NaCl胁迫下中国南瓜杂交种和黑籽南瓜植株离子吸收与积累特性研究

营养液栽培条件下,在成株期以 80 mmol/L NaCl 胁迫中国南瓜 360-3×112-2 F1和黑籽南瓜植株,10d 后,测定了植株的生长量和不同器官中Na+、K+、Ca2+、Mg2+的含量。结果表明,NaCl 胁迫下两种材料的生长受到明显抑制,360-3×112-2杂交种的生长抑制比黑籽南瓜植株较轻。NaCl 胁迫后两种南瓜植株体内Na+含量升高,360-3×112-2杂交种的Na+主要累积在根部,黑籽南瓜主要积累在茎中;K+、Ca2+、Mg2+的含量在植株体内呈下降的趋势,但360-3×112-2杂交种的上位叶中的含量却上升。NaCl胁迫下,因Na+的积累抑制了K+的吸收,植株各器官的K+/Na+普遍降低,但黑籽南瓜比360-3×112-2杂交种的K+/Na+下降明显。这些结果说明,两种南瓜受到盐胁迫后Na+的主要积累器官不同,致使地上部各器官有不同的K+、Ca2+、Mg2+吸收和积累特性,K+/Na+降低幅度也不同,从而影响了植株的生长,产生了耐盐性的差异。360-3×112-2杂交种耐盐性比黑籽南瓜强,可望作为耐盐砧木在瓜类生产上使用。     

盐胁迫对小型西瓜幼苗体内离子分布的影响

采用营养液水培法,研究了不同NaCl浓度对耐盐性不同的两个小型西瓜品种（秀雅和秀丽）幼苗体内离子分布的影响。结果表明,NaCl胁迫抑制了西瓜幼苗的生长,秀雅生长受抑制程度明显小于秀丽; 随NaCl浓度的提高,植株体内Na+和Cl－含量增加,K+、 Ca2+和Mg2+含量降低。5种离子在器官间呈区域化分布,Cl－主要积累在茎中而Na+主要积累于茎和根中; K+含量在茎中降低幅度较大,叶中降低幅度较小; Ca2+和Mg2+主要存在于茎和叶中,且在叶中降低幅度较小。NaCl胁迫下,西瓜根向茎选择性运输K+和Ca2+的能力降低,而茎向叶选择性运输的能力提高,有利于减轻NaCl胁迫对叶片的伤害。与秀丽相比,秀雅叶中K+、 Ca2+含量降低幅度较小,Cl－和Na+积累量较少,K+/Na+和Ca2+/Na+比值均较高,茎向叶运输的SK,Na和SCa,Na值也较高。以上结果说明,向叶片运输Na+的选择性较低,是秀雅耐盐性较强的主要原因之一,离子在器官水平上的区域化分布是西瓜植株适应盐胁迫的重要生理机制之一。     

盐胁迫下柚实生苗生长、矿质营养及离子吸收特性研究

以坪山柚为材料,对盐胁迫下实生苗生长、矿质营养及离子吸收特性进行了研究。结果表明,沙培30d,80～200mmol/L盐胁迫,随盐浓度提高,坪山柚实生苗株高、叶面积、地上部干重和根部干重明显降低。溶液培养8d,坪山柚实生苗地上部及根Na+、Cl-含量随盐浓度的增加而增加,根及地上部K+、Ca2+、Mg2+以及P和Mn含量下降,Fe、Zn、Cu含量的变化因器官而异。其中,地上部Fe含量对盐胁迫敏感,可作为柚耐盐性鉴定指标。40mmol/L盐胁迫,坪山柚地上部K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+值均显著下降,且Mg2+/Na+值+/Na+值>1;浓度≥160mmol/L盐胁迫,K+/Na+值+吸收、运转效率比Cl-高。     

外源多元醇对盐胁迫下甜瓜幼苗生长和离子平衡的影响

为了探讨外源甘露醇和山梨醇对盐胁迫下甜瓜幼苗生长和离子平衡的影响,以甜瓜‘桂蜜12号’为试验材料,以Hoagland 营养液为培养液进行沙培(CK0),采用100 mmol/L NaCl模拟盐胁迫(CK1),然后添加不同浓度的甘露醇和山梨醇,观察不同处理的甜瓜幼苗生长情况和离子平衡变化。结果表明,在100 mmol/L NaCl盐胁迫(CK1)下,与对照(CK0)相比,甜瓜幼苗根系鲜质量、干质量、根总长度、根表面积以及根体积显著下降,K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+显著降低。添加0.4 mmol/L的甘露醇,可显著增加甜瓜幼苗茎叶部Ca2+、Mg2+含量,而不增加Na+含量,不降低K+含量;显著提高Mg2+/Na+,而Ca2+/Na+及K+/Na+则与CK1持平。添加0.4 mmol/L的山梨醇显著提高地上部鲜重、幼苗根长、根表面积和根体积,显著降低盐胁迫甜瓜幼苗的Na+含量,提高Ca2+、Mg2+含量,显著提高Mg2+/Na+、K+/Na+、Ca2+/Na+。上述结果表明,适宜浓度的山梨醇和甘露醇可以缓解盐胁迫对甜瓜幼苗的伤害。在试验条件下,缓解盐胁迫对甜瓜幼苗根系及离子平衡影响的最适处理是添加0.4 mmol/L的山梨醇。     

不同品种油葵对盐胁迫响应研究

通过盆栽试验,研究了盐胁迫对不同品种油葵出苗、生长、产量及植株Na+和K+吸收的影响,明确不同品种油葵对盐胁迫效应的差异。结果表明,随土壤盐浓度的升高,油葵的出苗率、株高、产量和生物量均有所下降,新葵杂6号受到的抑制作用更加明显;与全生育期的相比,各品种在出苗阶段的耐盐性远高于成苗至成熟期阶段,低盐胁迫对油葵的出苗和后期生长均有一定的促进作用。研究发现当盐胁迫对油葵苗期生长的相对抑制率超过40%时不能完成其生活史,超过50%时则不能生长至成熟期,在显蕾或花期枯死。随着盐胁迫程度的加剧植株中Na+的含量成倍增加,K+/Na+显著降低,而K+含量变化较小,适宜的盐浓度可促进植株对钾的吸收,但品种间存在较大的差异,在同一盐浓度下油葵植株中Na+含量陇葵杂1号<法A15<新葵杂6号,而K+含量与K+/Na+则刚好相反,各品种对盐胁迫的敏感性均为花期、显蕾期>苗期>成熟期;减少植株对Na+的吸收,维持K+的稳定性,保持较高K+/Na+是品种耐盐的重要机制之一,三个油葵品种中,陇葵杂1号耐盐性最强,其次为法A15,新葵杂6号耐盐性较差。     

外源 GSH 对 NaCl 胁迫下番茄幼苗叶片及根系离子微域分布的影响

【目的】盐胁迫是限制新疆番茄生长的重要障碍因子之一,而外源喷施谷胱甘肽 (GSH) 是解决这一问题的有效措施。探讨外源 GSH 缓解番茄盐胁迫的效应和作用机制,可为该措施的有效应用提供理论依据。 【方法】采用营养液栽培法,选用番茄品种‘中蔬四号’为试材。在营养液中加入 NaCl 100 mg/L,使其产生盐胁迫,以不加 NaCl 作为对照 (CK),试验处理包括不喷施 GSH (NaCl)、喷施 GSH (+ GSH)、喷施 GSH 合成酶抑制剂 (+ BSO) 以及喷施 GSH 和 BSO (+ BSO + GSH)。测定番茄幼苗叶片和根系中与耐盐性相关的 K+、Ca2+、Mg2+、Na+ 和 Cl– 的离子微域分布状态和平衡。 【结果】NaCl 胁迫下番茄叶片和根系所有组织细胞中 Na+ 和 Cl– 相对含量显著提高,K+ 相对含量和 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl– 比值降低,说明 NaCl 胁迫使细胞中 Na+ 和 Cl– 有害离子积累及胞内离子稳态严重破坏;外源 BSO 施用进一步加剧了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系细胞的 K+/Na+ 失衡。而外源 GSH 施用抑制了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低了 Cl– 的相对含量,提高了 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl– 比值。外源 GSH 亦使 NaCl+BSO 胁迫下番茄叶片各组织及根系中皮层、内皮层和中柱的 Na+ 未检出,根系和叶片各组织中 Cl– 相对含量显著降低,K+ 和 Ca2+ 相对含量及 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–、Ca2+/Cl– 比值显著提高。 【结论】外源 GSH 通过抑制盐胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低 Cl– 吸收,改善细胞中离子的微域分布和维持离子平衡, 从而缓解了盐胁迫对番茄的毒害作用,提高了番茄的耐盐性。     

钙对NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗离子吸收、分布的影响

【目的】马铃薯是对盐分较敏感的农作物,土壤盐渍化会严重影响马铃薯的生长发育及其产量和品质。有关钙对Na Cl胁迫下马铃薯离子吸收、分布的研究较少。本文通过研究不同浓度Ca Cl2对Na Cl胁迫下马铃薯脱毒苗离子吸收、分布和运输的影响,探讨钙对Na Cl胁迫下马铃薯的调控机制,为盐渍土上马铃薯的生产提供理论依据与技术支持。【方法】以‘克新一号’马铃薯品种为试验材料,采用组织培养方法,将0、5、10、15和20 mmol/L Ca Cl2与0、25、50和75 mmol/L Na Cl分别添加到MS+2mg/L B9+3%蔗糖+0.9%琼脂培养基中,制成不同处理组合的培养基。将继代培养的脱毒苗按单节茎段剪切接种到培养基中进行培养。接种30天时调查脱毒苗生物量和Na+、Cl-、K+、Ca2+、Mg2+、P积累量,并分析Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比值及根系与茎叶的SK、Na、SMg、Na和SCa、Na值,探讨离子吸收、运输及分布情况。【结果】Na Cl胁迫抑制马铃薯脱毒苗的生长,随Na Cl胁迫浓度的增加,马铃薯脱毒苗鲜重、干重显著下降,各器官Na+和Cl-含量极显著增加,K+含量显著下降,Ca2+和Mg2+含量减少,茎、叶中P含量降低而根中P含量增加。Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比值随Na Cl胁迫浓度的增加而升高。随Na Cl胁迫浓度的增加,马铃薯脱毒苗根系与茎叶的SK、Na和SMg、Na值逐渐降低,SCa、Na值呈先升高后降低趋势。0、25和50 mmol/L Na Cl胁迫浓度下,以10 mmol/L Ca Cl2处理的马铃薯脱毒苗根、茎叶鲜重和干重最高,75 mmol/L Na Cl胁迫下以15 mmol/L Ca Cl2处理的马铃薯脱毒苗生物量最高。各Na Cl胁迫浓度下,添加Ca Cl2后,马铃薯脱毒苗各器官Na+含量明显降低,Cl-含量显著增加,K+、Ca2+、Mg2+含量升高,P含量先降低后升高。0、25、50和75 mmol/L Na Cl胁迫浓度下,添加适量Ca Cl2可明显降低马铃薯脱毒苗各器官Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比值,提高SK、Na、SMg、Na和SCa、Na值,增强K+、Ca2+、Mg2+向地上部的选择运输能力,抑制Na+向地上部的选择运输能力,维持细胞内离子平衡,缓解盐胁迫造成的营养亏缺。【结论】Na Cl胁迫下添加外源钙,能够有效改善马铃薯脱毒苗体内的离子平衡,促进营养吸收,Na+向叶片选择运输能力降低,K+、Ca2+、Mg2+向地上部的选择运输能力增强,离子在各器官水平上的区域化分布发生改变是钙缓解盐胁迫的重要生理机制之一。     

NaCl胁迫下甜瓜幼苗离子吸收特性研究

以厚皮甜瓜黄河蜜和薄皮甜瓜白沙蜜为试材,在人工控制条件下,研究了NaCl胁迫对甜瓜幼苗Na+、K+、Ca2+和Cl-吸收与分配的影响。结果表明,随NaCl浓度的增加,两个甜瓜品种各器官中Na+和Cl-含量均逐渐增加,K+含量逐渐减少,叶片中Ca2+含量逐渐降低,而根中的 Ca2+含量逐步增加;各器官中Na+/K+和叶片中Na+/ Ca2+逐渐增加;SK、Na 和SCa、Na逐步下降。NaCl胁迫下,黄河蜜叶片和茎中Na+ 积累和叶、茎、根中Cl-积累及K+ 、Ca2+ 降低幅度均明显低于白沙蜜;黄河蜜对K+ 和Ca2+的选择吸收和运输能力受胁迫的影响小于白沙蜜。表明厚皮甜瓜黄河蜜比薄皮甜瓜白沙蜜具有更强的耐盐性和盐适应性。     

不同白榆品系对滨海盐碱地的改良效果及盐分离子的分布与吸收

为揭示不同白榆(Ulmus pumila L.)品系对滨海盐碱地土壤盐分的改良作用及盐分离子在土壤-白榆系统中的分布与吸收特征,筛选适宜在滨海盐碱地造林的耐盐白榆品系,以中度盐渍化生境下4年生的6种白榆品系(1,5,28,30,46,105号)为试验材料,采用野外取样与室内测试相结合的方法,研究了Na+、K+、Ca2+、Mg2+等盐离子在土壤及白榆品系各器官(根、茎、叶)中的分布特征。结果表明:(1)白榆可降低滨海盐碱地土壤中盐离子及全盐含量,不同白榆品系较对照的土壤全盐含量降低了55.0%～63.1%,30号白榆降幅最大。(2)不同白榆品系将Na+、K+、Ca2+、Mg2+优先积累到叶中,且叶中维持较高的K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+比值,不同白榆品系通过建立新的离子平衡以适应盐胁迫环境。(3)不同白榆品系的离子吸收选择性系数均为SK,NaSCa,NaSMg,Na,其对K+的吸收选择性大于对Ca2+、Mg2+吸收选择性;种内差异导致不同白榆品系对Na+、K+、Ca2+、Mg2+吸收选择能力不同,28号白榆根系对K+的吸收性最强,5号白榆根系对Ca2+、Mg2+的吸收性最强。     

大麦盐害及耐盐机理的研究进展

大麦是禾谷作物中较为耐盐的粮食作物。然而在盐胁迫环境下,Na+能把膜系统中的其他离子置换下来,使细胞过多地吸收Na+和Cl-,从而导致细胞膜系统受损、DNA降解、植物营养亏缺、生理干旱以及细胞死亡等伤害。大麦自身在受到盐分胁迫下,耐盐机制有:离子的选择性吸收、拒盐排盐性、渗透调节物质的合成以及离子在植株体内的运输交换。进行大麦耐盐性选择时,萌发力、耐盐指数、Na+/K+和渗透调节物质的合成能力,都是比较重要的选择标准。基于大麦较好的耐盐性,可通过遗传育种改良、化学控制、耕作等措施和途径提高大麦的耐盐抗盐能力,减轻盐害,提高大麦产量和品质。     

几种铵盐对土壤吸附Cd2+和Zn2+的影响

采用平衡吸附法,研究了不同铵盐对潮褐土、红壤吸附Cd2+、Zn2+的影响。结果表明,土壤对Cd2+、Zn2+的吸附量随平衡溶液中Cd2+、Zn2+浓度的增加而增加;潮褐土和红壤对Cd2+、Zn2+的最大吸附量为:Zn2+ Cd2+,且潮褐土红壤;随NH4HCO3浓度的增加,两种土壤对Cd2+、Zn2+的吸附率显著提高,NH4Cl、NH4NO3和(NH4)2SO4抑制红壤对Cd2+、Zn2+的吸附及潮褐土对Cd2+的吸附,对潮褐土Zn2+的吸附率影响不显著;铵盐浓度相同时,红壤对Cd2+吸附率为:NH4HCO3NH4ClNH4NO3≈ (NH4)2SO4,红壤对Zn2+吸附率为:NH4HCO3NH4Cl NH4NO3(NH4)2SO4。     

碱蓬对Pb~(2+)、Cd~(2+)单一及复合胁迫的反应及其吸收累积特征

采用室外盆栽模拟方法,比较并分析了Pb~(2+)、Cd~(2+)单一及复合胁迫对碱蓬生长的影响及其对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸收和累积规律。结果表明:在单一Pb~(2+)、Cd~(2+)胁迫下,低浓度时(Pb~(2+)20mg/kg、Cd~(2+)5mg/kg)促进碱蓬生长,高浓度时(Pb~(2+)200mg/kg、Cd~(2+)≥20mg/kg)抑制碱蓬生长,富集系数(BF)均1。Pb~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫时,情况较复杂,既有拮抗作用,又有协同作用,与2种重金属浓度密切相关。碱蓬对Cd~(2+)的BF受Pb~(2+)影响显著,且均1,表明碱蓬是Cd~(2+)的超富集植物;碱蓬对Pb~(2+)的BF主要受Pb~(2+)自身浓度大小的影响,当Pb~(2+)浓度≤200mg/kg时Pb~(2+)的BF1,Pb~(2+)浓度200mg/kg时碱蓬对Pb~(2+)的BF反而减小,且1,加入Cd~(2+)对其影响不显著。碱蓬对Pb~(2+)、Cd~(2+)的富集吸收模式基本符合简单二次方程,这为研究碱蓬在Pb~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫下的吸收累积机制提供理论依据,有利于碱蓬被应用于Pb~(2+)、Cd~(2+)污染的高盐碱地区的植物修复实践。     

Infrared spectra of Cu2+ Pb2+ and Ca2+ complexes of soil humic substances

An infrared spectroscopic investigation of the complexes of Cu²⁺, Pb²⁺, and Ca²⁺ with humic and fulvic acids demonstrated the participation of OH and CO groups in addition to COOH in the binding of heavy-metal cations. The degree to which metal-carboxylate linkages are ionic or covalent cannot be accurately determined from the positions of antisymmetric and symmetric carboxylate stretching vibrations due to interference from covalent bonding with other groups. The apparent order of the reaction of three divalent cations with humic and fulvic acids was Cu²⁺ > Pb²⁺ > Ca²⁺.     

电位计滴定法对Co2+, Ni2+, Cu2+ and Zn2+与胡敏酸和富里酸形成复合物时的结合常数的确定

The formation constants of Co^2 ,Ni^2 ,Cu^2 and Zn^2 complexes with humic acid(HA) and fulvic acid(FA) in red soil wrer determined by the potentiometric titration method.The constants as a function of composition of the complexation solutions were obtained by two graphical approaches respetively,The formation constants decreased with increasing concentration of metal in the solution,The results provide unambiguous evidence for the heterogeneity of the function groups of humic substances,the formation constants of FA were much smaller than those of HA,and the formation constants of Cu^2 were much greater than those of Co^2 ,Ni^2 and Zn^2 ,The potentiometric titration methon for determining formation constants are also discussed in the article.     

Loading of VO2+ and Cu2+ to partially oxidized charcoal fines rejected from Brazilian metallurgical industry

Purpose

Charcoal is utilized in Brazil for the metallurgical industry. Small size pieces, called charcoal fines, are rejected and sometimes are used to produce energy by burning. This charcoal can be used as soil conditioner to improve retention of metal ions in soil. However, changing the charcoal's surface chemistry via oxidation may increase retention of metal ions.

Materials and methods

Two kinds of oxidants were employed, nitric acid and selenium dioxide/hydrogen peroxide. Vanadyl ion (VO²⁺) and copper ion (Cu²⁺) were utilized as probe to study the metal ion complexation by the partially oxidized charcoal obtained. FTIR and EPR spectroscopy were used to characterize the materials.

Results and discussion

Oxidation with nitric acid increased nitrogen content, while oxidation with SeO₂/H₂O₂ elevated carbon content of treated charcoals. Organic free radicals (OFRs) with the unpaired electron in p orbitals of aromatic structures were confirmed by the EPR g-factors that ranged from 2.0038 to 2.0031. The oxidation with selenium dioxide/hydrogen peroxide formed charcoal with largest quantity of OFR. Loading charcoal with VO²⁺ and Cu²⁺ resulted in formation of complexes were oxygen acted as coordination atom. The formed complexes were of axial symmetry. The configurations around the Cu²⁺ ions were: CUNCu²⁺ complex (more stable square planar symmetry) and CFNCu²⁺ complex (less stable distorted tetrahedral configuration). Both complexes had oxygen as coordinating atoms. CFNVO²⁺ and CFSeVO²⁺ complexes presented complexation sites of axial symmetry, C_4v, with oxygen as coordinating atoms.

Conclusions

The oxidative treatment of charcoal with SeO₂/H₂O₂ is more appropriate to produce soil organic conditioner for complexation of metal ions.     

碳化稻壳吸附严寒地区村镇地下水Fe2+与Mn2+的性能分析

为低温同步净化铁锰地下水,保障严寒村镇饮用水安全,优选600℃碳化稻壳CRH600,基于X射线衍射分析(Xray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积及孔结构分析(Brunauer-Emmett-Teller nitrogen sorption,BET-N2)、傅立叶红外线光谱分析(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、Boehm测定法等表征剖析CRH600吸附Fe~(2+)、Mn~(2+)机理,通过单因素试验确定最佳投加量与溶液p H值,采用吸附等温线-动力学-热力学理论揭示CRH600低温吸附性能,考察CRH600低温再生能力。结果表明:CRH600比表面积大,稻壳碳化后表面官能团含量增多,其中-OH凭借离子交换与表面络合作用对Fe~(2+)、Mn~(2+)去除贡献最大。10℃时CRH600对溶液中混合的铁锰不存在竞争吸附;最佳溶液p H值分别为5、6,最佳投加量分别为6、10 g/L。吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir模型,受膜扩散与颗粒内扩散控制,饱和吸附量分别为5.85、2.83 mg/g。吸附自发放热、熵减,低温效果佳,物理与化学作用并存。H2SO4为吸附饱和CRH600的最优解吸剂,最佳吸附-解吸循环次数分别为5、3,再生CRH600对Fe~(2+)、Mn~(2+)的平衡吸附量可达解吸前的80%、90%。研究结果为改性稻壳颗粒低温去除地下水铁锰的应用提供了充分的基础数据与理论支撑。     

Differential Complexation between Zn2+ and Cd2+ with Fulvic Acid: A Computational Chemistry Study

Fulvic (FA) and humic acids (HA) from the solubilization of organic matter are significant agents of the complex of metallic ions in soil and water. Cadmium ions are important natural water pollutants which are discharged along with electroplating and zinc metallurgy liquid wastes, zinc and cadmium being always associated with isomorphic substitution. In this paper we study the complexes formed by Zn²⁺ and Cd²⁺ with fulvic acids, using computational chemistry. We carried out relative free energy calculations using a thermodynamic cycle and Free Energy Pertubation (FEP) and Density Functional Theory (DFT-B3LYP/6-31G**) methods. We also computed the interaction energies between orbitals from Natural Bond Order (NBO) calculations. Cd-FA complexes, octahedral with four water molecules in the coordination sphere are more stable than Zn-FA complexes, tetrahedral with two water molecules. This means that FA should be a better ligand for Cd²⁺ bioavailability and toxicity in natural aquatic environments.