不同镉背景值农田中荞麦镉积累转运特性研究

为探明荞麦在不同镉背景值农田中的镉积累转运特性,为镉污染农田的植物修复作用奠定基础。以8个荞麦品种（系）为材料,在9个镉污染农田开展多点试验,检测荞麦根、茎叶、籽粒镉含量。结果表明:荞麦对镉的吸收积累能力很强,在一定范围内,随着土壤镉含量增加,荞麦籽粒镉含量先呈增加趋势,随后镉含量不再明显增加。荞麦成熟期不同部位对镉的吸收规律表现为茎叶>根>籽粒;茎叶镉富集系数2.03~5.52,根镉富集系数1.03~4.08,籽粒镉富集系数0.15~0.92;根-茎叶镉转运系数1.34~2.30,茎叶-籽粒镉转运系数0.07~0.22。说明荞麦是适合用作重金属污染土壤修复的潜力植物,具有明显的镉富集能力和较强的镉运输能力,土壤镉主要转运并积累在茎叶中。     

植物对重金属镉的吸收与耐受机制研究进展

为了有效降低土壤中镉含量,保障人类健康,人们希望通过一种经济、有效的方法——植物修复技术来治理土壤镉污染。因此,植物对重金属镉的吸收与耐受机制研究,已成为近年来植物逆境生理研究的热点。笔者主要综述了植物对镉的吸收、转运及积累机制,以及植物体通过细胞壁的沉积、细胞区室化、螯合作用和抗氧化系统的保护作用对镉的耐受机制,以期为今后通过植物修复技术更好治理土壤镉污染提供基础资料。     

水稻重金属镉代谢的生理和分子机制研究进展

水稻籽粒镉污染是一个世界范围内广泛存在和亟待解决的问题。有关控制镉积累的数量性状位点（QTL）和调节水稻镉积累及分配的重要功能基因被广泛研究和报道,揭示了水稻中镉积累的遗传多样性。本文主要回顾和总结水稻中镉的吸收、转运、积累和外排的生理和分子机制,概述目前学者们在培育“低镉大米”方面所做的一些研究,并讨论了降低籽粒中镉含量的现存问题及发展方向。     

181份多样性籼稻种质苗期和成熟期镉积累表型评价

近年来,中国稻米镉污染问题较为严重,对人们生活和健康带来严重的威胁。选育低镉积累水稻品种是解决此问题最简单有效的途径,而筛选低镉积累水稻资源是低镉积累水稻品种选育的前提和基础。本研究以引进的来自31个国家(地区)的181份多样性丰富的籼稻种质为研究材料,利用水培和中度镉污染的农田分别对这些种质的苗期地上部分镉吸收和成熟期稻米镉积累进行测定。研究结果表明,苗期地上部分和成熟期稻米镉积累量在品种间有很大差异。苗期地上部分镉含量变异范围为9.90~106.80 mg/kg,而稻米镉含量的变异范围为0.12~1.23 mg/kg。鉴定出稻米镉含量低于0.20 mg/kg的种质3份,地上部和稻米镉含量均较高的种质16份。相关性分析结果表明,苗期镉吸收与稻米镉积累极显著相关(r=0.3861, p0.000 1),苗期镉吸收低的稻种,其稻米镉含量亦相对较低,苗期镉吸收可作为稻米镉累积的重要指示之一。本研究结果为籼稻低镉积累品种选育和镉污染农田的植物修复提供良好的材料基础。     

小麦对镉的吸收、富集及其镉污染预测研究进展

本研究回顾和总结了国内外学者对小麦镉吸收和富集的特点,对比分析了小麦各部位镉的富集系数,小麦不同部位镉富集顺序为:根>叶>茎>籽粒。土壤镉安全阈值是保障小麦质量的重要指标,小麦籽粒中镉含量可以由土壤中总镉含量及pH值来预测。对3类不同浸提剂浸提的土壤有效态镉进行探讨,发现这些浸提剂浸提的土壤有效态镉含量与小麦镉含量间的相关性顺序为:络合剂类>中性盐类(CaCl₂)>稀(弱)酸类。最后提出了结论和展望,以期为今后小麦镉污染预测提供重要的理论指导和思路。     

土壤镉污染对箭筈豌豆生长、镉积累和营养物质吸收的影响

采用污染土盆栽法,研究箭筈豌豆(Vicia sativa L.)在镉(Cd)添加量为2.5和10.0mg/kg土壤中的生长状况、营养物质吸收和镉富集特征。结果表明,土壤镉添加对箭筈豌豆地上部和地下部生物量没有显著影响,但使种子的生物量降低。轻度和重度镉污染条件下,箭筈豌豆地下部的镉富集系数为21.12~26.39,地上部的镉富集系数为0.47~1.00,种子的镉富集系数为0.46~1.16,镉的转运系数为0.02~0.05。地下部镉含量达268.97mg/kg,地上部和种子的镉含量超国家食品限量标准,营养元素尤其是Fe、Zn、Mn和P的含量,受到镉添加的显著影响。因此,箭筈豌豆可用于镉污染土壤的植物修复,但需防范地上部和种子食用和饲用的安全风险;镉对营养元素吸收的影响是其生长受抑制的原因之一。     

两个黑麦草品种对镉吸收富集比较研究

采用盆栽试验研究比较两个黑麦草品种在不同Cd污染水平(0、75、150、300及600 mg.kg-1)下生长量、抗氧化酶活性、Cd含量及积累量的差异,以筛选出更适合作为土壤镉污染修复的品种。结果表明,随着土壤镉水平的增加,两个黑麦草品种根系干重、阿伯德地上部干重和植株总干重呈先增加后降低的趋势。土壤镉污染水平为75 mg.kg-1时,阿伯德地上部和植株总干重达到最大值(10.92 g.pot-1和12.03 g.pot-1),较对照分别增加了11.13%和10.67%。两个黑麦草品种各部位SOD活性、CAT活性和根系POD活性,均随土壤镉水平的增加呈先升高后降低的趋势,地上部MDA含量则逐渐升高。两个黑麦草品种镉转运系数、镉富集系数均大于1。黑麦草对Cd耐性和吸收富集存在基因型差异。比较两个品种黑麦草,在75~600 mg.kg-1Cd胁迫下,阿伯德品种地上部干重和总干重均高于邦德品种,且阿伯德地上部和根系镉含量及镉积累量高于邦德。阿伯德更适合作为土壤镉污染的植物修复材料。     

土施富集植物秸秆对牛膝菊生长及镉积累的影响

为研究富集植物秸秆对超富集植物的化感作用,通过盆栽试验,研究了镉污染条件下,土施4种镉富集植物(小飞蓬、碎米荠、旱莲草和豆瓣菜)秸秆对牛膝菊生长及镉积累的影响。结果表明:与未施用相比,施用小飞蓬和碎米荠秸秆提高了牛膝菊根系、茎秆、叶片、地上部分及整株生物量,也提高了牛膝菊株高和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性,但施用旱莲草和豆瓣菜秸秆则降低了牛膝菊的生物量、株高和抗氧化酶活性。施用小飞蓬、碎米荠、旱莲草和豆瓣菜秸秆均提高了牛膝菊地上部分镉含量,分别比未施用提高了12.01%,9.55%,22.03%,5.39%,但只有施用小飞蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊地上部分镉积累量高于未施用(分别比未施用提高了35.78%和11.77%)。施用小飞蓬和碎米荠秸秆提高了土壤过氧化氢酶活性、土壤脲酶活性和土壤蔗糖酶活性,而施用旱莲草和豆瓣菜秸秆则降低了土壤酶活性。因此,土施小飞蓬和碎米荠秸秆均能提高牛膝菊对镉污染土壤的修复能力,以小飞蓬秸秆的效果最佳。     

镉对植物生长的影响和植物耐镉机制研究进展

镉污染不仅影响植物的生长发育,而且严重威胁到人类健康,是目前国内外研究的热点问题。笔者就近年来镉对植物的毒害以及植物对镉的耐受机制等相关研究进行了综述。主要包括镉对植物生长和体内代谢的影响,植物对镉的吸收、转运、分布特征以及植物通过吸收转运、区域化作用和螯合作用、体内酶活性和渗透调节物质的变化等方面探讨了植物对镉的耐受机制,并对今后的探索方向提出了一些新思路。     

植物中镉及其螯合物相关转运蛋白研究进展

镉是一种毒性极强的重金属污染物,土壤和大气中的镉通过植物根和叶的吸收在其体内积累。镉不仅影响植物的正常生理代谢过程,严重降低作物产量和品质,还可通过食物链的传递和富集危害人类身体健康。镉胁迫条件下植物会通过一系列的生理反应来减轻镉损伤,其中镉及其螯合物相关转运蛋白在植物抗镉毒害中起重要作用。金属转运蛋白是一类位于植物组织膜上的运输蛋白,其参与金属元素的吸收、转运和区隔过程。目前利用基因工程和现代分子生物学技术,已经鉴定出一系列镉及其螯合物相关转运蛋白,主要包括锌/铁转运蛋白（ZIP）、天然抗性相关巨噬细胞蛋白（NRAMP）、重金属ATP酶（HMA）、金属耐受蛋白（MTP）、阳离子交换体（CAX）、ATP结合盒转运蛋白（ABC）、黄色条纹转运蛋白（YSL）等家族。本文从植物细胞、亚细胞水平综述与镉吸收和转运相关的转运蛋白的分子生物学研究进展,为更好地了解镉在植物体内的差异积累原理、植物抗镉毒害机理和植物吸收转运镉的分子机制提供理论依据。     

水稻镉积累与调控研究进展

镉通过水稻植株吸收进入食物链而危害人畜健康,水稻低镉累积研究已成为当今生态环境领域、水稻栽培与育种领域的重要课题。本文从水稻对镉的积累累积特性、镉的运转、稻田镉的控制及低镉低累积积累水稻品种的选育等方面,综述了镉在不同水稻品种类型、不同生育期及不同水稻器官间的积累累积规律,镉从土壤到籽粒的运转过程,主要控镉技术对水稻镉吸收的影响,以及低镉低累积积累水稻品种选育的研究进展。并从水稻镉代谢规律与遗传改良、土壤修复、良种良法等方面探讨水稻低镉低累积积累的研究方向。     

水稻镉积累特点及影响因素研究——潜育水稻土与潴育水稻土的比较

中国农田土壤和稻米镉(Cd)污染严重,摸清稻田土壤与水稻各器官中Cd积累的关系,可为水稻安全生产提供依据。以潜育水稻土和潴育水稻土为研究对象,通过点对点采集土壤和水稻样品,比较了潜育水稻土与潴育水稻土生长水稻Cd积累的差异及影响因素。结果表明：在相似的土壤Cd污染水平下,生长于潜育水稻土上的水稻各器官镉积累明显低于潴育水稻土,潜育水稻土上生长水稻的茎叶、糙米镉平均含量只有生长于潴育水稻土上的55.53%和56.10%,表明潜育水稻土上生长水稻对土壤Cd的吸收量明显低于潴育水稻土上生长的水稻。土壤全Cd含量均是影响两类土壤水稻各器官Cd积累的主要因素,但其他土壤因素对水稻各器官中Cd积累的影响在两类农田中有较大的区别;潜育水稻土上影响水稻Cd积累的因素还有交换性亚铁和粘粒含量,而潴育水稻土中则为CEC。结果还表明,在潜育水稻土中,采用新鲜土样测定的土壤有效Cd比风干土测定的土壤有效Cd更能有效预测水稻各器官中Cd的积累。故,土壤潜育化可降低水稻对土壤Cd的吸收,减免糙米Cd污染的风险。     

锌铁转运蛋白基因OsZIP5和OsZIP9参与水稻Zn^2+和Cd^2+的吸收和转运

锌(Zn)和镉(Cd)在水稻中的积累与世界粮食营养健康与安全息息相关。锌和镉具有相似的化学和物理性质,但在高等生物中具有不同的生理效应。在植物中,通过不同基因家族的不同转运蛋白参与锌和镉的吸收或转运。本研究对水稻锌铁转运蛋白(zinc-regulated transporters, iron-regulated transporter-like proteins,ZIPs)基因家族的16个成员进行生物信息学分析,并在锌缺乏或加镉胁迫条件下开展其表达模式分析,探究ZIP基因家族成员在水稻锌和镉吸收及累积过程中可能的生物学功能。研究发现,Os ZIP5和Os ZIP9同时受锌缺乏和镉胁迫的诱导表达。通过异源酵母表达验证了Os ZIP5和Os ZIP9具有Zn^2+和Cd^2+的转运活性,并进一步通过不同时期不同组织的表达模式分析发掘Os ZIP5和Os ZIP9在水稻Zn^2+和Cd^2+吸收或转运中的作用。本研究为水稻ZIP基因家族成员参与Zn2+和Cd2+的吸收和累积的相关研究提供参考。     

水稻作物对重金属镉的积累、耐性机理以及栽培调控措施进展

为了更加深入研究水稻作物对土壤中镉的积累与毒害耐性机理、了解栽培调控措施对稻米安全生产的意义,本文归纳了水稻作物对镉的转运和积累,分析了水稻镉积累差异及其特征;总结了水稻作物耐镉胁迫的机制,从抗氧化系统,限制吸收和运输,螯合作用等方面分析了水稻对镉胁迫的耐性机制;从肥料、水分等方面分析了栽培措施对水稻镉吸收和积累的调控效应。提出了应加强污染预防品种的选育和栽培调控措施研究等工作的意见和建议。     

6种植物对土壤中镉的富集特性研究

[目的]为了筛选出能适应湖南省重金属污染农田的镉移除植物,[方法]以甜高粱、生物质高粱、玉米、油葵、商陆、籽粒苋为材料,在醴陵市、株洲县和湘潭县重金属镉污染区开展田间试验,研究这6种植物对土壤中重金属镉的富集特性。[结果]结果表明：植株中镉的含量高低受植物品种和土壤中镉的含量影响较大,3个试验点中6种植物地上部分重金属镉的含量高低顺序为：籽粒苋＞商陆＞生物质高粱＞油葵＞甜高粱＞玉米,且株洲＞湘潭＞醴陵。除玉米外,其他植物地上部对重金属镉的富集系数均大于1,具备对镉的富集特性,其中籽粒苋对重金属镉的富集系数最高。[结论] 籽粒苋对镉有很强的富集性,是修复土壤重金属镉污染的良好材料。     

不同品种芸薹属蔬菜吸收累积镉的差异

采用温室土培盆栽试验方法,研究北京地区普遍种植的18种十字花科芸薹属蔬菜在模拟镉污染土壤上吸收累积镉的特征,结果表明：在土壤镉浓度为20mg/kg时,芸薹属不同类蔬菜及同类蔬菜的不同品种之间吸收和累积镉能力存在显著差异,大白菜北京小杂55地上部镉含量最高,达61.4mg/kg,而芥蓝香港白花中只有18.6 mg/kg,两者之间相差3倍以上;不同品种蔬菜地上部吸镉量和对土壤镉的富积系数也差异显著,最高吸镉量是最低吸镉量的5倍,大白菜北京小杂55的富积系数高达3.07,而芥蓝香港白花和菜薹金秋红2号只有0.93和0.97,均小于1。在镉污染的蔬菜地上选择种植低积累镉的蔬菜品种是生产符合食品安全农产品的重要措施。     

嫁接提高植物耐盐性研究进展

蔬菜设施栽培中,由于不合理的肥料使用、栽培管理措施不当以及雨水淋洗相对较少等原因,造成土壤盐分积累,土壤次生盐渍化现象普遍发生,导致蔬菜作物生长发育受到抑制、产量和品质降低,严重影响了设施蔬菜生产的可持续发展。实施嫁接栽培是克服设施土壤次生盐渍化的一条有效途径。此文综述了近年来国内外盐胁迫下嫁接植物的研究进展,包括植物生长发育、离子分布、光合作用、渗透调节作用、抗氧化酶及内源物质等方面,分析目前相关研究中存在的问题及其研究前景,旨在为开展嫁接植物抗盐机理研究提供参考。