Analysis and Assessment on Heavy Metal Contamination in Cotton Seeds of Hunan Province

[Objective] In order to guarantee the quality and safety of cotton products and to explore the feasibility of alternative planting, the contamination condition of the heavy metals in cotton seeds in Hunan province was investigated and evaluated. [Method] Fifty-six cotton seed samples, collected in 6 counties of Hunan province, were collected to determine 6 indicators including cadmium, lead, copper, chromium, mercury and inorganic arsenic contents. This was followed by pollution index calculation, correlation analysis, and cluster analysis. [Results] The range of comprehensive pollution indexes of Junshan district, Anxiang county, Nanxian county, Wangcheng and Dingcheng districts varied between 0.366 5–0.577 0, which belonged to a secure level. However, the single pollution indexes of Hengyang county are relatively high. The comprehensive pollution index of Hengyang county was 0.801 6, meaning a mild pollution level. [Conclusion] The pollution status of cadmium, lead, copper, chromium, mercury and arsenic in Hunan cottonseed samples are generally acceptable. Cotton could be a substitute for rice on contaminated soil.     

树木对重金属的抗性机理研究进展

土壤重金属污染问题是当今世界较为严重的环境问题之一。树木生物量高,根系发达,一般不进入食物链,一些树木对环境中重金属具有较强的吸收和积累作用,防止土壤金属污染的扩散。为了深入探索树木应对重金属污染的抗性机理,笔者主要从根系分泌物、内生细菌与菌根、螯合作用、抗氧化系统以及区室化作用等方面综述了近年来,尤其是近5年来树木应对重金属的抗性机制研究进展,发现由于重金属对于树木毒害作用的多方面性,树木重金属抗性机理具有复杂性,因此许多机理仍不清晰,今后还需要利用不断更新的技术手段,研究其不同抗性机理的协同作用,对其机制进行更深入系统的研究。最后,笔者展望了通过生物技术手段的改造,将树木应用于环境修复的前景。     

棉花涝害胁迫研究综述

涝害是棉花生产中面临的重要自然灾害之一,严重制约了棉花种植面积和产量。为了研究涝渍灾害对棉花生长发育状况的影响,本研究从棉花的形态生长、生理特性及植物激素变化等方面概述了涝害胁迫的研究现状及进展,分析了涝害对棉花生理机制造成的影响,以及涝害胁迫下棉花通气组织的形成及酶代谢适应性变化,并就棉花耐涝性鉴定方法、评价指标及其品种选育等提出了需要进一步研究和探讨的建议。     

不同重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响的差异

研究了不同浓度的重金属Cu2 、Cr6 、Pb2 胁迫对绿豆(Phaseolus radiatusL.)种子萌发和幼苗初期生长的影响。结果表明:低浓度抑或高浓度Cu2 、Pb2 胁迫对绿豆种子发芽率的抑制不明显,但较高浓度(100mg/L)Cr6 胁迫严重抑制种子萌发率,在400mg/L抑制高达66%(表1)。低浓度抑或高浓度Cu2 、Pb2 胁迫对绿豆初期生长抑制不明显,而Cr6 胁迫的抑制效应在浓度为50mg/L极为明显,并随浓度升高而加重。在400mg/L浓度时抑制其主根长、侧根数、株高及生物量分别高达93%、96%、75%、76%(鲜重计)57%(干重计)(表2~表6)。研究结果表明:3种重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响有差异,其毒害能力顺序为Cr6 >Cu2 >Pb2 。     

土壤胁迫与温度对转Bt基因棉抗虫性的影响

土壤水分过多和过少均不利于转 Bt基因棉杀虫蛋白的表达 ,土壤涝渍可造成转 Bt基因棉抗虫性的显著下降 ,而土壤干旱的影响则相对较小。低温 ( 1 8℃ )不仅可明显降低转 Bt基因棉抗虫基因的表达活性 ,亦可明显降低已表达于棉株中的杀虫蛋白的抗虫活性。高温 ( 3 8℃ )亦可降低转 Bt基因棉抗虫基因的表达活性 ,但较低温的影响则相对较小 ;高温下已表达于棉株中的杀虫蛋白对低龄棉铃虫幼虫的抗虫活性明显增强。因此 ,应加强转 Bt基因棉田的水肥管理 ,保证转 Bt基因棉抗虫性的高效表达 ,重视各种异常天气后转 Bt基因棉田间的虫量监测 ,适时进行防治     

重金属胁迫对小麦生长发育及相关生理指标的影响

土壤污染已经成为影响作物生产,进而危害人类健康的一个亟待研究与解决的重要问题。本研究旨在为小麦生产实践中降低污染土壤中Cd、As、Pb、Cu、Zn生物有效性、建立重金属消减技术提供一定的理论支撑,为农田重金属污染监测和综合治理提供理论依据。采用单一元素污染的方式,以室内水培试验和田间试验系统研究了Cd、As、Pb、Cu、Zn胁迫对小麦生长发育及生理指标的影响。结果表明:低浓度的重金属在一定程度上促进小麦种子的萌发,而高浓度重金属则对小麦种子萌发表现为强烈的抑制作用。在不同处理中,小麦地上部分干物质总量表现"慢-快-慢"的增长趋势。可使小麦株高降低,小穗数、不孕小穗数和成穗数减少,千粒重增加,经济系数降低,最终导致减产。     

棉花抗逆遗传改良技术与应用

病害、干旱、盐碱等逆境胁迫是棉花生产实现高产稳产的主要影响因素,利用传统育种和现代生物技术对现有棉花育种资源的抗逆性状进行遗传改良是实现高产、优质、多抗育种目标,培育突破性棉花新品种的有效途径。综述了中国农业科学院棉花研究所棉花抗逆遗传改良团队近年来在棉花抗逆育种新材料创制、抗逆育种关键技术研发与新品种培育方面的最新进展,并且提出了未来我国棉花抗逆遗传改良的研究方向。     

重金属胁迫对任豆种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响

为了解任豆幼苗的重金属耐性,探讨利用其进行重金属污染土壤修复的可行性,以尾矿、泥土及菌糠作为栽培基质的原料,在人工模拟重金属胁迫的条件下,对任豆种子进行了发芽试验,并测定了在不同重金属胁迫背景下任豆幼苗的SOD、POD和CAT活性.结果表明:任豆种子可以在含有重金属的栽培基质中萌发,但萌发率较低;在尾矿、泥土及菌糠3种原料适当比例混合的栽培基质中,任豆种子的萌发率相对较高;不同重金属对任豆幼苗抗氧化酶活性的影响不同,在低浓度的重金属离子胁迫下,任豆幼苗的SOD、POD和CAT活性均有不同程度升高,在高浓度的重金属离子胁迫下,其SOD、POD和CAT活性则逐渐降低;不同重金属对任豆幼苗抗氧化酶活性影响的大小排序为Cd2+>Cu2+>Pd2+>Zn2+.任豆幼苗对不同重金属有不同的耐性,其大小排序为:Zn2+>Pd2+>Cu2+>Cd2+.根据任豆幼苗的重金属耐性,可将其用于土壤重金属污染的植物修复,但土壤中的重金属含量应不超出其耐受的范围.     

北疆主栽棉花种子对渗透胁迫的响应及其萌发力差异评价

以北疆棉区7个主栽的抗旱性有差异的棉花品种(品系)为材料,用PEG-6000渗透溶液模拟干旱胁迫研究棉花种子对水分胁迫的响应,并对各种子萌芽期的抗旱性做出评价。结果表明,随着胁迫浓度的提高,棉花种子的发芽率、发芽势和发芽指数下降,种子平均发芽时间延长;萌芽期棉花种子对水分胁迫十分敏感,10%的PEG-6000浓度下,棉花种子的发芽能力受到严重抑制;不同胁迫强度下,棉花种子的抗渗透萌发力并不一致;萌芽期棉花种子抗旱性鉴定的适宜PEG-6000浓度为5%,相对发芽率可作为快速、有效鉴定指标,新陆早33和益农2号的种子抗旱性较强,而新陆早24和新陆早31的种子抗旱性较差。     

粘土矿物修复重金属污染土壤的研究进展

粘土矿物修复重金属污染土壤是一种原位修复技术,该技术通过向污染土壤中添加粘土矿物,利用粘土矿物对重金属的吸附、配合、共沉淀等作用降低重金属的移动性和生物有效性,减少重金属向水体和植物及其它环境单元的迁移,从而实现了重金属污染土壤的化学修复。由于粘土矿物资源丰富、修复过程操作简单、修复效果迅速,使其在重金属污染土壤的治理过程中有着不可替代的作用。本文对粘土矿物修复重金属污染土壤的机理进行了探讨,总结了粘土矿物对重金属污染土壤的应用效果,介绍了该技术研究的实验方法和评价方法,最后指出了粘土矿物的应用前景以及目前存在的问题,对以后工作应侧重的一些方面提出了建议     

重金属对无尾两栖类蝌蚪的毒性效应研究进展

无尾两栖类蝌蚪对水的依赖性极强,且鳃和皮肤具有很强的渗透性,当其受到重金属污染胁迫时,在行为表现、生长发育、组织结构和生理生化等方面都会发生显著变化,因此可以用来监测环境的变化。在总结国内外相关研究基础上,本文综述和分析了国内对无尾两栖类蝌蚪重金属毒性效应的研究进展,分析目前用于研究的无尾两栖类蝌蚪的种类、重金属离子的类型及毒理作用,以期为重金属离子的水环境监测提供科学依据。     

重金属胁迫对白三叶种子萌发的影响

为了探讨重金属胁迫对白三叶(Trifolium repens)种子萌发的影响,本研究模拟4种不同浓度重金属离子(Zn²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺)条件,测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数和相对胚根(芽)长等相关指标。结果表明:白三叶种子对Cd²⁺的耐受能力最强,Zn²⁺和Cu²⁺次之,对Pb²⁺的耐受能力最弱。总体上,种子的发芽率、发芽势、发芽指数和相对胚根(芽)长随着重金属离子浓度的增加表现出不同程度的下降趋势。高浓度重金属离子对白三叶种子萌发及生长发育会产生严重的阻碍作用。然而,低浓度的Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺对胚的生长具有一定促进作用,表明白三叶对低浓度重金属环境有一定适应性。在本试验中,白三叶对Cd具有较强的耐受能力,5种不同浓度的Cd²⁺条件下种子的发芽率均高于50%,且Cd²⁺浓度为1mg/L时可促进种子的萌发。此外,进行过重金属处理的种子会表现出相对胚根长小于相对胚芽长,表明重金属胁迫首先影响种子根部的生长发育,从而抑制白三叶的生长。综上所述,白三叶对低浓度的Zn²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺和高浓度Cd²⁺具有较好的耐受能力,可作为上述环境的绿化植被,并且在重金属Cd土壤污染中有良好修复前景。     

低磷胁迫下不同基因型棉花生理和形态的响应差异

盆栽条件下,选用18个不同基因型棉花品种,研究2个磷水平:适磷P(KH_2PO_4 1.00×10^-3 mol·L^-1)处理和低磷P 0(KH_2PO_4 0.01×10^-3 mol·L^-1)处理对棉花幼苗的磷利用效率、叶绿素含量、地上地下鲜重和干重及形态特性的影响。试验结果表明:棉苗地上部鲜重、地上部干重、总干重、总叶面积、叶绿素含量和磷利用率等指标在不同磷处理水平和不同基因型品种间都存在着显著或极显著差异,可作为研究品种耐低磷能力的性状指标;各性状相对值变异系数的大小顺序为:总叶面积>地上部干重>总干重>地上部鲜重>叶绿素含量>磷利用率;根据相对值表现及聚类分析表明:中棉所42号、新陆早19号和鲁研棉28号在低磷和适磷处理的比较中,各测定指标的综合表现良好,能够很好的适应低磷胁迫条件,属于耐低磷基因型品种。     

棉花不同钾效率基因型对水分和低钾胁迫的响应研究

为探明不同钾效率棉花基因型在水分和低钾胁迫条件下的差异,采用盆栽试验,对2种基因型棉花一些生理生化指标及生物学产量的差异性进行研究。结果表明,棉花在逆境胁迫条件下,其生长状况及生理生化过程中发生一系列适应性改变,不同基因型、不同生育时期,其抗逆性也不同。表现为：不同处理条件下,棉花钾高效基因型(103)叶绿素含量指数高于棉花钾低效基因型(122),生物学产量也较高。同时103叶片丙二醛(MDA)含量低于122,表明103抗逆性较强。2种基因型间可溶性糖与脯氨酸(Pro)含量以及过氧化物酶(POD)活性变化一致,差异不显著。     

养殖废水中抗生素与重金属交叉抗性微生物的筛选及其抗性研究

为了探索废水中具有抗生素和重金属交叉抗性的微生物的抗性机制以及抗性微生物的种类,直接从含养殖场废水的选择培养基中分离菌种,通过设计试验,观察其在含有重金属(Pb2+：33.33 mg/L,Cr6+：34.67 mg/L,Hg2+：16.67 mg/L,Cu2+：33.33 mg/L)和抗生素（阿莫西林A：3.33 mg/L,诺佛沙星N：2.67 mg/L,头孢拉定C：4.17 mg/L）的二元交叉培养基上的生长情况。结果表明：分离得到的7株菌中,4株为G-杆菌,3株为G+杆菌。所有二元交叉培养基上均有抗性菌生长,G-菌的抗性明显强于G+菌,其中1#菌具有六重交叉抗性(Pb+A、Cr+N、Hg+N、Hg+C、Cu+A、Cu+C),4#和7#菌均只具有一重交叉抗性,分别为Cu+N和Cr+C,具有Hg+N交叉抗性的菌最多,有4株,而具有Cr+N、Pb+C、Cu+C或Cr+C交叉抗性的菌均只有1株,菌种对抗生素的抗性强于对重金属的抗性。因此,养殖废水排放可能引发抗生素和重金属交叉抗性微生物的公众健康危害。     

美国黑桦、欧洲桤木和川桤木对重金属Cu胁迫的响应研究

为了研究美国黑桦、欧洲桤木和川桤木3 种植株对Cu 胁迫的响应以及3 个树种间的耐Cu 性差异。通过盆栽试验的方法研究不同浓度Cu 处理下的3 种植株的生长、抗氧化酶系统的变化以及Cu 积累特征。研究结果表明：（1）高浓度Cu (≥1 mmol/L)处理显著降低3 种植株的株高、地茎生长量以及生物量,抑制植株的生长;（2）随Cu胁迫时间的延长,幼苗叶片SOD、POD、CAT活性均呈先升高后下降的趋势,欧洲桤木中3 种酶活性更强,且酶活性持续时间最长;（3）川桤木和欧洲桤木根、茎、叶Cu积累量均随处理浓度的升高而增加,美国黑桦根、茎Cu积累量随处理浓度升高而增加,而叶片Cu积累量随处理浓度升高而减少。高浓度Cu处理对3 种植株的生长都有显著的抑制作用,3 种植株的都表现出对Cu离子的根部富集特征。欧洲桤木整体耐Cu能力最强,美国黑桦在Cu浓度较低时有较强的耐Cu能力,川桤木对Cu胁迫相对比较敏感。     

胚轴切断法诱导棉花对棉铃虫抗性的研究

诱导抗虫棉株对棉铃虫[Helicoverpaarmigera(Hubner)]发生动态的影响表明,在田间累积卵量无明显差异的情况下,胚轴切断结合假单胞杆菌(PseudomonasfluorescensP303-1)诱导处理的棉株上棉铃虫二代、三代、四代幼虫发生量分别比在自然生长棉株上的幼虫量减少44.79％、37.98％和29.70％;而只用胚轴切断法处理的棉株上二代、三代棉铃虫幼虫发生量减少25％和8.53％,四代幼虫发生量与自然生长棉株相近。棉铃虫幼虫在菌诱导棉株和无菌诱导棉株上的死亡率分别是自然生长棉株上的4.7l倍和3.01倍。诱导棉株对棉铃虫幼虫的生长发育亦有影响,菌处理和无菌处理的棉株饲喂棉铃虫幼虫,其发育历期分别比对照延长17.17％和7.80％,虫重分别降低25.28％和15.63％,化蛹率分别降低14.94％和9.97％,蛹重分别降低19.80％和8.68％。菌处理和无菌处理后棉株体内多元酚和萜烯类物质均比对照有不同程度的提高,菌处理的增幅要高于无菌处理。     

棉花涝渍胁迫的耐受及应答机制研究进展

涝渍是中国长江、黄河流域棉区棉花产量、品质提高的重要限制因子。棉花常具有复杂的耐涝机制,其中,转录因子在其响应涝渍胁迫中发挥着重要作用。本研究从形态结构、生理生化、基因表达等方面综述了近几年国内外有关棉花涝渍胁迫的研究进展,探讨了胁迫条件下棉花的形态及生理适应性,信号转导过程,重点分析了b ZIP、AP2/EREBP,NAC、WRKY、MYB、b HLH等几大家族转录因子的结构、分类及生物学功能,并对其响应非生物胁迫的复杂调控机制进行了论述,以期为发掘棉花耐涝基因,利用分子手段培育棉花耐涝新品种提供思路。     

干旱胁迫对棉花生长发育和光合荧光参数的影响

为明确持续干旱胁迫对棉花生长发育、叶片水势、光合特性、荧光参数的影响,以‘新陆早57号’为试验材料,在土壤水分试验场内,设置3个水分处理（正常、轻度干旱、重度干旱）,研究不同干旱程度下棉花发育期、叶面积、干物质、产量、叶片水势、光合荧光参数的变化规律。结果表明：随着干旱胁迫时间的延长叶面积指数、光合物质积累量、籽棉产量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学量子产量(Yield)、光化学猝灭系数(qP)呈下降趋势,叶片水势先下降后上升,非光化学猝灭系数(qN)则呈上升趋势,且随干旱程度的加剧而增加。经统计分析,干旱胁迫下Pn、Tr、Gs与对照差异显著(P<0.05)。干旱胁迫持续15天后,重度干旱胁迫下Yield、qP、qN与对照差异显著(P<0.05),轻度干旱差异不显著。Pn、Tr、Gs、Yield、qP、qN均能反映棉花叶片水分状况,但Yield、qP、qN更为敏感。     

棉花基因克隆研究进展

棉花的基因克隆主要集中在纤维品质、抗逆、棉酚相关基因、叶绿体基因、调控元件和发育相关酶蛋白等六个方面。在纤维品质方面,我国已克隆了β-微管蛋白基因、E6基因、GhbZ-IP、GhIAA16和40个棉纤维特异表达基因,同时还得到一批性质不清楚的cDNA克隆。国外已分离出Fbl2A、Rac13、.Rac9、MYB基因和20余个纤维发育相关基因。在抗逆性方面已得到了LRR-RC基因、14-3-3蛋白和PR蛋白基因等以及一些cDNA克隆。