重金属Cu和Zn对小麦种子萌发和生物量的影响

[目的]研究Cu2+、Zn2+对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。[方法]以小麦品种博爱7422为材料,以完全营养液培养为对照,研究不同浓度(5、10、25、50、125、250、500 mg/L)Cu2+、Zn2+污染对其种子萌发、幼苗生长、叶绿素含量的影响。[结果]低浓度Cu2+(≤50mg/L)和Zn2+(≤10 mg/L)可促进小麦种子萌发和幼苗生长,高浓度Cu2+(>50 mg/L)和Zn2+(>10 mg/L)对小麦种子萌发有抑制作用。低浓度Cu2+、Zn2+污染对小麦幼苗叶绿素含量无明显影响;高浓度Cu2+、Zn2+污染可降低小麦幼苗叶绿素含量,当Cu2+、Zn2+浓度为25 mg/L时,小麦幼苗叶绿素含量分别比CK降低了44.51%、23.02%,当Cu2+、Zn2+浓度达到500 mg/L时,小麦幼苗叶绿素含量分别为CK的31.35%、47.15%。[结论]低浓度Cu2+、Zn2+对小麦种子萌发和幼苗生长无明显影响,而高浓度有抑制作用。     

铅胁迫对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

以小麦品种矮抗58为材料,研究不同浓度铅（Pb^2＋）溶液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：Pb^2＋对小麦种子萌发有较大的抑制作用;Pb^2＋浓度低于50mg／L时,能在一定程度上增加种子的发芽率和根数;随着Ph^2＋浓度的提高,Ph^2＋胁迫对小麦种子萌发的抑制作用越大,小麦种子的根数、根长、幼苗高度、根鲜重、幼苗鲜重和活力指数明显降低;高浓度Pb坝寸小麦种子根生长的抑制作用大于芽。     

铅铜离子胁迫对小麦种子萌发的生态毒理效应

通过种子萌发试验,研究了不同浓度的Pb2+和Cu2+对小麦种子萌发、幼苗生长以及对小麦α-淀粉酶活性的生态毒理效应.结果表明:Pb2+在低浓度下(＜0.5 mg·L-1)对小麦种子萌发、幼苗和根的生长有促进作用,但随着pb2+浓度的增大,此促进作用转变为抑制作用;Cu2+(＞5 mg·L-1)对小麦种子萌发过程中的各项指标皆为抑制作用;pb2+、Cu2+胁迫对小麦α-淀粉酶活性存在低浓度激活和高浓度抑制的效应,且浓度越高,抑制作用越强;Cu2+对小麦种子萌发各项指标的抑制率大于Pb2+,Pb2+、Cu2+对小麦根生长的毒害作用大于对地上部的影响.     

铜胁迫对小麦种子萌发及幼苗抗氧化系统的影响

为探索小麦耐铜胁迫的生理机制,采用Hoagland营养液培养法研究了不同Cu2+浓度(0,10,20,50,70,100,150 mg/L Cu SO4)胁迫对小麦种子萌发、根芽生长、幼苗叶绿素含量及抗氧化系统的影响。结果表明:随着Cu2+浓度的增加,小麦种子发芽率先升高后下降,根长、芽长逐渐降低,且抑制效应根早于芽。Cu2+浓度增加小麦幼苗叶绿素含量逐渐降低,光合作用受到抑制。Cu2+浓度50 mg/L、70 mg/L处理,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性增加显著,铜诱导的氧化胁迫得到一定缓解,丙二醛(MDA)含量相对较低。Cu2+浓度100 mg/L、150 mg/L处理过氧化物酶(POD)、CAT、SOD活性及MDA含量均明显升高,过量铜刺激保护酶系统,使幼苗细胞活性氧增加,引起膜质过氧化,阻碍小麦生长发育。     

Cr~(3+)对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

研究不同浓度重金属离子Cr3+对小麦种子萌发及其幼苗生长的毒害作用,试验结果表明:Cr3+对小麦种子萌发和幼苗生长的影响临界浓度区间为40～45 mg/L,即Cr3+浓度低于40 mg/L促进小麦种子的萌发和幼苗的生长,高于45 mg/L则抑制小麦种子的萌发和幼苗的生长;Cr3+对小麦幼苗根生长的抑制作用大于对芽生长的抑制作用;高浓度的Cr3+对小麦种子萌发和幼苗生长的抑制是通过抑制淀粉酶的活性来实现的.     

Cu、Pb对油菜种子萌发和幼苗生长的影响

利用Cu2+、Pb2+对油菜(Brassica campestris)种子进行处理,观察种子的发芽及幼苗的生长情况。结果表明,不同浓度的Pb2+和Cu2+对油菜种子的发芽率、根长、芽长具有不同程度的影响。低浓度的Cu2+、Pb2+处理对种子的芽率发影响不大,高浓度的Cu2+、Pb2+对种子的发芽率有抑制作用;Cu2+、Pb2+明显抑制根的生长,而对芽的影响表现为低浓度促进高浓度抑制。     

铅对赤豆种子萌发·幼苗生长的影响

[目的]研究金属铅对赤豆种子萌发、幼苗生长的影响。[方法]以赤豆为材料,研究不同浓度的铅对赤豆种子萌发及其幼苗生长的影响。[结果]当Pb2+浓度低于200 mg/L时,Pb2+在一定程度上促进赤豆种子的发芽率、发芽势、活力指数和发芽指数,而高浓度的Pb2+对赤豆萌发有抑制作用;随着Pb2+浓度的增加,赤豆种子的根长、苗长、根重和叶绿素含量都降低;高浓度Pb2+对赤豆根生长的抑制作用大于芽。[结论]低浓度铅可促进赤豆种子的萌发,同时铅对赤豆幼苗的生长表现出抑制作用。     

铜和锌胁迫对红小豆种子萌发的影响

为了探明重金属污染对植物生长及生理的影响,研究了不同浓度Cu2+和Zn2+胁迫对红小豆种子萌发的影响。结果表明:低浓度Cu2+和Zn2+对红小豆种子萌发具有促进作用,高浓度具有抑制作用。Cu2+浓度为0~0.05mmol·L-1时,红小豆发芽率和发芽势随浓度的增加而增加,Zn2+浓度为0~0.10mmol·L-1时,促进红小豆种子萌发和生长。当Cu2+和Zn2+浓度大于0.50mmol·L-1时,红小豆根和芽的生长受到严重抑制,且Cu2+和Zn2+胁迫对根的抑制效果大于对芽的抑制效果。     

As胁迫对不同品种小麦种子萌发及幼苗生长特性的影响

以商麦5226、商麦1619和3-3等3个小麦品种为材料,测定不同As浓度（0 mg/L、25 mg/L和50 mg/L）胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长指标。结果表明：随着As浓度增加,小麦种子萌发期主胚根长、芽长、芽鲜重、发芽势、发芽率和幼苗期叶片叶绿素含量呈下降趋势;苗期可溶性糖含量和POD活性呈先增后减的变化趋势;萌发期根鲜重呈先减后增的变化趋势;MDA含量随着As浓度增加而增加。As对小麦种子根生长的抑制作用大于芽。     

As Zn复合污染对小麦幼苗生长及生理生化反应的影响

采用室内培养方法研究了As、Zn复合污染对小麦籽粒发芽及幼苗生理生化反应的影响。结果表明,低浓度Zn(≤100mg·L-1)对小麦生长起促进作用,但随处理浓度增大(300～500mg·L-1)对小麦的生长有明显的抑制作用,表现为发芽势、发芽率、芽长、芽重、根长、根重均减小,叶绿素含量降低,α-淀粉酶活力降低,MDA含量增大;低浓度A(s10mg·L-1)对小麦生长起抑制作用,As浓度越大抑制作用越明显。两者复合处理,As浓度≤20mg·L-1时,As、Zn表现一定的拮抗作用,Zn的加入能够缓解As对小麦幼苗的毒害,促进小麦幼苗的生长及叶绿素含量和α-淀粉酶活力的提高,使小麦幼苗根和芽中As含量下降;当As浓度>20mg·L-1时,二者表现一定的协同作用,加剧了单一污染对小麦幼苗造成的毒害。     

Cu2+、Cd2+胁迫对小麦幼根SOD活性及其基因表达的影响

采用水培试验探索不同浓度(0 mg/L、5 mg/L、30 mg/L和60 mg/L)Cu2+或Cd2+胁迫(24 h、48 h、72 h和96 h)后对小麦幼根超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,并通过实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative PCR, Real-time Q-PCR)检测Cu/ZnSOD基因表达。结果表明,Cu2+胁迫处理72 h后,各处理SOD活性均较对照极显著提高(P<0.01),且30 mg/L浓度下SOD酶活性最高,是对照的3.67倍;而Cd2+胁迫处理后,幼根SOD活性整体呈现“升-降-升”的趋势,胁迫前期酶活性的降低程度与Cd2+浓度成正比,至72 h酶活性最低。Cd2+胁迫条件下Cu/ZnSOD的表达量明显高于Cu2+胁迫。不同时间Cu2+胁迫下,Cu/ZnSOD基因表达均呈现5 mg/L浓度处理高于60 mg/L和30 mg/L,表明低浓度促进而高浓度抑制该基因表达;而对于Cd2+胁迫,Cu/ZnSOD基因随浓度的升高和时间的延长呈现明显下降趋势,至96 h最低。本实验结果表明,Cu2+、Cd2+胁迫处理后浓度对基因表达的影响较大。该结果为深入探讨重金属胁迫下小麦幼根中SOD特性的研究提供理论参考和技术支持。     

水杨酸对Cd2+胁迫下小麦的影响

研究水杨酸(SA)对Cd2+胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的影响,以及叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化物酶(POD)活力及丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明,在Cd2+胁迫下小麦种子发芽率、平均根长和平均芽长都受到抑制,且Cd2+浓度越高抑制程度越大,同时小麦的SOD、POD活力升高,叶绿体含量下降,MDA含量升高.SA处理提高了在Cd2+胁迫下小麦的种子发芽率、平均根长、平均芽长和叶绿素含量,并进一步提高了SOD、POD活力,降低了MDA含量.SA能在一定程度上减轻Cd2+对小麦种子及幼苗的伤害.     

Ca2和Cu2+胁迫对小麦种子萌发的影响

[目的]研究不同浓度Ca2+、Cu2+胁迫对冬小麦(Triticum aestivum L.)新品系03132-6种子萌发情况的影响,为小麦抗盐生理研究和应用提供理论依据。[方法]Ca2+、Cu2+浓度均分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%。[结果]同一离子条件下不同浓度Ca2+、Cu2+对小麦种子萌发有不同的影响,不同离子条件下同一浓度对小麦种子萌发影响也不同。Cu2+对小麦种子的萌发影响显著,Ca2+对小麦种子萌发的影响明显小于Cu2+。Ca2+浓度≤0.15%时,小麦种子的发芽势和发芽率有所提高,淀粉酶活力也有所提高;当其浓度≥0.20%时,小麦种子的发芽势和发芽率有所下降,淀粉酶活力也随之下降。当Cu2+浓度≥0.05%时,小麦种子发芽势、发芽率、淀粉酶活力都大幅度下降。[结论]0.05%～0.30%Cu2+能抑制小麦种子的萌发;0.05%～0.10%Ca2+对小麦种子的萌发有促进作用,0.15%～0.30%Ca2+对小麦种子的萌发有抑制作用。     

外源水杨酸介导Cu2+对蚕豆气孔运动的调控研究

采用表皮条生物分析法,研究了不同浓度的Cu2+、水杨酸以及它们共同处理时对蚕豆叶片气孔运动的影响.结果表明,低浓度的铜离子对气孔开放有明显的促进作用;高浓度的铜离子促进气孔关闭,且呈现时间效应;不同浓度(0.01、0.1、1 mmol/L)的外源水杨酸单独处理时显著抑制蚕豆表皮气孔开放,当浓度达到1 mmol/l时,处理2～3 h后,气孔几乎完全关闭;当0.01 mmol/L外源水杨酸加入到含各种浓度铜离子的缓冲液中时,气孔孔径急剧增大,随着水杨酸浓度的增加,缓解作用减弱,表明一定浓度的水杨酸可缓解高浓度铜离子对气孔开放的抑制效应.     

低含量Pb2+对Cd2+污染下冬小麦幼苗根系过氧化物同工酶的影响

【目的】研究Pb²⁺含量低于国家“土壤环境质量标准(GB 15618-1995)”规定的Ⅱ类土壤环境基准值(300.0 mg/kg)时,其对Cd²⁺污染下冬小麦幼苗根系过氧化物(POD)同工酶表达的影响,为正确评价土壤重金属污染条件下冬小麦生长发育的安全性和稳定性提供科学依据。【方法】采用盆栽试验,在不同含量Cd²⁺和Pb²⁺/Cd²⁺污染条件下培育冬小麦幼苗,待幼苗生长3周、7周和12周时,采集冬小麦幼苗根系,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE),分析低含量Pb²⁺对Cd²⁺污染下冬小麦幼苗根系POD同工酶的影响。【结果】在幼苗生长的3周、7周和12周3个阶段中,土壤Cd²⁺污染对冬小麦根系POD同工酶的表达表现出了抑制效应;3周龄时,冬小麦根系POD同工酶表达量受Cd²⁺抑制影响最强,随着冬小麦生长时间的延长,Cd²⁺的影响开始减弱,且在冬小麦3周和7周龄时,20.0 mg/kg Cd²⁺对冬小麦根系POD同工酶表达量的抑制作用最强。除3周龄时120.0 mg/kg Pb²⁺可减缓20.0 mg/kg Cd²⁺对冬小麦根系POD同工酶表达的抑制作用外,低含量Pb²⁺对Cd²⁺污染条件下冬小麦根系POD同工酶的表达均起协同抑制效应。【结论】冬小麦幼苗生长初期,土壤Cd²⁺污染对其根系POD同工酶表达表现出较强的抑制作用,随着冬小麦生长时间的延长,Cd²⁺的抑制作用减弱;当土壤中Pb²⁺含量低于国家“土壤环境质量标准”规定的Ⅱ类土壤环境基准值(300.0 mg/kg)时,其增强了Cd²⁺污染对冬小麦根系POD同工酶表达的抑制作用。     

镉胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以新麦18为材料,研究不同浓度Cd2＋对其种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,低浓度（2mg/L）Cd2＋可促进小麦种子萌发,而高浓度Cd2＋对小麦种子萌发具有抑制作用。随着Cd2＋处理浓度的升高,小麦幼苗叶绿素含量下降,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性升高。但随着Cd2＋处理时间的延长,小麦幼苗SOD、POD活性下降,丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量上升。     

巢湖流域磷肥减量施用对稻麦轮作体系作物产量和品质的影响

【目的】探讨稻麦轮作体系下磷肥减量施用对作物籽粒产量与营养品质的影响,为巢湖流域稻麦轮作体系下磷肥减量增效,作物优质生产提供理论依据。【方法】于2017—2019年在巢湖流域进行磷肥减量施用田间试验,设置5个处理：对照（CK,不施磷）、农户模式（P1,磷用量90 kg P₂O₅·hm^-2）、减磷10%（P2,磷用量81 kg P₂O₅·hm^-2）、减磷20%（P3,磷用量72 kg P₂O₅·hm^-2）、减磷30%（P4,磷用量63 kg P₂O₅·hm^-2）。分析磷肥减量施用对水稻和小麦产量及其构成要素,籽粒蛋白质及组分含量,微量元素及其生物有效性的影响。【结果】与不施磷相比,施磷水稻和小麦的籽粒产量分别显著提高了9.8%—28.3%和56.6%—89.7%。减磷10%和20%处理的水稻和小麦籽粒产量与农户模式无显著差异（P>0.05）,但减磷30%处理的水稻产量显著降低14.4%。与农户模式相比,减磷处理显著影响作物蛋白质、醇溶蛋白和谷蛋白含量,对结构蛋白（清蛋白+球蛋白）无显著影响,减磷20%处理水稻籽粒蛋白质和谷蛋白含量降低2.7%和32.3%,减磷30%处理的水稻和小麦籽粒蛋白质和谷蛋白含量分别降低6.8%和21.9%、48.4%和31.6%。与不施磷相比,施磷同样显著影响水稻和小麦籽粒微量元素含量及其生物有效性。减磷处理较农户模式水稻和小麦籽粒Fe、Cu和Zn含量提高21.2%和19.3%、11.9%和15.8%、14.5%和19.9%;P/Fe、P/Cu和P/Zn摩尔比降低21.6%和26.3%、20.6%和27%、17.7%和21.3%。水稻和小麦籽粒Zn含量随施磷量的降低而线性增加,减磷处理间的作物籽粒Fe、Mn和Cu含量无显著差异。水稻籽粒P/Zn摩尔比随施磷量的降低而降低,减磷处理间籽粒P/Fe、P/Mn和P/Cu摩尔比无显著差异;小麦籽粒P/Fe、P/Mn、P/Cu和P/Zn摩尔比均随施磷量的降低而降低,提高了小麦籽粒Fe、Cu和Zn的生物有效性。【结论】在巢湖流域稻麦轮作区,磷肥减量20%,即磷肥用量由90 kg P₂O₅·hm^-2减至72 kg P₂O₅·hm^-2时仍可保证作物稳产。磷肥减量施用虽在一定程度上降低了籽粒蛋白质含量和谷蛋白含量,但显著提高了微量元素Fe、Cu和Zn的含量和生物有效性。综合考虑,推荐磷肥减量20%为巢湖流域稻麦轮作区实现磷肥增效及作物高产优质生产的磷肥优化管理措施。     

三种抗生素与铜复合污染对土壤过氧化氢酶活性的影响

为分析抗生素与重金属单一及复合污染对土壤过氧化氢酶活性的影响,以三种兽用抗生素恩诺沙星（Enrofloxacin,ENR）、土霉素（Oxytetracycline,OTC）、磺胺二甲嘧啶（Sulfamethazine,SM2）和重金属铜（Cu）为目标污染物,采用高锰酸钾滴定法,研究其对土壤中过氧化氢酶活性的影响。结果表明,单一污染下,中低浓度的ENR各处理对酶活性有一定激活作用,最大激活率为5.52%;OTC处理组随着污染物浓度的增加,对酶活性的抑制作用增大,抑制率最大为8.36%;SM2处理初期,中低浓度处理组对酶有激活作用,最大激活率为7.46%,处理21 d,高浓度处理组对酶活性有显著促进作用,激活率为1.71%。Cu在第28 d时对过氧化氢酶活性表现为抑制。复合污染下,ENR与Cu复合污染组对过氧化氢酶活性的影响随污染浓度增加先抑制后激活;OTC与Cu处理第7 d,各浓度组与对照差异均不显著,14 d后,高浓度组产生抑制作用,抑制率最高为3.58%;SM2与Cu高浓度处理组在第7 d对土壤过氧化氢酶活性表现为明显激活作用,激活率高达10.00%,14 d后转为抑制作用,28 d时抑制率最高为4.49%。研究表明,单一污染下,抗生素对土壤过氧化氢酶的影响与其类型、暴露浓度以及暴露时间有关。复合污染下,抗生素和Cu的交互作用存在差异,表现为拮抗和协同两种作用,不仅与抗生素种类、复合污染浓度比例、暴露时间有关,还与抗生素和Cu配位反应产生复合物的比例有关。     

铜、铅、锌对黄芪生长及其DNA损伤的影响

【目的】探究重金属铜、铅、锌胁迫对药用植物黄芪植物种子萌发、生根、叶片叶绿素含量和DNA损伤的影响,为黄芪无公害栽培和药材基地环境评价提供理论依据。【方法】以内蒙特色药用植物黄芪为材料,设置不同浓度重金属（0～300 mg/L）单一和复合污染（Zn 200/Cu 200、Zn 200/Pb 200、Pb 200/Cu 200 mg/L）,观察黄芪生长状况及其叶片叶绿素含量的变化,并利用单细胞凝胶电泳技术检测黄芪DNA损伤情况。【结果】在0～100 mg/L时,Cu2+、Pb2+、Zn2+单一胁迫可促进黄芪种子萌发,大于100 mg/L时则抑制种子萌发。随着黄芪培养时间的延长和重金属离子处理浓度的升高, Pb2+处理的黄芪根生长受抑制逐渐增强,黄芪根长变短;Cu2+、Zn2+处理的黄芪根长呈先升高后降低的趋势,在不同时期内两者最长根长出现的处理浓度分别为60和100 mg/L。3种重金属Cu2+、Pb2+、Zn2+单一处理后,黄芪总叶绿素含量呈先增后降的变化趋势,当Cu2+处理浓度高于100 mg/L、Zn2+处理浓度高于200 mg/L、Pb2+处理浓度高于60 mg/L时,黄芪叶片叶绿素含量最高,随后不断降低。Cu/Zn、Zn/Pb复合胁迫,会降低彼此的毒害作用;Cu与Zn复合胁迫,对彼此毒害作用影响不大。随着重金属Zn2+、Pb2+、Zn2+浓度的增加,对黄芪DNA的伤害程度不断加大,Pb2+处理造成的损伤最大,Cu2+处理次之,Zn2+处理最小。【结论】一定含量的Pb2+、Cu2+、Zn2+对药用植物黄芪种子萌发、生根、叶绿素含量具有一定毒害作用,且随重金属浓度的增加,毒害程度加深。3种重金属离子的毒性大小排序为Pb2+＞Cu2+＞Zn2+。