柳叶箬对Pb胁迫的生理响应及其体内Pb的亚细胞分布研究

以Pb超富集植物柳叶箬(Isachne globosa)为研究对象,采用室内模拟Pb胁迫水培试验,设计不同Pb浓度(0、250、500、1000、1500 mg·L~(-1))胁迫处理,测定柳叶箬体内不同化学形态Pb、有机酸和非蛋白巯基含量,以及体内Pb的亚细胞分布,探讨柳叶箬对Pb胁迫的响应机理。结果表明:随Pb胁迫浓度的增大,柳叶箬体内各化学形态的Pb含量显著增大(P0.05);Pb胁迫条件下,柳叶箬体内的Pb以盐酸提取态为主,其次为醋酸提取态、NaCl提取态和乙醇提取态,去离子水提取态和残渣态含量较低;柳叶箬叶片的柠檬酸和苹果酸,以及体内非蛋白巯基含量均随Pb浓度的增加而显著增加(P0.05);电镜观察发现,大部分Pb~(2+)被束缚在细胞壁中,细胞区室化作用显著。以上结果表明,有机酸和非蛋白巯基的螯合作用以及Pb的细胞区室化作用对柳叶箬在Pb胁迫过程中具有重要解毒作用。     

Pb胁迫对富集植物金丝草种子萌发和幼苗生长的影响

以Pb超富集植物金丝草种子为试验材料,选取同为禾本科的百喜草种子为对照,设置不同Pb浓度(0、50、150、300、600、800mg /L和1000mg /L)的胁迫水平,测定Pb胁迫条件下金丝草和百喜草种子的发芽率、发芽势及根长、芽长、胚质量等指标,比较Pb胁迫对金丝草和百喜草种子各萌发指标、抑制指数和幼苗生长影响的差异。结果表明：低Pb浓度胁迫（50mg/L）对金丝草种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数有一定促进作用,随胁迫浓度的增大,种子萌发的各项指标受到较大程度的抑制,Pb胁迫浓度大于300mg/L时,金丝草种子萌发受到显著抑制;而Pb胁迫条件下金丝草种子萌发指标均小于百喜草,但金丝草种子对Pb胁迫具有较强耐性,在Pb胁迫浓度为800mg/L时,仍有一定萌发能力;Pb胁迫对金丝草根长和芽长无显著影响。     

金丝草对Pb的富集效果及其体内Pb的存在形态

以Pb超富集植物——金丝草为材料,采用室内模拟胁迫土培试验,设计6种Pb胁迫浓度（150、250、500、1000、1500和2500 mg·kg-1）,同时设置未加Pb的对照,定量测定不同浓度Pb胁迫下金丝草根系和地上部分的生物量、Pb含量及存在形态,研究金丝草对Pb的富集效果及其体内Pb的存在形态和分布特征.结果表明：Pb胁迫对金丝草的生物量有一定的抑制作用,但在高浓度Pb的胁迫下,金丝草仍保持较大的生物量;金丝草对Pb有较强的耐性和富集能力,可将大量土壤中的Pb转移至地上部分,在Pb浓度为2500 mg·kg-1时,达到Pb超富集植物的标准;金丝草根系和地上部分的Pb主要以有机酸盐、蛋白质结合态等化合态为主,迁移能力降低,从而减小Pb胁迫对自身的伤害.     

异质Pb胁迫对超富集植物金丝草根系生长及生物量分配的影响

以Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）为试验材料,设置不同Pb浓度的土壤异质胁迫室内模拟试验,定量测定不同Pb胁迫浓度和斑块中金丝草的根长、体积、表面积、平均直径等形态指标,以及根系和地上部分的生物量,比较不同异质Pb胁迫下金丝草根系形态指标及生物量分配的差异。结果表明,异质Pb胁迫对金丝草根长、根体积、表面积影响较明显,但对根平均直径的影响较小;随Pb胁迫浓度的增加,金丝草在Pb胁迫斑块和无Pb斑块的根长、根体积和表面积均呈逐渐增大的趋势,但无Pb斑块均大于Pb胁迫斑块;无Pb左室、Pb胁迫右室及整株根冠比均随Pb胁迫浓度的增加表现为先增大后减小的变化规律,表明轻度Pb胁迫条件下金丝草根系生物量分配较多,但随Pb胁迫浓度的增大,地上部的生物量所占比例逐渐增大。     

Pb胁迫对百喜草生长和Pb积累的影响

以水土保持先锋植物百喜草为试验材料,设置不同Pb浓度的室内模拟胁迫试验,定量测定不同浓度Pb处理下百喜草生长及体内重金属含量,分析百喜草对Pb胁迫的耐性及其富集效果。结果表明:百喜草在土壤Pb浓度2500 mg·kg-1条件下仍可生长;Pb胁迫对百喜草各生长指标均有一定抑制作用,地上部分表现为分蘖能力叶最大伸展苗高,根系表现为根体积根平均直径总根长根表面积;轻度Pb胁迫条件下百喜草根系生物量分配较多,随Pb浓度的增大,生物量分配倾向于地上部分;百喜草对Pb具有一定富集能力,根系和地上部分最高分别为3384.56 mg·kg-1和200.70 mg·kg-1,根系对Pb的富集能力远大于地上部分,表现出较弱的转移能力。     

铅胁迫对金丝草AsA-GSH循环及铅积累的影响

为了探究金丝草的耐铅(Pb)机制,以金丝草为材料,测定不同浓度(0、1000、2000、3000 mg·kg-1)Pb胁迫下金丝草抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环和亚细胞分布等指标。结果表明:低浓度(1000 mg·kg-1)Pb胁迫下金丝草叶片谷胱甘肽还原酶(GR)、还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(As A)含量高于对照,但未达显著水平(P0.05);金丝草根系GR、As A、抗坏血酸过氧化物酶(APX)含量则显著增加(P0.05),较对照增长41.1%、60.6%和74.0%。同时,低浓度(1000 mg·kg-1)Pb胁迫对金丝草根系总根长、根表面积、根平均直径和根体积也有一定促进作用。高浓度(2000、3000 mg·kg-1)Pb胁迫下,金丝草根系总根长、根表面积和根体积显著降低(P0.05),叶片及根系细胞内叶绿体、线粒体、核仁等亚细胞器损伤严重,毒害作用渐显。但金丝草叶片和根系GR、GSH、As A含量在高浓度Pb处理下仍高于对照,细胞壁和可溶性组分Pb含量显著高于低浓度Pb处理(P0.05),且两组分Pb含量占总量69%以上。研究表明,金丝草可通过诱导体内As A-GSH循环响应和Pb在亚细胞的差异化分配,增强植株抗氧化能力,限制Pb转运及其对细胞活跃区域的毒害来适应土壤Pb逆境。     

5种植物对Pb胁迫的生物响应及累积特征

选择江西Pb矿区分布频率高、且原位植株体内含Pb量大于500 mg/kg的茼麻、空心莲子草、青葙、加拿大蓬和鳢肠为研究对象,采用温室土培模拟胁迫试验,研究Pb胁迫下5种植物的生物响应和累积特征。结果表明,随着Pb胁迫水平的提高,青葙、加拿大蓬和鳢肠3种植物的叶绿素含量不断下降,而茼麻和空心莲子草的叶绿素含量则呈现先增后降的趋势。随着Pb胁迫水平的提高,5种植物地上部分的生物量均呈下降趋势,且下降幅度高于其叶片叶绿素含量的下降幅度。所有供试植物根系的Pb吸收量均随着胁迫浓度的升高而升高。茼麻、空心莲子草、青葙和加拿大蓬4种植物地上部分的Pb吸收量随着胁迫浓度的升高呈上升趋势。而鳢肠在5000¹5000 mg/kg胁迫水平下,其地上部分对Pb的吸收量随着Pb胁迫浓度的升高而上升,但至1800015000 mg/kg胁迫水平下,其地上部分对Pb的吸收量随着Pb胁迫浓度的升高而上升,但至18000²0000 mg/kg胁迫水平时,因转运能力的大幅下降,从而导致其地上部分的Pb吸收量持续下降。5种供试植物中,以茼麻地上部分对Pb的吸收能力和转移能力最强,空心莲子草则对Pb胁迫表现出良好的耐性,这2种植物在高含Pb量土壤均能生长良好,且生物量较大,可用于Pb污染土壤的修复。     

5种植物对Pb胁迫的生物响应及累积特征

选择江西Pb矿区分布频率高、且原位植株体内含Pb量大于500 mg/kg的茼麻、空心莲子草、青葙、加拿大蓬和鳢肠为研究对象,采用温室土培模拟胁迫试验,研究Pb胁迫下5种植物的生物响应和累积特征。结果表明,随着Pb胁迫水平的提高,青葙、加拿大蓬和鳢肠3种植物的叶绿素含量不断下降,而茼麻和空心莲子草的叶绿素含量则呈现先增后降的趋势。随着Pb胁迫水平的提高,5种植物地上部分的生物量均呈下降趋势,且下降幅度高于其叶片叶绿素含量的下降幅度。所有供试植物根系的Pb吸收量均随着胁迫浓度的升高而升高。茼麻、空心莲子草、青葙和加拿大蓬4种植物地上部分的Pb吸收量随着胁迫浓度的升高呈上升趋势。而鳢肠在5000~15000 mg/kg胁迫水平下,其地上部分对Pb的吸收量随着Pb胁迫浓度的升高而上升,但至18000~20000 mg/kg胁迫水平时,因转运能力的大幅下降,从而导致其地上部分的Pb吸收量持续下降。5种供试植物中,以茼麻地上部分对Pb的吸收能力和转移能力最强,空心莲子草则对Pb胁迫表现出良好的耐性,这2种植物在高含Pb量土壤均能生长良好,且生物量较大,可用于Pb污染土壤的修复。     

Pb、Cd单一及复合胁迫在小麦幼苗中的富集特征

为促进粮食安全生产,以小麦为受试植物,采用盆栽试验研究不同浓度下Pb、Cd单一以及复合作用下在小麦幼苗中的富集特征。结果表明,Pb单一胁迫下,叶片中金属的富集浓度与胁迫浓度成中度负相关,Pb、Cd在根部和叶片中的其他作用情况下,富集浓度与胁迫浓度均成正相关;Pb、Cd在不同形式下,在小麦幼苗中的富集主要集中在根系,即地下部分>地上部分;根部和叶片对金属Pb、Cd主要富集特征均为复合作用>单一作用,金属Pb、Cd复合作用于小麦幼苗时表现为相互促进吸收效应。     

Pb胁迫对红椿（Toona ciliata Roem）生长发育及Pb富集特性的影响

采用盆栽试验研究了酸性紫色土、钙质紫色土和冲积土上生长的一年生红椿实生苗暴露在不同浓度Pb胁迫(O、200、450mg·kg-1和2 000 mg·kg-1)条件下的叶长、叶面积、生物量、各器官Pb含量特征和富集程度,并分析了红椿对Pb污染的耐性和转移效率.3种土壤下红椿都能生长,但相同浓度Pb胁迫下其在钙质紫色土中生长状况最佳,在冲积土中生长状况最差.随Pb浓度增大红椿叶片生长受到明显抑制,当土壤中Pb浓度在2 000 mg· kg-1时,其叶长和叶面积与对照差异极显著(P＜O.01);Pb胁迫使得红椿根茎比发生明显的变化,还加大其叶的凋落程度,同时整株生物量随着Pb胁迫浓度的增大呈极显著降低趋势(P＜0.01),但在土壤Pb浓度最大时其生物量仍达到对照的81.47％以上.红椿体内Pb含量与土壤Pb浓度成正相关(P＜0.01),其6个器官中细根Pb含量最高,粗根次之,而地上部分的Pb含量较低且差异不大.红椿耐性指数值在0.67～1.06之间,表现为随Pb胁迫浓度增大,其耐性呈下降趋势.红椿富集系数与转移系数都较小且小于0.3.这些结果表明,红椿能在Pb污染较严重的土壤中较好的生存,可作为Pb污染区域潜在的土壤修复树种.     

基于转录组测序金丝草叶片响应铅胁迫的抗氧化酶相关基因

为了深入揭示植物抗氧化酶的相关基因及其响应重金属胁迫的作用机制,以重金属铅（Pb）超富集植物金丝草[Pogonatherum crinitum（Thunb.）Kunth.]为研究对象,设置Pb浓度0、300、500、1 000 mg·L^-1和2 000 mg·L^-1的水培模拟胁迫试验,测定不同Pb浓度下金丝草叶片的抗氧化酶活性,并对Pb胁迫处理的金丝草叶片进行RNA-Seq测序,将转录组测序得到的Unigenes通过GO与KEGG富集注释,筛选出叶片抗氧化酶相关的DEGs,并利用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）进行验证。结果表明：随Pb胁迫浓度的增加,金丝草叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈增加趋势,丙二醛（MDA）含量则呈先增加后降低的趋势;转录组测序得到总碱基数为56.34 Gb,各样品碱基质量达到Q20、Q30水平的均大于90%,测序结果可靠;筛选出的DEGs通过GO与KEGG数据库进行对比注释发现,金丝草叶片DEGs在“过氧化物酶体”“氧化还原酶活性”“氧化还原酶活性,作用于CH-OH供体组”“活性氧代谢过程”和“过氧化氢代谢过程”等与抗氧化相关的GO功能条目上显著富集,在“谷胱甘肽代谢”“抗坏血酸和醛糖代谢”“植物激素信号转导”“黄酮类生物合成”和“MAPK信号通路-植物”等与抗氧化相关的KEGG通路上显著富集; Pb胁迫下金丝草叶片抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT上调表达,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致,Pb胁迫下这些基因的相对表达量与抗氧化酶活性的变化趋势一致。研究表明,金丝草可通过提高抗氧化酶活性来适应Pb胁迫,抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT参与了金丝草应对Pb胁迫的调控过程。     

根际pH调控下景天三七对铅积累及铅胁迫的生理响应

为探索不同根际pH下,景天三七对重金属铅的忍耐指数和植株各个部位铅含量的积累规律,并找到提高植株对Pb²⁺耐受性的pH值。在不同根际pH(5、6、7、8)条件下,采用水培试验,研究景天三七在不同铅浓度(0、20、60、100、140 mg·L^-1)下对铅积累与铅胁迫的生理响应。结果表明:1)在相同pH条件下,随着铅浓度的增加,景天三七根长、株高和干质量均逐渐减小,生长受到抑制,忍耐指数逐渐下降;叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势,谷胱甘肽(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性逐渐降低,MDA含量逐渐增加;根、茎、叶中铅含量随着铅浓度的增加而逐渐增加,且铅积累量表现为根>茎>叶。2)在相同Pb²⁺浓度条件下,随着pH的增加,根长、株高和干质量表现为先增加后降低的趋势;当pH=6时,植株生长较好,忍耐指数最高;忍耐指数、叶绿素含量、GSH含量和SOD、POD、CAT活性均表现出先增加后降低的趋势,且pH=6时达最大值;MDA含量变化则相反,pH=6时达最小值;根、茎、叶的铅含量逐渐降低。综上,景天三七生长受pH及Pb²⁺浓度的影响,pH影响Pb²⁺的吸收,根际pH为6时能提高植物对铅的耐受性,且Pb²⁺为20 mg·L^-1时,对铅的耐受性最强。     

Cd胁迫下小麦的形态生理响应及Cd积累分布特征

以Cd抗性不同的四个小麦品种为试验材料,设置0、25 mg·kg~(-1)和50 mg·kg~(-1)三个CdCl2添加浓度进行盆栽试验。通过对小麦成熟期形态指标、多个生育时期生理指标、成熟期各器官中总Cd含量及各化学结合形态Cd占比的研究,旨在探讨小麦对Cd胁迫的形态和生理响应、小麦Cd吸收积累特性以及抗Cd机理。结果表明,株高、叶面积对Cd胁迫敏感程度低,25 mg·kg~(-1)Cd处理下对M1019的株高和西农20、许农186和M1019叶面积有促进作用;而同化物质的积累对Cd胁迫敏感,叶片干质量最为敏感,50 mg·kg~(-1)Cd处理下下降20%以上;高浓度Cd处理对小麦各生长指标均表现为抑制。25 mg·kg~(-1)Cd胁迫下能提高叶片POD酶活性,而50 mg·kg~(-1)Cd胁迫下POD酶活性降低,随胁迫时间增加POD酶活性降低;叶片SOD酶活性随着胁迫浓度和时间的增加而降低;脯氨酸含量则随着胁迫浓度和时间的增加而升高;叶绿素含量随胁迫浓度的增加而降低。随Cd处理浓度的增加小麦各器官Cd含量增加,各器官积累量表现为:根叶片茎秆籽粒,许农186和M1019整株Cd含量低于西农20和漯麦0603。50 mg·kg~(-1)Cd处理下漯麦0603叶片和籽粒的Cd转运系数最低,分别是21.2%和2.2%;叶片Cd转运系数最高的品种是西农20,系数为26.4%;籽粒Cd转运系数最高的是许农186,转运系数为3.0%。各化学结合形态中以氯化钠提取态和醋酸提取态占比最大,随Cd处理浓度增加而增加,活跃态Cd含量占比以许农186和M1019较低。结果表明不同形态和生理指标对Cd胁迫的响应不同,不同小麦对Cd的吸收积累特征有共性也存在品种间的差异,抗性品种与敏感型品种相比Cd的吸收积累量较低,活性高的Cd占比较少。     

芜萍生长对若干种元素的营养需求分析

[目的]分析芜萍生长的元素需求,以期为芜萍培育中营养液配方的改良提供参考依据。[方法]在温室内模拟池塘基底条件,通过添加营养液培养芜萍,检测了培养终期水样、野外芜萍池塘水样及芜萍干样的8种元素成分,研究了芜萍生长所需的元素营养成分,并就芜萍生长中对N、P、K的吸收量与P消减量作了初步分析。[结果]添加营养液组的芜萍生物量均随时间延长逐渐增加,2周后收获量显著高于初始值;无添加组显著低于初始值,表明添加营养液具有显著效果。但营养液组芜萍生物量2周后不再增长且低于野外池塘,表明营养液组培养箱中可能存在某些抑制性因素。元素检测结果为:终期水样、野外池塘和芜萍干样的N、P、K的比例分别是3.8∶1∶2.8、11.5∶1∶17和5.2∶1∶6.8。培养终期营养液组3个培养箱的N、P、K等元素均有剩余,但是Ca、Zn均低于检出限;1～3号箱的锰离子含量分别为ND、0.05 mg/L、0.38 mg/L,与芜萍生物量呈正相关,试验中芜萍生长受抑制与培养液中Ca、Zn、Mn等元素缺乏密切相关。[结论]该研究结果为芜萍生长的营养液配方改良提供了有价值的参数。     

芜萍生长对若干种元素的营养需求分析(英文)

[目的]分析芜萍生长的元素需求,以期为芜萍培育中营养液配方的改良提供参考依据。[方法]在温室内模拟池塘基底条件,通过添加营养液培养芜萍,检测了培养终期水样、野外芜萍池塘水样及芜萍干样的8种元素成分,研究了芜萍生长所需的元素营养成分,并就芜萍生长中对N、P、K的吸收量与P消减量作了初步分析。[结果]添加营养液组的芜萍生物量均随时间延长逐渐增加,2周后收获量显著高于初始值;无添加组显著低于初始值,表明添加营养液具有显著效果。但营养液组芜萍生物量2周后不再增长且低于野外池塘,表明营养液组培养箱中可能存在某些抑制性因素。元素检测结果为;终期水样、野外池塘和芜萍干样的N、P、K的比例分别是3.8:1:2.8、11.5:1:17和5.2:1:6.8。培养终期营养液组3个培养箱的N、P、K等元素均有剩余,但是Ca、Zn均低于检出限;1～3号箱的锰离子含量分别为ND、0.05、0.38mg/L,与芜萍生物量呈正相关,试验中芜萍生长受抑制与培养液中Ca、Zn、Mn等元素缺乏密切相关。[结论]该研究结果为芜萍生长的营养液配方改良提供了有价值的参数。     

冬季农田杂草荠菜对铅的生理响应及积累特性研究

为寻找新的铅超富集植物以弥补目前国内铅超富集植物的不足,通过盆栽试验,研究了荠菜[Capsella bursa-pastoris(L.)Medic]在不同铅浓度(0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 mg·kg~(-1))处理下的生长、生理及对铅的积累特性。结果表明,在所有铅处理条件下,荠菜均能正常生长,且未出现任何中毒症状。荠菜的株高、根长、叶长、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、地上部与根系生物量均随土壤铅浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,且几乎所有铅处理组的生长状况明显优于对照组。荠菜的地上部铅含量和铅积累量、根系铅含量和铅积累量、植株铅积累总量、富集系数、转运系数则随土壤铅浓度的增加而升高。在土壤铅浓度为1000 mg·kg~(-1)时,荠菜地上部、根系的铅含量分别为1 036.14、1 201.37 mg·kg~(-1),超过铅超富集植物临界值(1000 mg·kg~(-1))。地上部富集系数在土壤铅浓度高于600 mg·kg~(-1)时超过1,但转运系数均小于1。同时,荠菜的抗氧化酶活性(SOD、CAT)随土壤铅浓度的增加而升高,丙二醛(MDA)含量和活性氧自由基(H_2O_2、O_2~-)含量则处于较为稳定状态。因此,荠菜不仅有较强的铅富集能力与稳定的转运能力,而且具有较强的耐铅性,可作为一种新的铅富集植物应用于铅污染土壤修复。