。     

磷对水稻镉的亚细胞分布及化学形态的影响

为了探讨磷对水稻耐镉性的影响,采用盆栽实验,以沈农315(耐性)和花粳1417(敏感性)水稻为研究对象,对分蘖末期水稻根系及茎叶中镉的亚细胞分布以及化学形态进行比较分析。结果表明:增施磷肥显著降低了两品种水稻的镉含量,沈农315根系镉含量明显高于花粳1417,茎叶镉含量低于花粳1417;两品种各部位细胞壁镉的分配比例随磷的增加而明显增加,细胞器镉的分配比例逐渐降低。镉的化学结合形态整体上呈现为氯化钠提取态醋酸提取态去离子水提取态乙醇提取态盐酸提取态,其中醋酸提取态所占比例随磷增加而增加,沈农315和花粳1417的增幅分别为19.70%~31.32%、10.05%~16.36%,氯化钠提取态显著降低,降幅分别为23.38%~40.11%、22.55%~39.56%。由此说明,增施磷肥能有效增加水稻对镉的耐受性,且不同品种表现不同。     

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。     

药用植物中铅的形态和分布研究

以麦冬、北沙参和地黄为对象,用分级离心和逐级浸取方法研究了铅在根、叶的分布及在药用部分的形态。结果表明,根部超过90%及叶部大于80%的铅位于细胞壁上;药用部分中65%以上是活性较低的醋酸和盐酸提取态。实验结果是铅特性及铅在植物体内迁移的表现。     

不同硫浓度下叶面施硒对水稻幼苗镉的亚细胞分布及化学形态的影响

采用水培的方式,通过叶面喷施硒(Se),根部施加硫(S)与镉(Cd),研究了不同硫浓度下叶面施硒对水稻幼苗体内Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,在不同处理条件下,细胞壁组分所占比例均为Cd10Cd1(Cd10代表浓度为10 mg·L-1的Cd,下同)。随着S的增加以及叶面施Se可溶性组分中Cd的比例有所升高,表明S与Se的供应能促进Cd向液泡转移。NaCl提取态所占比例趋势为S720S48S0、Se500Se0,而乙醇和去离子水等活性较高的提取态所占比例有所下降,说明S的添加以及叶面施Se能够促使Cd向活性较低的提取态转移。然而相对于无S,在高浓度S情况下,施Se并未显著增加Cd在液泡中以及FNaCl提取态的比例,推测S与Se之间相互竞争,从而未产生协同作用。     

某废弃铅冶炼企业周边土壤和蔬菜的铅含量及分布特征

为了解并掌握废弃铅冶炼企业对周边环境的影响程度及范围,在湖北某废弃铅冶炼企业周边按照扇形布点法采集表层土壤样品102个、蔬菜样品69个,分别采用石墨炉原子吸收分光光度法和电感耦合等离子体原子发射光谱法检测样品铅含量,分析土壤环境和蔬菜样品铅含量的空间分布。结果表明,废弃铅冶炼企业周边土壤铅含量的几何均数为39.8 mg·kg^-1,高于湖北省土壤背景值 （26.7 mg·kg^-1）。土壤铅的地质累积指数平均值为0.09,其中,36.4%的土壤采样点地质累积指数大于0。距离废弃铅冶炼企业500、1000 m和1500 m采样点的地质累积指数平均值分别为2.11、0.61和0.33,而2000 m及其以外土壤铅的地质累积指数平均值均小于0。白菜、萝卜和葱铅含量的超标率分别为24.0%、36.0%和6.3%,其内梅罗综合指数分别为8.12、4.38和1.26。废弃铅冶炼企业周边土壤和蔬菜在500 m范围内污染最为严重,土壤在500～2000 m之间呈轻度或中度污染;白菜、萝卜和葱受到铅污染的最大影响距离分别在500～1000、1000～1500 m和500～1000 m之间,其分别呈现重度、重度和轻度污染,且在企业周边呈现明显的污染和富集特征。     

小麦铅含量检测研究

采用微波消解技术和原子火焰法技术研究小麦中残留铅含量与土壤中铅含量之间的关系,结果表明:当土壤中的铅含量低于300μg/g时,小麦中的铅含量随着土壤中铅含量的增加呈线性增加趋势,随着土壤中铅含量的进一步增加,小麦中的铅含量增加缓慢,当土壤中的铅含量大于600μg/g时,小麦中的铅含量达到饱和值。     

铅在小麦和玉米中活性形态和分布的比较研究

以小麦和玉米的根和叶为对象,采用分级离心和逐级提取方法研究了铅的形态和迁移积累状况。结果表明,铅在小麦根中的含量高于玉米根,玉米和小麦吸收铅主要集中于根部,而且主要分布在根部的细胞壁与残渣态（F1）,其所占比例为70％～92％;从重金属形态分级提取来看,主要集中在活性较低的醋酸态、盐酸态和氯化钠态。     

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。     

三个品种茶树氟富集特性及其在亚细胞中的分布

【目的】研究茶树对氟吸收、富集规律及其解毒机理。【方法】通过水培试验,结合差速离心方法研究平阳特早、乌牛早和凫早2号氟富集的特性及根和叶片中氟的亚细胞分布,比较不同品种之间的差异。【结果】3个品种茶树根、茎和叶氟含量均随着培养介质氟浓度的增加而升高,0—10 mg•L-1氟处理下,地上部分氟含量大于根部氟含量（转运系数＞1）,且茶树吸收的氟中56%贮存在地上部分。除对照组外,大部分氟积累在叶片和根系的细胞壁（76.84%—91.58%）和可溶性部分（53.24%—80.35%）,氟的添加均增加了氟在3个品种茶树细胞壁和可溶性部分中的分配比例,减少了其在细胞器中的富集。加氟处理下,平阳特早和乌牛早叶片亚细胞组分氟含量的变化趋势为：细胞壁＞可溶性部分＞细胞器;凫早2号为可溶性部分＞细胞壁＞细胞器。低氟（0—5 mg•L-1）氟处理下,茶树根系亚细胞氟含量变化趋势为：细胞器≥细胞壁＞可溶性部分;高氟（10—50 mg•L-1）氟处理下,则为细胞壁＞可溶性部分≥细胞器。【结论】转运系数、地上部分氟的贮存率和氟在亚细胞组分的分布表明,茶树具有较强的向上运输氟的能力;氟在茶树根和叶中的亚细胞分布与茶树的品种和溶液氟处理的浓度有关,叶片中总氟含量与各亚细胞组分氟含量之间及其各亚细胞组分氟含量之间的关系与品种有关,根系表现与品种无关;细胞壁和可溶性部分是茶树高氟处理下氟主要的存储部位,说明细胞壁沉淀和细胞内的区隔化作用可能是茶树能够解除氟毒的重要原因。     

高产冬小麦对锌的吸收、积累与分配

目的明确高产(9000kg·hm-2)冬小麦的锌素吸收、积累与分配特点,为确定锌肥施用技术提供依据。方法2004—2006两年中各采用4个品种,于各生育时期在田间取植株样品,分器官测定锌的含量。结果小麦各生育时期各器官的含锌量为9.5—112.5mg·hm-2(干重),含锌量最高的器官随生长中心的转移而更替。生育前期叶片中锌的积累量最高,拔节前叶片中锌的分配率占全株总积累量的50%以上;生育后期籽粒中锌的积累量最高。小麦一生锌的总积累量为384.9—475.9g·hm-2,生产100kg籽粒吸收锌4.3—5.2g。籽粒由再分配获得的锌占籽粒总锌量的58.2%—60.3%,各器官对锌的净吸收积累量、转移量及对籽粒锌的贡献均为叶片穗叶鞘茎秆。结论各器官生育前中期含锌量和积累量较高,后期籽粒锌的积累主要取决于各器官锌的再分配。根据锌的这些吸收积累特点,锌肥主要应作为播种前拌种或基肥施用,以促进小麦生育前期的生长和锌的吸收。     

Absorption,Accumulation and Distribution of Zinc in Highly-Yielding Winter Wheat

Zinc（Zn） is an important essential microelement for wheat.In order to study the characteristics of Zn absorption,accumulation and distribution in highly-yielding winter wheat（with a grain yield of 9 000 kg ha-1）,field experiments were conducted in Gaocheng County of Hebei Province,China.Four winter wheat cultivars,i.e.,Shimai 14,Jifeng 703,Shimai 12,and Shixin 828,and four cultivars,i.e.,Temai 1,Shimai 12,Shixin 531,and Shixin 828,were used in the experiment,during 2004-2005 and 2005-2006,respectively.Plant samples were taken from the plots at each growing stage for Zn concentration analysis.The main results showed that the concentration of Zn in various above-ground organs of wheat was 9.5-112.5 mg kg-1 at different growing stages.The organ with the highest Zn concentration differed with the change of growth center at different growing stages.Accumulation of Zn in leaf blades was the highest among all the organs during early growing period,and more than 50% of the Zn accumulation was distributed to leaf blades before jointing,and higher than that to other organs.In late growing period,however,the accumulation of Zn in grains was the highest,and 58.1% of the Zn accumulation was distributed in grains at maturity.The total accumulation of Zn in wheat plant during its life span ranged from 384.9 to 475.9 g ha-1.The amount of Zn required for the formation of 100 kg grain yield ranged from 4.3 to 5.2 g.All the organs were ordered in such a sequence that leaf blades 〉 spikes 〉 leaf sheaths 〉 stems according to their net absorption and transportation of Zn as well as their contribution to Zn accumulation in grains.58.2-60.3% of the Zn accumulated in grains was redistributed from other organs,mostly from leaf blades.Concentration and accumulation of Zn in all the organs of wheat was high during early and middle growing periods,while accumulation of Zn in grains during late growing period mainly depended on the redistribution from other organs.According to these characteristics of Zn absorption and accumulation,Zn should be applied as seed dressing or basal fertilizer,so as to accelerate the early growth and Zn absorption of wheat.