脱落酸在植物抗镉胁迫中的作用

镉(Cd)作为环境中广泛分布且具有潜在毒害作用的重金属污染物之一,易被植物吸收、富集并引起中毒,例如植物生长发育和光合作用受到抑制,叶片黄化和细胞死亡等,严重情况下还会导致死亡。因此,缓解植物Cd胁迫的研究尤为重要。脱落酸作为一种植物胁迫激素,能通过调控植物生长、降低Cd吸收量等在植物抗Cd胁迫应答反应中发挥重要作用。本文综述了脱落酸在Cd诱导的植物胁迫中所发挥的作用及其在缓解Cd毒性作用中的潜在机理。     

玉米对镉胁迫的响应及其耐镉机制研究进展

近年来,土壤重金属污染已成为严重的环境问题,对作物生产、粮食安全和人类健康构成巨大威胁。镉(Cd)由于在环境中具有潜在的毒性和高流动性,使其成为重金属中毒性最大、分布最广泛的污染物之一。玉米作为我国和世界上主要的农作物,具有生物量大,叶片、茎秆Cd富集能力高,其向籽粒转运能力较低的特点,是比较理想的Cd污染土壤修复植物。玉米生长会受到Cd胁迫浓度、胁迫时期及环境条件的影响,且品种间存在差异,不同品种对Cd毒害的耐受性不同。本文在介绍玉米对Cd吸收、转运方式及其在不同器官分布的基础上,着重阐述了Cd对玉米生长发育和对水分代谢、矿质养分代谢、光合作用和呼吸作用等主要代谢过程的影响;并从耐逆性和避逆性两方面探讨了玉米对Cd的耐受机制。结合已有研究发现,现阶段主要以不同玉米品种对Cd胁迫的生理生化响应及其耐Cd差异比较研究为主,对其存在差异的生理、尤其分子机制还缺乏深入研究;同时,对玉米Cd耐受性评价标准不一致,是以生长受到影响的程度还是以器官中镉含量作为品种对镉耐受性的判断标准还有待于商榷。未来这些问题的解决将为利用生物技术手段培育适合不同Cd污染区域的玉米品种,实现玉米产业的可持续发展奠定基础。     

镉胁迫下曼陀罗体内镉累积和氧化应激生理研究

用100μmol/L CdCl2处理野生白花曼陀罗,研究其对各项生理变化规律及对重金属镉的富集、转运能力。结果表明,在镉胁迫下,随着处理时间的延长,除叶绿素含量逐渐下降外,曼陀罗的SOD,CAT,POD,MDA均呈先上升后下降的趋势,说明在一定的处理时间内(10 d),当受到重金属镉胁迫时,曼陀罗会升高其部分生理指标来抵御镉的毒害作用,但叶绿素的合成受到了一定的抑制;曼陀罗叶片对镉的吸收量呈逐渐上升的趋势,老叶中的镉含量略高于新叶,但并不影响曼陀罗的正常生命活动,说明曼陀罗对重金属镉具有很强的耐受性和富集能力,但转运能力较低。因此,曼陀罗可以作为一种重金属耐受型植物,但不是重金属超富集植物。     

植物镉毒害与硒对镉胁迫的缓解作用研究进展

从地上部叶片光合作用、地下部根系养分吸收和整体氧化胁迫3个方面综述了镉对不同植物生长的抑制作用。近年来,越来越多的研究者发现硒对镉毒害具有缓解作用。因此,综述了不同植物中硒如何调控改善镉胁迫下植物的光合作用、养分吸收和抗氧化能力。同时分析了硒如何降低植物中镉含量,并对未来的研究进行展望,以期为寻找有效缓解镉毒害的生产技术提供理论参考。     

施用改良剂对重度镉胁迫下甜高粱重金属吸收和转运的调控效应

【目的】本文探明施用改良剂对重度镉胁迫下甜高粱重金属吸收和转运的调控效应。【方法】采用盆栽试验,研究了凹凸棒、腐殖酸、有机硅3种土壤改良剂对重度镉胁迫下的甜高粱生物性状和对重金属吸收、转运的影响。【结果】重度镉胁迫对甜高粱的生长有很强的抑制作用,各改良剂处理均能增加甜高粱生物量,但无显著影响;甜高粱能促进Cd吸收,但施用改良剂对甜高粱不同部位的Cd含量没有显著影响;凹凸棒降低了甜高粱根、茎、叶部的Cd含量,腐殖酸、有机硅降低了甜高粱根部的Cd含量,提高了茎、叶中的Cd含量。重度镉胁迫均显著降低了Cu、Cd、Pb、As、Hg 5种重金属的吸收量,有机硅、腐殖酸处理能促进重度镉胁迫下Cd、Cu、As等重金属向地上部转移。【结论】3种有机改良剂均能提高总Cd积累量,分别较对照增加了8.3%、15.5%、4.16%;综合改良作用效果为腐殖酸凹凸棒有机硅,甜高粱对Hg和Cu的富集能力和转移能力强。     

镉胁迫下外源钙对白菜氧化应激和NO含量的影响

为了解镉胁迫下外源钙对白菜生理响应的调控机制,通过水培实验研究了在Cd(100μmol·L-1)胁迫下Ca(5 mmol·L-1)对白菜(Brassica pekinensis)叶片钙离子和镉离子含量、ROS和MDA含量、抗氧化酶活性、还原性谷胱甘肽和内源NO含量变化的影响,并使用0.2 mmol·L-1的三氟拉嗪(TFP)研究了Ca2+-CaM信号在其中的转导功能。结果表明:(1)Cd胁迫降低了白菜叶片的Ca含量,而外源Ca增加了Ca含量并降低Cd含量,但TFP对叶片Ca、Cd含量无明显影响;(2)Cd诱导白菜叶片ROS爆发,引起质膜过氧化,并抑制了SOD活性,提高了APX、CAT和POD活性及GSH含量,增加了叶片过氧化压力,施加外源钙后降低了这种压力,而TFP的加入却降低了这种缓解作用;(3)Cd抑制了叶片NO含量,补充外源钙后提高了NO含量,而TFP降低了外源钙对NO的上调。研究可知,外源钙能降低白菜叶片Cd含量,增强Ca含量,并通过Ca2+-CaM信号途径调节抗氧化酶和GSH含量,维持叶片ROS平衡,提高叶片内源NO的表达,从而增强白菜Cd的耐性。     

外源NO对镉胁迫下水稻幼苗抗氧化系统和微量元素积累的影响

重金属污染已成为世界范围的主要问题之一,其中镉(Cd)毒害的范围最广.Cd污染影响植物的生长和发育.一氧化氮(NO)作为植物体内的一种活性信号因子,参与了植物对各种胁迫的应答.为了探讨外源NO对Cd胁迫下水稻苗期生理生化响应的调节作用,以粳稻和籼稻为材料,采用营养液水培的方法,研究外源NO供体硝普钠(SNP)对100μmol/L Cd胁迫下2个水稻基因型(ZF802和ZH11)幼苗生长、抗氧化酶系统和微量元素吸收的影响.结果表明,1.5 mmol/L SNP能明显缓解Cd胁迫对两种水稻幼苗生长的抑制作用,提高幼苗对Cd的耐性.尽管存在一定的基因型差异,但外源NO能使两个基因型叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性下降,降低了叶片中丙二醛(MDA)含量,从而缓解Cd对水稻幼苗的毒害.另外,外源NO影响Cd胁迫下水稻幼苗地上部和根部Cd和微量元素的积累,这种影响的程度与水稻的品种有关,具有显著的基因型差异,且机制较复杂.     

镉对植物光合作用及氮代谢影响研究进展

镉是毒性最强的环境污染物之一。植物中积累的镉可通过食物链进入人体,给人类健康带来潜在危害。镉能抑制植物生长,能使植物形态、生理生化及结构发生改变。镉可减少净光合速率,损伤光合器官;使叶绿素含量下降;抑制气孔开放,从而影响植物的光合作用;镉通过改变植物硝酸还原酶(NR)、谷胺酰氨合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)以及谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性,进一步影响植物氮代谢过程。光合作用及氮代谢在植物生长发育过程中起着十分重要的作用,综述了重金属镉对植物光合作用及氮代谢的影响,并对其机理进行了探讨。     

不同生长调节剂对东南景天镉积累的影响

为了提高镉(Cd)超积累植物东南景天的植物修复效率,对不同植物生长调节剂调控东南景天Cd积累的作用进行了研究。在水培条件下,采用脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、细胞分裂素(6-BA)、乙烯利(ETH)四种生长调节剂对0.1 mmol·L-1Cd处理下的东南景天进行叶面喷施处理,对其生物量、Cd含量、Cd积累量、SOD和POD活性进行了分析。结果表明:ABA处理通过提高地上部生物量和Cd含量、促进Cd向上运输,从而增加东南景天地上部对Cd的积累;IAA处理通过提高生物量、缓解Cd对叶片的毒害,从而增加东南景天地上部对Cd的积累;6-BA处理通过提高东南景天地上部生物量和Cd含量、缓解Cd对叶片的毒害,从而增加东南景天地上部对Cd的积累;ETH处理则通过抑制生长和Cd向上转运进而降低东南景天地上部对Cd的积累。在重金属污染土壤植物修复中,适量施用ABA、IAA、6-BA可提高东南景天对镉污染土壤的修复效率。     

不同基因型烤烟对镉、铅富集特征评价

重金属镉、铅易在烟叶中富集,影响烟株生长,并通过抽吸过程进入人体,危害人类健康。为探讨豫西地区不同基因型烟草对重金属镉、铅的富集特征,筛选出烟叶原料安全的优良品种,以豫西烟区15个基因型烤烟为材料,采用水培试验研究不同水平镉(0、5、10、20 mg/L)、铅(0、20、50、100 mg/L)胁迫下不同基因型烤烟生物量、重金属含量、耐性指数、重金属积累量及转运系数的差异。结果表明:(1)重金属镉、铅胁迫对不同基因型烟株的生长均表现为低浓度促进,高浓度抑制的现象。(2)不同基因型烤烟对重金属镉、铅污染的响应不同。不同基因型烤烟对镉的积累分配主要在地上部,而对铅的积累分配主要在根部,且对重金属镉的富集和转运能力高于重金属铅。(3)不同烤烟品种对重金属镉、铅的吸收积累能力存在基因型差异。在高镉、铅水平下G15对重金属镉的积累量和转运系数较高,G5对重金属铅的积累量、耐性指数较高,适合作为土壤重金属镉、铅污染的植物修复材料。G2、G10在低镉水平下,镉的积累量较低,适宜在土壤轻度镉污染条件下进行烟叶安全生产。G4、G12在低铅水平下,铅积累量和地上部分铅含量较低,属于铅低积累基因型,可用于轻度铅污染条件下的烟叶安全生产。     

镉胁迫下增施氮对杨树生长和光合特性的影响

为探讨植物对重金属镉的解毒机制,本实验以“欧美107杨”扦插苗为材料,以CdCl2和Cd( NO3)2为镉源,研究了在镉处理下施加氮肥(NH4 HCO3)对其的生长和光合特性的影响.结果表明,在硝酸镉或氯化镉胁迫下,施用碳酸氢铵能缓解重金属镉对杨树植株的危害,其生长,叶绿素含量和光合速率显著高于对照.单独的氯化镉胁迫处...     

Cd对植物的氧化胁迫机理研究进展

土壤中的重金属污染尤其是镉(Cd)污染是目前全球关注的环境热点问题之一。Cd对于人体和动植物都是非必需元素,且有很强的毒性。Cd对植物的毒害机理研究相对人体和动物起步较晚,最近也逐渐成了重金属研究的焦点。越来越多的研究证实Cd对植物的毒害首先是作用于细胞内的氧化还原系统,造成活性氧(ROS)积累-氧化胁迫,进而引起一系列氧化还原反应,使抗氧化系统发生改变。本文回顾和总结了进入植物体内的Cd与植物的抗氧化系统关系的研究进展,详细阐述了其氧化胁迫的可能机理,并提出了新的研究方向。     

Polyaspartic acid mediates the absorption and translocation of mineral elements in tomato seedlings under combined copper and cadmium stress

Polyaspartic acid(PASP)is a nontoxic,biodegradable,environmentally friendly polymer and is widely used as a fertilizer synergist in agricultural production.In many old orchards and vegetable gardens,highly fertile soil is often accompanied by severe heavy metal contamination.The present study was designed to investigate mineral element interactions mediated by PASP under copper(Cu)+cadmium(Cd)combined stress to provide reasonable suggestions for scientific fertilization.A pot experiment was conducted in which tomato seedlings served as plant materials.A concentration of 700 mgPASP and foliar spraying application methods were selected based on previous experiments.Four treatments were applied:normal soil(control(CK)),Cu+Cd(combined stress),Cu+Cd+PASP,and normal soil+PASP.The plant biomass,root activity,and mineral elements were measured,and these data were analyzed by Data Processing System(DPS)statistical software.The results showed that,under Cu+Cd combined stress,PASP promoted stem diameter growth,root activity and chlorophyll content and ultimately increased the biomass of tomato seedlings to different degrees.Moreover,the content of both Cu and Cd and their individual accumulation in plants decreased.PASP increased the distribution of Cu and Cd in the roots under Cu+Cd combined stress,and the translocation ability from the roots to shoots was significantly restricted.With respect to essential elements,PASP promoted mainly the absorption and translocation of potassium(K),calcium(Ca),and magnesium(Mg),which greatly exerted physiological roles.However,the variation trends of Cu and Cd under normal soil conditions contrasted with those under stress conditions.With respect to essential elements other than K,Ca,and Mg,PASP mostly restrained their absorption but promoted their translocation.The regulatory mechanism of PASP differed between the combined stress conditions and normal soil conditions.Under the combined stress conditions,PASP seemed to mainly promote these advantageous factors that exert physiological regulatory functions.Under normal soil conditions,PASP mainly acted as a biological stimulant or signaling molecule for increased nutrient efficiency,which caused greater biomass productivity.     

镉胁迫对3种草本植物种子萌发及幼苗初期抗氧化酶活性的影响

采用水培方法,研究不同浓度镉(Cd)胁迫对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、白三叶(Trifolium repens L.)、孔雀草(Tagetes patula L.)种子萌发及幼苗初期抗氧化酶活性的影响.结果表明:与对照相比,合适浓度的Cd胁迫可以促进3种草本植物种子的萌发,高浓度Cd胁迫对3种草本植物的根长和苗长抑制效应明显,且对根长的抑制作用大于苗长.在不同质量浓度Cd胁迫下,3种草本植物抗氧化酶的活性对Cd胁迫表现出不同程度的生理响应,以降低Cd胁迫对幼苗的伤害.可见,3种草本植物的种子对Cd胁迫具有一定的耐性,可用于盆栽试验,研究植物对Cd的胁迫的生理抗性及重金属富集.     

马络葵对镉的吸收累积特征及对镉胁迫的生理响应

[目的]探讨马络葵对镉的吸收累积特征及对镉胁迫的生理响应,为利用马络葵对镉污染土壤进行植物修复提供理论依据。[方法]以马络葵为材料,采用砂培方法,设计0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mg/L 6个镉浓度处理,研究马络葵对镉胁迫的生理响应及对镉的吸收累积和运转能力。[结果]镉处理后,马络葵株高和地上部鲜重均显著高于CK;地上鲜重和根系鲜重均以3.0 mg/L浓度时最大;镉浓度低于1.0 mg/L时,有利于叶绿素含量合成;可溶性糖含量均显著高于CK,可溶性蛋白质含量除0.5 mg/L镉处理外,其他浓度镉处理均显著高于CK。[结论]马络葵地上部和根系对镉的吸收累积均随着镉浓度增大呈增加趋势,且镉运转能力和对镉的耐受性较强,可在镉污染土壤中种植利用,并作为土壤重金属污染修复植物进一步研究。     

镉对植物毒害与植物耐镉机理研究进展

综述了近年来镉对植物毒害与植物耐镉机理的相关研究成果。从植物生长、细胞结构、光合作用、酶活性等方面分析了镉的毒害机理,并从镉的吸收与转运,镉在细胞中的分布与区隔化,抗氧化酶活性的改变,以及螯合物的形成等方面探讨了镉胁迫下植物的耐性机制。     

施硒对花生镉吸收与抗性及化学形态的影响

采用温室盆栽试验,研究了低镉(Cadmium,Cd)浓度与高Cd浓度条件下,施硒(Selenium,Se)对花生生长、抗逆生理、Cd吸收积累及Cd在花生植株中形态的影响。结果表明,不同Cd条件下施Se均显著影响花生生物量。施Se可以缓解细胞膜的损害,降低丙二醛的积累。Cd胁迫抑制了花生的光合作用,随Se浓度增大,花生叶片光合速率呈现先升高后降低的趋势。Cd污染条件下,随施Se浓度增大,花生叶片及根系Cd含量先降低后升高,且在Se浓度为0.25 mg·kg~(-1)时效果最显著。在低Cd处理(3 mg·kg~(-1))和高Cd处理(30 mg·kg~(-1))条件下,施加0.25 mg·kg~(-1)Se使花生地上部分及根系Cd含量分别下降了12.71%、46.13%和21.29%、36.00%。花生植株中Cd形态以氯化钠提取态(FNaCl)、醋酸提取态(FHAc)和水提取态(FW)为主要形态。施Se处理可提高花生根部FHAc和FW提取态Cd的分配比例。研究结果显示,适量施Se可有效降低花生植株体内活性态Cd的比例,减少Cd的吸收。     

锌对粳稻幼苗镉吸收转运特性的影响

采用水培实验,研究了镉胁迫下粳稻幼苗的生长发育特征及镉和锌的吸收转运特性。结果表明,施加1.2 mmol·L~(-1)及1.4mmol·L~(-1)锌能显著增加根尖数目和根系及地上部的生物量,并使根系中的镉积累量分别下降86.4%和97.5%,地上部镉积累量分别下降62.6%和73.3%。根系和地上部的镉主要分布在细胞壁(F1)和胞液(F3)中,细胞器(F2)中的镉含量很少,只占根系镉总量的5.4%和地上部镉总量的9.4%。锌降低了各亚细胞组分中镉的含量,提高了镉在F3中的分配比例。当锌使根系F3中的镉浓度降低到12.8 mg·kg~(-1)FW以下时,镉从根系F3中向地上部转运的比率显著增加,但转运量只有2.7μmol·L~(-1)Cd~(2+)(无锌添加)处理组的26.9%~46.1%。     

镉/铬胁迫对谷子幼苗生长和NADPH氧化酶及抗氧化酶体系的影响

为了探讨重金属镉(Cd)、铬(Cr)胁迫对谷子幼苗生长和生理的影响,采用营养液培养法,检测不同浓度的Cd、Cr胁迫对谷子幼苗生长以及过氧化氢(H_2O_2)含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、NADPH氧化酶和抗氧化酶活性的影响。结果表明:不同浓度(50/1000μmol·L~(-1))两种金属(Cd、Cr)胁迫下,谷子幼苗株高、根长显著减小(P0.05),H_2O_2和MDA含量升高,叶绿素含量降低;随Cd、Cr的浓度升高,根和叶片中NADPH氧化酶活性显著增强,高浓度Cd、Cr可导致过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著升高;同时Cd、Cr诱导编码NADPH氧化酶基因Sirboh D和Sirboh F的表达,而超氧化物歧化酶(SOD)活性呈低浓度增加高浓度下降的趋势。由此可知,Cd、Cr对谷子幼苗的胁迫使其发生一系列生理指标变化,造成植株不同程度损伤,植株自身则通过增强抗氧化酶活性对机体起到保护作用。