镉胁迫对龙葵镉的吸收积累及生理响应的影响

为揭示镉(Cd)富集植物龙葵的Cd吸收、积累与光合生理特性间的相关性,采用室内盆栽试验,在不同Cd添加水平下(0,2,5,10,20mg/kg,分别记为Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20),研究了龙葵对重金属Cd的吸收、积累特性及生理响应。结果表明:龙葵对Cd有极强的耐性,在Cd浓度为20.0mg/kg的污染土壤中仍能正常生长;Cd≤10.0mg/kg的污染土壤中龙葵对Cd的富集、转运系数均大于1;但Cd20处理龙葵对Cd的富集和转运能力显著下降。Cd在龙葵中的分布为地上部地下部,并且各处理(Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20)龙葵地上部Cd的积累量也显著高达地下部Cd积累量的10~15倍。同时,随土壤Cd浓度增加不仅引起龙葵对重金属Cd的吸收、转运的变化,也会引起龙葵光合生理指标的相应变化,当土壤Cd含量增加到10mg/kg时,龙葵地上部旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)最强,显著高于Cd0、Cd2、Cd5处理(p0.05)23.71%~79.80%,当土壤Cd含量持续增加,龙葵的光合强度呈显著下降的趋势。龙葵吸收Cd主要受植物外部因素土壤Cd浓度(SCCD)的影响,与Pn、Tr和Gs等内部因素并无显著相关性。因此,试图通过对龙葵的光合生理调控实现提高龙葵对Cd的吸收、积累并不能达到理想的效果,对揭示龙葵富集Cd的机理及调控机制还需进一步的研究。     

Cr(Ⅲ)胁迫对大豆、小麦生长及铬吸收和转运的影响

利用系统发育和根系形态不同的大豆与小麦,采用盆栽试验,研究了不同添加量铬对两种作物生长及铬吸收和转运的影响,并对两种作物铬耐受能力进行比较。结果表明,当土壤铬含量大于287.9 mg/kg(添加量为250 mg/kg)时,大豆植株生长变慢,无豆荚产生,且后期易枯萎死亡;大豆根系铬含量和富集系数超过小麦,而转移系数随铬添加量增加而逐渐降低,说明大豆对土壤中铬胁迫的耐性低于小麦;小麦籽粒铬含量超过规定的临界值。在土壤铬含量小于287.9 mg/kg时,小麦根系铬浓度和富集系数高于大豆,小麦根系比大豆具有更强的铬吸收能力;大豆茎叶富集系数高于小麦。     

不同基因型番茄幼苗对镉胁迫的生理响应及镉吸收差异

采用盆栽试验,通过研究不同浓度镉（1、5、10mg·kg-1）胁迫下4种基因型番茄圣粉1号、东圣1号、农城906和宝冠1号幼苗地上部及根部生物量、镉吸收量、活性氧含量（ROS）及其他生理指标,筛选出镉低积累基因型番茄品种。结果表明,不同基因型番茄对镉胁迫响应存在差异。随镉处理浓度增加,4个品种番茄幼苗地上部生物量显著下降（P〈0.05）。地上部Cd吸收量呈增加趋势,在中浓度（5mg·kg-1）镉处理下达到峰值,品种间为宝冠1号〉圣粉1号、农城906〉东圣1号。4个品种番茄幼苗Cd转移率随镉处理浓度增加显著降低,其中东圣1号Cd转移率较低,根部Cd滞留较多,向地上部转移较少。4个品种番茄幼苗生理活性存在差异,宝冠1号番茄幼苗ROS含量及抗氧化酶（POD,CAT）活性随镉处理浓度增加变化幅度较大,东圣1号变化幅度相对较小。综合各项指标,4个基因型番茄中东圣1号为镉低积累品种。     

稀土镧对镉胁迫下玉米幼苗生长的影响

以水培法研究了重金属Cd对玉米幼苗的胁迫伤害及稀土La对Cd伤害的缓解作用。结果表明,在Cd胁迫伤害下,玉米幼苗生长受到抑制,主要表现为株高、主根长下降,叶面积锐减,茎叶、根的鲜重以及干重明显下降,随着Cd胁迫浓度的增加,玉米幼苗受伤害程度趋向严重。在玉米幼苗上喷施适量浓度LaCl3(20mg/L),能缓解Cd对玉米幼苗生长造成的伤害。     

腐植酸钠对镉胁迫小麦幼苗生物效应的研究

盆栽试验研究Cd胁迫下不同腐植酸钠处理(浸种、灌施、混施)对小麦幼苗生长及对污染元素(Cd)、营养元素(Cu、Zn、Fe、Mn)吸收和累积的影响结果表明,不同腐植酸钠处理可缓解重金属Cd元素的毒害作用,促进小麦幼苗干物质积累,且轻度污染土壤中可显著抑制小麦幼苗对Cd元素的吸收,并促进小麦幼苗对Cu、Zn、Fe、Mn营养元素的吸收和积累,随Cd污染程度加重,不同腐植酸钠处理抑制Cd吸收能力减弱并对Cu、Zn、Fe和Mn营养元素吸收产生不同影响,表现出较好的抗逆效应     

添加铅对大豆和小麦生长及铅吸收特征影响的研究

盆栽条件下,研究了大豆和小麦在铅添加量为0~1 050 mg/kg的土壤中生长及对铅的吸收与富集特征。结果表明,外源添加铅能降低小麦和播种20 d后的大豆株高,但对播种40 d后的大豆株高无影响。添加铅能降低大豆和小麦单盆籽粒数和单盆籽粒重量,但适量低浓度的铅对大豆单盆籽粒重量有一定的促进作用。随铅添加量的增加,大豆与小麦根系和地上部的铅含量都是逐渐升高的,且土壤中铅含量与两种作物根系和地上部铅含量成显著正相关。多数情况下,铅主要分布在大豆和小麦的根系,两种作物不同部位富集系数顺序基本为根>茎叶>籽粒。     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化酶系统及矿质元素吸收的影响

通过水培实验研究了在10-6、10-5、10-4mol·L-1浓度下,Cd2＋胁迫对玉米幼苗抗氧化酶系统、丙二醛（MDA）含量、Cd积累及矿质元素吸收的影响,同时讨论了Cd2＋毒害的作用机理。结果表明,中、低浓度（10-6、10-5mol·L-1）Cd2＋胁迫下,玉米幼苗MDA含量与对照组相比没有显著变化;高浓度（10-4mol·L-1）Cd2＋胁迫后,MDA含量显著升高（P〈0.05）。Cd2＋胁迫初期,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均升高;随着胁迫时间的延长,除叶片中SOD和CAT活性略有上升外,其他抗氧化酶活性逐渐下降,高浓度组抗氧化酶活性下降最明显。植物吸收的Cd主要积累在根部,Cd2＋胁迫能干扰玉米对Fe、Cu、Zn、Mg等养分的吸收。     

镉胁迫对不同小麦品种幼苗生长以及Cd~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)吸收和积累的影响

以洛旱6号、豫麦25、豫麦18、豫农949、新麦21及许农5号为试验材料,通过营养液培养法,研究了镉胁迫对其幼苗生物量积累以及Cd2+、Zn2+与Mn2+吸收的影响。结果表明,与正常生长小麦相比,低Cd2+(≤30μmol/L)浓度下,除许农5号地上部生物量有所下降外,其余品种的地上部和地下部生物量均呈上升趋势。中、高Cd2+(≥60μmol/L)浓度下,所有品种的生物量呈下降趋势,所有小麦品种体内Cd2+的含量均随着Cd2+处理浓度的增加而不断增加,而且,根系内Cd2+的含量均明显高于地上部。随着Cd2+处理浓度的增加,所有小麦品种地上部Zn2+的含量均不断增加,地下部Zn2+含量的变化品种间存在差异。地上、地下部Mn2+的含量则随处理浓度增加而不断降低。     

大豆和小麦对土壤中镉的吸收与富集研究

在温室条件下,采用盆栽方法研究了大豆和小麦在全镉含量为0.211~2.011 mg/kg的土壤中生长状况以及对镉的吸收与富集特征。结果表明,试验所设土壤镉含量对两种作物的株高和单盆籽粒数没有影响。随土壤镉含量的增加,两者单盆产量呈先增加后降低的趋势。大豆籽粒在土壤全镉含量为0.211~0.811 mg/kg时,小麦籽粒在土壤全镉含量为1.411~2.011 mg/kg时更容易积累镉。添加镉能明显增加两种作物植株各部分镉含量。外源添加镉对大豆的转移系数影响不明显,但能增加小麦的转移系数。两种作物的富集系数基本表现为根>茎叶>籽粒。在土壤全镉含量低于0.511 mg/kg时,大豆根和茎的富集系数接近或大于1.0,对镉的吸收较强。在土壤全镉含量高于0.811 mg/kg时,小麦茎叶的富集系数接近或大于1.0,对镉的吸收较强。小麦根的富集系数均高于大豆,且大于1.0,前者具有更高的镉富集能力。     

外源甘氨酸对镉胁迫下苜蓿幼苗生长和氧化损伤的影响

以苜蓿为试验材料,分析了甘氨酸处理对幼苗镉(Cd)毒害缓解的生理机制。Cd毒害降低了苜蓿幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,导致幼苗出现氧化伤害,如丙二醛(MDA)含量升高,伊文斯蓝(Evans blue)染色加深。甘氨酸处理提高了苜蓿幼苗SOD和CAT活性,降低了MDA的累积,减少了氧化伤害。Cd毒害还降低了幼苗硝酸还原酶(NR)活性,外源甘氨酸处理则显著提高其NR活性。施用NR抑制剂钨酸钠降低了苜蓿幼苗的NR活性,同时抵消了甘氨酸对Cd胁迫幼苗的生长缓解作用。表明甘氨酸通过提高苜蓿幼苗的抗氧化能力和NR活性,从而提高幼苗对Cd胁迫的耐受性。     

镉胁迫对不同基因型玉米生长和镉吸收分配的影响

为比较玉米不同类型及其基因型对重金属镉富集特性的差异,筛选出具有镉(Cd)低积累潜力的玉米品种,通过盆栽模拟试验,研究3种玉米类型(普通玉米、甜性玉米和糯性玉米)的6个基因型(掖单13、郑单-958、苏玉糯-2、沪玉糯-2、金珠蜜超甜和申甜-1)在镉中度污染胁迫(3 mg·kg^-1)与轻度污染胁迫(1 mg·kg^-1)下植株生长及镉吸收分配特征。结果表明,轻度镉胁迫(Cd1)能够促进所有玉米基因型的生长,而中度镉胁迫(Cd3)降低了掖单-13、苏玉糯-2和沪玉糯-2基因型的生物量,同一镉水平下植株的生物量表现为普通玉米>甜玉米>糯玉米。随着土壤镉含量的提高,镉在普通玉米基因型根中的分配量大于甜型玉米和糯型玉米,但同一镉水平下普通玉米茎、叶和籽粒中的镉含量显著低于甜性玉米和糯性玉米。参试6个玉米基因型中普通玉米郑单-958基因型对镉的生物富集和转运能力最小。依据我国食品中污染物限量标准(GB2762-2017)和饲料卫生标准(GB13078-2017),郑单-958基因型在土壤轻度镉污染(Cd1)下籽粒中镉含量为0.083 mg·kg^-1,未超过国家食品安全标准(≤0.1 mg·kg^-1),2个普通玉米基因型和2个甜玉米基因型籽粒中的镉含量在土壤中度(Cd3)、轻度(Cd1)镉污染下均未超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg^-1)。本研究结果为中、轻度镉污染耕地进行玉米安全生产提供了理论依据。     

镉胁迫下磷供应对芥菜生长和镉吸收的影响

采用土培和水培试验,研究了镉胁迫下磷供应对芥菜生长和镉吸收的影响。土培试验表明:施磷可以提高镉胁迫下小叶芥菜和雪里蕻种子的发芽率,提高小叶芥菜的生物量,而对雪里蕻生物量影响不大;施磷可以减少土壤中有效态镉含量,明显降低植株体内镉含量;植株体内的全磷含量随外加磷浓度的提高而显著增加。水培结果表明:镉胁迫下,磷供应对雪里蕻植株生物量影响不大;随着磷供应水平的增加,植株体内的全磷含量明显增加,但植株地上部镉、锌、钙、镁、锰等元素的含量明显降低。     

外源SA、GSH对Cd胁迫下绵毛水苏生理和生长的影响

为探究不同外源物质对Cd胁迫下绵毛水苏生理和生长的缓解效果,采用盆栽试验研究叶面喷施不同浓度水杨酸(SA)(0.5、1.0、1.5、2.0 mmol·L-1)和谷胱甘肽(GSH)(0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)对300 mg·kg-1 Cd胁迫下绵毛水苏幼苗生长、渗透调节物质、抗氧化酶活性以及Cd含...     

不同浓度硫处理下硒镉交互胁迫对水稻幼苗的生理特性影响

以淮稻6号为试验材料,采用水培的方法,研究了不同硫（S）浓度下（9、720mg·L-1）硒（Se）（5mg·L-1）和镉（Cd）（1、10mg·L-1）交互胁迫对水稻幼苗一些生理特性的影响,主要研究指标包括生物量、巯基物质含量和硒、镉含量。结果表明：（1）Cd对水稻幼苗各部分生长状况抑制能力大小不同,其对根长的抑制作用明显大于对茎长的抑制;（2）在无Se条件下,随着Cd浓度的增加,Cd对水稻幼苗生长的毒性不断增大,在加入一定浓度的Se后,Cd的毒性作用得到缓解;（3）在不同浓度S处理和Se、Cd交互胁迫下,随着S浓度增大,Cd对水稻幼苗毒性作用减轻;但高浓度的S处理反而对Cd与Se交互实验中Cd的毒性产生协同作用;（4）高浓度的S处理可以抑制水稻幼苗对Se的吸收;（5）巯基物质含量随着胁迫时间的增加呈先上升后下降的趋势。在Se、Cd交互实验中,低浓度S处理可以提高水稻幼苗中GSH和PCs的含量,从而促进植株体内重金属和PC的络合作用,缓减Cd对水稻幼苗的毒害。     

镉胁迫下硅对高粱生长的影响及其作用机制

尽管硅提高植物的抗镉毒害已经被广泛的报道,但是其作用机理还不明确。该试验研究在镉胁迫的条件下,硅对高粱生长的影响及作用机制。结果发现:外源施加硅能显著地缓解镉对高粱无论地上部分还是地下部分鲜重及干重的抑制作用。抗氧化酶结果表明:在正常条件下,硅对抗氧化酶的活性没有显著的影响。在镉毒害的条件下,硅显著增强CAT和POD的活性,SOD的活性不受影响。与此相对应:硅显著地降低MDA的含量。对有机酸的分析发现:在镉胁迫的条件下,叶片中有3种有机酸能够检测到:草酸,丙二酸,丁二酸,并且其含量都在硅的调节下增加。而在根系中所检测的4种有机酸中,草酸和丙二酸的含量受到硅的调节而增加,柠檬酸的含量不受影响,而苹果酸的含量却有下降的趋势。上述结果表明:硅增强高粱幼苗的抗镉胁迫与其增强高粱抗氧化酶活性及增加高粱体内有机酸的含量相关。     

Effects of Zinc Application on Growth,Absorption and Distribution of Mineral Nutrients Under Salinity Stress in Soybean (Glycine Max L.)

The purpose of the present work was to evaluate effects of zinc application on growth and uptake and distribution of mineral nutrients under salinity stress [0, 33, 66, and 99 mM sodium chloride (NaCl)] in soybean plants. Results showed that, salinity levels caused a significant decrease in shoot dry and fresh weight in non-zinc application plants. Whereas, zinc application on plants exposed to salinity stress improved the shoot dry and fresh weight. Potassium (K) concentration, K/sodium (Na) and calcium (Ca)/Na ratios significantly decreased, while sodium (Na) concentration increased in root, shoot, and seed as soil salinity increased. Phosphorus (P) concentration significantly decreased in shoot under salinity stress. Moreover, calcium (Ca) significantly decreased in root, but increased in seed with increased salinization. Iron (Fe) concentration significantly decreased in all organs of plant (root, shoot, and seed) in response to salinity levels. Zinc (Zn) concentration of plant was not significantly affected by salinity stress. Copper (Cu) concentration significantly decreased by salinity in root. Nonetheless, manganese (Mn) concentration of root, shoot, and seed was not affected by experimental treatments. Zinc application increased Ca/Na (shoot and seed) ratio and K (shoot and seed), P (shoot), Ca (root and seed), Zn (root, shoot, and seed) and Fe (root and shoot) concentration in soybean plants under salinity stress. Zinc application decreased Na concentration in shoot tissue.     

Growth Responses and Nitrogen-15 Absorption of Desert Saltgrass Under Salt Stress

Abstract

Saltgrass [Distichlis spicata (L.) Greene var. stricta (Gray) Beetle], accession WA-12, collected from a salt playa in Wilcox, AZ, was studied in a greenhouse to evaluate its growth responses in terms of shoot and root lengths, shoot dry-matter yield, and nitrogen (N) (regular and ¹⁵N) absorption rates under control and salt (sodium chloride, NaCl) stress conditions. Plants were grown under a control (no salt) and three levels of salt stress (100, 200, and 400 mM NaCl, equivalent to 5850, 11700, and 23400 mg L^{? 1} sodium chloride, respectively), using Hoagland solution in a hydroponics system. Ammonium sulfate [(¹⁵NH₄)₂SO₄], 53% ¹⁵N (atom percent ¹⁵N) was used to enrich the plants. Plant shoots were harvested weekly, oven-dried at 60°C, and the dry weights measured. At each harvest, both shoot and root lengths were also measured. During the last harvest, plant roots were also harvested and oven-dried, and dry weights were determined and recorded. All harvested plant materials were analyzed for total N and ¹⁵N. The results showed that shoot and root lengths decreased under increasing salinity levels. However, both shoot fresh and dry weights significantly increased at 200 mM NaCl salinity relative to the control or to the 400 mM NaCl level. Shoot succulence (fresh weight/dry weight) also increased from the control (no salt) to 200 mM NaCl, then declined. The root dry weights at both 200 mM and 400 mM NaCl salinity levels were significantly higher than under the control. Concentrations of both total-N and ¹⁵N in the shoots were higher in NaCl-treated plants relative to those under the control. Shoot total-N and ¹⁵N contents were highest in 200 mM NaCl-treated plants relative to those under the control and 400 mM salinity.     

锌对汞胁迫下小麦种子萌发的影响

通过溶液培养研究了不同浓度锌（Zn）对汞（Hg）胁迫下小麦种子萌发率、芽长、根长以及萌发过程中α淀粉酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性的影响。结果表明,单独Hg（15mg·L-1）胁迫下,小麦种子萌发率降低,根长与芽长受到抑制,α淀粉酶与过氧化氢酶活性降低,蛋白酶活性升高。加入10~100mg·L-1Zn后,种子萌发率未表现出明显变化,根长、芽长及α淀粉酶受抑制情况缓解,缓解程度随Zn浓度升高而下降,表明Zn可在一定程度上缓解Hg对小麦种子的毒害,但须在一定浓度范围内;10mg·L-1Zn减弱了Hg单独胁迫对小麦种子蛋白酶活性的促进作用,使其恢复至接近对照水平,20~100mg·L-1Zn则表现出对蛋白酶的抑制作用,使其活性低于对照水平,并且随Zn浓度升高呈下降趋势。Zn的加入对Hg单独胁迫下活性降低的过氧化氢酶未表现出缓解抑制的作用,反而进一步抑制了酶的活性,并且随着Zn浓度升高,抑制作用逐渐加强。因此,Zn的加入可在总体上缓解Hg胁迫对小麦种子萌发的影响,最适Zn浓度为10mg·L-1,但这种缓解作用只表现在部分方面。     

硅对Cd胁迫下黄瓜苗期光合及抗氧化酶系统的影响

为了解石灰性土壤硅对Cd胁迫下黄瓜苗期叶片的光合特性和抗氧化酶系统及对实际土壤Cd毒害植物的防治,研究了硅介入下Cd污染土壤中黄瓜苗期的叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2(C_i)等光合作用指标,叶绿素含量,丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶系统等相关参数。结果表明:与空白相比较,单施Cd处理下,P_n、G_s、T_r和叶绿素含量下降,Ci提高。硅介入后,能明显提高P_n、G_s、T_r和叶绿素总量,降低C_i含量。当C_d含量为5mg/kg时,硅施加量100~200mg/kg情况下,与空白相比,P_n、G_s、T_r和叶绿素上升,C_i下降,但100mg/kg与200mg/kg的硅处理差异不明显,300mg/kg的硅添加量效果最好。对于抗氧化酶系统,与空白相比较,土壤Cd含量为3~5mg/kg时,3类抗氧化酶的活性均受到显著抑制,200~300mg/kg硅的引入可明显提高SOD、POD、CAT活性,降低MDA值。可见,硅的引入可明显改善Cd胁迫下黄瓜叶片的光合特性和抗氧化酶系统。施用少量硅肥在石灰性土壤中对缓解植物Cd毒害具有一定的应用前景。