磷对水稻镉的亚细胞分布及化学形态的影响

为了探讨磷对水稻耐镉性的影响,采用盆栽实验,以沈农315(耐性)和花粳1417(敏感性)水稻为研究对象,对分蘖末期水稻根系及茎叶中镉的亚细胞分布以及化学形态进行比较分析。结果表明:增施磷肥显著降低了两品种水稻的镉含量,沈农315根系镉含量明显高于花粳1417,茎叶镉含量低于花粳1417;两品种各部位细胞壁镉的分配比例随磷的增加而明显增加,细胞器镉的分配比例逐渐降低。镉的化学结合形态整体上呈现为氯化钠提取态醋酸提取态去离子水提取态乙醇提取态盐酸提取态,其中醋酸提取态所占比例随磷增加而增加,沈农315和花粳1417的增幅分别为19.70%~31.32%、10.05%~16.36%,氯化钠提取态显著降低,降幅分别为23.38%~40.11%、22.55%~39.56%。由此说明,增施磷肥能有效增加水稻对镉的耐受性,且不同品种表现不同。     

硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响

为探明硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响, 进行水培试验。以高镉积累水稻品种T优705和低镉积累品种湘早籼24为材料, 研究硫对水稻幼苗吸收累积镉的影响及其植株体内亚细胞分布的变化。结果表明, 当施硫水平为2.8 mg·L^-1时, 2个品种根系和地上部分的镉含量均显著降低;当施硫浓度为0.3 mg·L^-1时, 只有湘早籼24根系中的Cd含量显著降低(P<0.05)。施硫可显著降低水稻根系中的镉向地上部分转移, 增加水稻地上部细胞壁中的Cd分配比例, 降低胞液中的Cd分配比例。与根系相比, 地上部的Cd积累量更容易受到施硫水平的影响。因此, 针对不同品种, 在水稻苗期合理施硫可有效地缓解Cd毒害。     

不同硒形态对镉胁迫下油菜镉亚细胞分布、化学形态及硒累积的影响

为了解不同形态硒(Se)对镉(Cd)胁迫下油菜对镉累积及相关分布的影响,采用自然Cd污染土壤(4.58 mg/kg)进行盆栽试验,以不施Se为对照(CK),研究不同硒形态：硒酸钠[Se(Ⅵ)]、亚硒酸钠[Se(Ⅳ)]、硒代甲硫氨酸(SeMet)、纳米硒(SeNPs)对油菜镉累积、亚细胞分布及化学形态的影响,为Se应用于降低植物Cd累积提供依据。结果表明,与CK相比,除Se(Ⅳ)外,其他硒形态[SeNPs、Se(Ⅵ)、SeMet]皆减轻了Cd对油菜干物质及光合色素含量的不利影响。SeNPs、Se(Ⅵ)、SeMet均降低了油菜根系、地上部的Cd浓度及转移系数(TF),Se(Ⅳ)亦降低了地上部Cd浓度及TF系数,但对根系Cd浓度无明显影响;地上部、根系Se浓度中,皆以SeMet处理显著大于其他处理。与CK处理相比,Cd的亚细胞分布中,硒处理的地上部、根系的细胞壁Cd比例更低、可溶性部分比例更高;而在Cd化学形态组成中,硒处理均降低了地上部、根系中水提取态和乙醇提取态的Cd比例,提高了氯化钠提取态的Cd比例。综上,硒可增加Cd在细胞壁和液泡中的螯合量、降低油菜植株幼苗中Cd的活性化学形式比例以...     

镉在黄瓜幼苗中的化学形态及亚细胞分布

为探究黄瓜幼苗对镉的吸收累积特性,将黄瓜幼苗置于6种镉浓度梯度(0、10、50、100、200、300μmol·L~(-1))营养液中培养17 d,测定黄瓜幼苗地上部和根部的镉含量以及镉在叶片的亚细胞分布和其化学形态分布。结果表明:随镉浓度升高,转移系数逐渐降低,黄瓜由根向地上部对镉的转运能力减弱。时间或浓度处理均会显著增加黄瓜叶片各亚细胞组分镉含量,镉的富集比例趋势表现为可溶性部分细胞壁细胞器,其中可溶性部分镉含量占44.88%～84.94%,远大于细胞器(3.10%～17.05%)与细胞壁(11.20%～39.66%)。相同时间下,随镉处理浓度的增加,镉在细胞壁组分占比先升高后降低,可溶性部分镉的占比先降低后升高。同时随着处理时间延长,细胞壁组分镉占比降低,可溶性部分镉占比升高。黄瓜叶片中NaCl提取态镉占比最高(33.69%～54.23%),但随着镉浓度提高,乙醇提取态、H2O提取态镉占比升高。当镉浓度达到300μmol·L~(-1)时,黄瓜叶片中的镉形态以乙醇提取态、H2O提取态和NaCl提取态占优势。总的来看,在器官水平上,黄瓜通过限制镉由根部向地上部传递的方式,降低镉对黄瓜地上部的毒害;亚细胞水平上,细胞壁对镉的吸持和液泡区室化是黄瓜对镉胁迫下的重要解毒方式,其中以液泡的区室化占主导位置;在化学形态分布上,镉的化学形态转化也是黄瓜应对镉胁迫的重要耐性策略。     

不同形态硫叶面喷施对水稻镉积累影响

为研究叶面喷施不同形态硫对水稻镉的阻控效果,以"湘早籼45号"为材料,采用盆栽试验及田间试验的方法,设计两种不同喷施次数(分蘖盛期喷施一次,分蘖盛期与孕穗期共喷施两次),3种不同形态硫元素(—SH形态的半胱氨酸、SO_4~(2-)形态的硫酸钾及S~(2-)形态的硫化钾)的叶面喷施试验。盆栽试验以叶面硅肥、硝酸钾(KNO_3)及自来水为对照,田间试验以自来水为对照。结果表明:3种形态的硫及硅较自来水对照对糙米降镉效果显著,降镉能力为半胱氨酸(Cys)硫化钾(K_2S)硅(Si)硫酸钾(K_2SO_4),其盆栽试验喷施两次叶面肥的糙米镉含量分别降低53.57%、46.43%、39.29%和28.57%,KNO_3对水稻无降镉效果。田间试验喷施两次叶面肥Cys、K_2S、K_2SO_4的糙米镉含量依次降低47.18%、39.49%和27.69%。喷施不同形态叶面硫肥及硅肥是通过降低茎部向叶部镉转运系数,进而降低糙米镉含量。研究表明,3种不同形态的硫对水稻糙米的降镉效果为CysK_2SK_2SO_4,喷施Cys和K_2S能使盆栽试验和田间试验糙米的镉含量在0.2 mg·kg~(-1)以下,且喷施两次效果更好。     

锌对长柔毛委陵菜体内镉的亚细胞分布和化学形态的影响

为了解Zn对长柔毛委陵菜耐受Cd的影响,通过营养液培养并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了zn对长柔毛委陵菜（Potentilla griffithii var．velutina）体内Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,长柔毛委陵菜体内72％-95％的Cd分布在细胞壁和可溶组分中,这表明Cd主要分布在长柔毛委陵菜体内的细胞壁和可溶组分中,而在叶绿体、细胞核和线粒体中分布较少。同时,随Cd或Zn处理浓度的增加,细胞壁对Cd的固持作用增强。长柔毛委陵菜体内的Cd以不同化学形态存在：对照中73％～93％的Cd以水提取态和乙醇提取态存在,在其他处理中主要以氯化钠提取态、水提取态和乙醇提取态为主,三者占总量的86％～96％：其中在Zn／Cd复合处理中氯化钠提取态是含量最高的形态,所占比例为42％-78％;而醋酸提取态、盐酸提取态和残留态的含量在所有处理中分布都较低,只占总量的3％～14％。另外,随Cd或Zn处理浓度的增加,活性较强的水提取态和乙醇提取态的分配比例总和减少,而氯化钠提取态所占比例却增加,这表明Cd向活性较弱的化学形态转移。因此,细胞壁固持、可溶组分的液泡区隔化和向活性较弱的结合形态转移可能是长柔毛委陵菜耐Cd的主要机制。     

施锌对冬小麦亚细胞镉分布和镉化学形态的影响

为深入了解施锌(Zn)对冬小麦镉(Cd)吸收的影响,本研究选冬小麦品种矮抗58,试验共设置了2个Cd水平(0、5μmol·L~(-1))和4个Zn水平(0、2、8和15μmol·L~(-1)),通过营养液试验,研究了施Zn对Cd胁迫下冬小麦Cd吸收、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,冬小麦的生物量随Cd浓度的增加而降低,而Zn能够减轻Cd对冬小麦生物量的毒害作用。同时,根和地上部Cd含量随Zn浓度提高而降低。另外,施Zn显著降低了冬小麦幼苗各个亚细胞组分的Cd含量,增加了冬小麦根中1 mol·L~(-1)NaCl提取态和体积分数2%醋酸提取态Cd的含量。在Cd浓度为5μmol·L~(-1),Zn浓度为2和8μmol·L~(-1)时,冬小麦地上部细胞壁和可溶性部分Cd所占的比例增加;在Cd浓度为5μmol·L~(-1),Zn浓度为8和15μmol·L~(-1)时,冬小麦根部细胞壁和可溶性部分Cd所占的比例增加。冬小麦地上部去离子水提取态Cd所占比例随Zn浓度增加而降低,体积分数2%醋酸提取态Cd所占比例随Zn浓度增加而增加。因此,施Zn通过调节冬小麦亚细胞Cd分布和Cd的化学形态,促进了冬小麦体内活性Cd向惰性Cd的转化,减轻了Cd对冬小麦的毒害效应,降低了冬小麦根部Cd的迁移能力。     

大麦中镉的亚细胞分布和化学形态及PCs合成的基因型差异

为探明不同基因型大麦对镉耐性和转运能力差异,选取大麦耐镉品种华10118和敏感品种华2255进行水培试验,比较不同镉处理下大麦根系和地上部中镉的亚细胞分布和化学形态的差异,并研究了根系和叶片中PCs含量对镉转运能力的影响。结果表明：华10118对镉的转运能力较差,地上部镉含量较低;镉在两个大麦品种中主要分布于细胞壁和胞液中,基本各占35%~44%,细胞器占5%~26%,华2255的细胞器组分中镉含量显著大于华10118,可能是华2255耐镉性差的原因。两个基因型大麦根系中的镉以醋酸提取态为主,而地上部中以NaCl提取态最多;华2255的乙醇提取态、去离子水提取态和NaCl提取态的镉含量较高,可能是其对镉转运能力较强和耐受性差的原因。华2255根系和叶片中的PC2和PC3含量都显著高于华10118,根系合成较多的PC2和PC3有助于镉从根部向地上部的转运。     

不同浓度钙·锌抑制剂对烟草镉积累及亚细胞分布的影响

[目的]探讨钙锌互作对镉元素在烟草体内亚细胞分布的影响。[方法]以烟草南江三号为研究材料,通过添加不同浓度钙、锌2种抑制剂,采用土培盆栽试验,研究烟草镉的亚细胞分布。[结果]烟草叶部和根部的整个亚细胞中,镉含量分布大小顺序为胞液、细胞壁、叶绿体、线粒体。土壤中镉浓度为1 mg/kg时,加入钙抑制剂100 mg/kg,烟草根部叶绿体、细胞器和胞液的镉含量均下降,而细胞壁中的镉含量增加;加入锌抑制剂50 mg/kg,烟草所有亚细胞中的镉含量均有所下降,说明加入锌抑制剂50 mg/kg比加入钙抑制剂100mg/kg的效果好。土壤镉浓度为5 mg/kg时,烟草根部和叶部细胞器的镉含量都有所上升,其余3个亚细胞中的镉含量减少。[结论]烟草中镉在胞液中的分布多于细胞壁,叶绿体和线粒体镉含量少,在不同浓度钙、锌处理下烟草对镉的耐性加强,镉在烟草体内结合在细胞壁上,通过主动运输进入胞液,胞液区室化作用明显,可能是烟草耐镉的主要机制,减少烟叶镉含量的重要途径。     

叶面喷施硒肥对水稻植株中镉、硒含量分布的影响

在大田生产条件下对镉污染水稻喷施叶面硒肥,研究了外源硒对水稻植株不同部位中镉、硒含量分布的影响。结果表明,喷施叶面硒肥均能有效降低水稻根系、秸秆和籽粒中镉含量,分别较对照降低11.99%~19.85%、33.95%~70.78%和25.93%~47.06%;施用硒肥的处理显著增加了水稻各组织器官中硒含量,水稻根系、秸秆和籽粒中硒含量分别较对照增加150%~300%、366%~450%和162.5%~225%。     

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。     

Exogenous Nitric Oxide Involved in Subcellular Distribution and Chemical Forms of Cu2+ Under Copper Stress in Tomato Seedlings

Nitric oxide (NO), a bioactive signaling molecule, serves as an antioxidant and anti-stress agent under abiotic stress. A hydroponics experiment was conducted to investigate the effects of sodium nitroprusside (SNP), a NO donor, on tomato seedlings exposed to 50 μmol L^?1 CuCl₂. The results show that copper is primarily stored in the soluble cell sap fraction in the roots, especially after treatment with Cu+SNP treatment, which accounted for 66.2% of the total copper content. The copper concentration gradually decreased from the roots to the leaves. In the leaves, exogenous NO induces the storage of excess copper in the cell walls. Copper stress decreases the proportion of copper integrated with pectates and proteins, but exogenous NO remarkably reverses this trend. The alleviating effect of NO is blocked by hemoglobin. Thus, exogenous NO is likely involved in the regulation of the subcellular copper concentrations and its chemical forms under copper stress. Although exogenous NO inhibited the absorption and transport of excess copper to some extent, the copper accumulation in tomato seedlings significantly increased under copper stress. The use of exogenous NO to enhance copper tolerance in some plants is a promising method for copper remediation.     

Exogenous Nitric Oxide Involved in Subcellular Distribution and Chemical Forms of Cu~（2＋） Under Copper Stress in Tomato Seedlings

Nitric oxide（NO）,a bioactive signaling molecule,serves as an antioxidant and anti-stress agent under abiotic stress.A hydroponics experiment was conducted to investigate the effects of sodium nitroprusside（SNP）,a NO donor,on tomato seedlings exposed to 50 μmol L-1CuCl 2.The results show that copper is primarily stored in the soluble cell sap fraction in the roots,especially after treatment with Cu＋SNP treatment,which accounted for 66.2% of the total copper content.The copper concentration gradually decreased from the roots to the leaves.In the leaves,exogenous NO induces the storage of excess copper in the cell walls.Copper stress decreases the proportion of copper integrated with pectates and proteins,but exogenous NO remarkably reverses this trend.The alleviating effect of NO is blocked by hemoglobin.Thus,exogenous NO is likely involved in the regulation of the subcellular copper concentrations and its chemical forms under copper stress.Although exogenous NO inhibited the absorption and transport of excess copper to some extent,the copper accumulation in tomato seedlings significantly increased under copper stress.The use of exogenous NO to enhance copper tolerance in some plants is a promising method for copper remediation.     

Cd胁迫对水稻亲本材料Cd吸收分配的影响

采用土培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全亲本材料D62B为试验材料,以普通材料Luhui17为对照,研究不同生育期水稻Cd安全亲本材料在1、4、16 mg·kg-1Cd处理浓度下对Cd的吸收、分配及转运特征。结果表明:(1)在不同Cd处理浓度下,水稻Cd安全亲本材料D62B生长受到了一定程度的抑制,且随Cd处理浓度的提高生物量均显著降低。当Cd处理浓度为16 mg·kg-1时,D62B在分蘖期、抽穗期和成熟期的生物量分别较1 mg·kg-1Cd处理降低了52.05%、43.06%和32.34%。(2)D62B地上部Cd含量和转移系数在不同生育期均显著低于Luhui17,成熟期谷壳、糙米Cd含量也较低。当Cd处理浓度为1 mg·kg-1和4 mg·kg-1时,D62B的糙米Cd含量均低于食品安全国家标准0.2 mg·kg-1,表现出Cd安全亲本材料的"安全性"。(3)随Cd处理浓度的提高,D62B对Cd的吸收速率显著增加,且在分蘖期其吸收速率达到最大。在各处理下,D62B对Cd的吸收速率与Luhui17差异不显著。但D62B对Cd的转运速率在4 mg·kg-1和16 mg·kg-1Cd处理下则显著低于Luhui17,成熟期差异达到最大,分别为Luhui17的46.52%和66.68%。(4)D62B地上部Cd的亚细胞分布表现为细胞壁可溶部分细胞器,Luhui17为可溶部分细胞壁细胞器,地下部则均表现为可溶部分细胞壁细胞器。随Cd处理浓度的增加,Luhui17地下部细胞壁的分配比例显著降低,在16 mg·kg-1Cd处理浓度下,Luhui17细胞壁的分配比例显著低于D62B。综上所述,最终表现出D62B具有籽粒Cd低积累的特点,可为培育Cd安全水稻品种提供优良的种质资源。     

不同蔬菜对镉的吸收累积及亚细胞分布

采用营养液培养,基于叶绿体分离方法,研究了不同种类蔬菜对镉吸收、运输和亚细胞的分布规律.结果表明,蔬菜在不同浓度镉的营养液中培养1周后,蔬菜生物量没有产生显著差异,而不同种类的蔬菜生物量差异较大.镉在蔬菜叶片中大部分存在于细胞壁中,占总量的62%～85%,少量存在于原生质(不含叶绿体)和叶绿体中;随着营养液中镉浓度的增加.各组分中镉的含量明显增加,但分配比例变化不大.各种蔬菜根中镉的含量高于地上部镉含量;随着镉浓度的增加,根中镉分配比例从44%~59%降低至27%～38%;不同蔬菜根部对镉的吸收能力及镉向地上部转移的能力有显著性差异.     

不同形态氮素对水稻体内镉形态的影响

采用不同形态氮营养液的培养方法,研究不同形态氮素对水稻体内镉存在形态的影响。结果表明,两种不同形态氮素即ＮＨ＾＋４－Ｎ,ＮＯ＾－３－Ｎ营养液培养中,ＮＨ＾＿４－Ｎ促进了水稻对镉的吸收,并增加了水稻根中和地上部的水提取氮和氯化钠提取态镉的含量;而ＮＯ＾－３－Ｎ处理却增加了醋酸提取态镉含量。盐酸提取态和残留态的镉两处理差异不明显。     

不同水稻品种对钒的积累及化学形态

通过盆栽试验,研究了钒（V）胁迫下不同品种水稻植株中钒的积累和化学形态。结果表明,不同品种水稻各器官中V的分布为根＞茎＞叶＞子实,两种水稻品种吸收的V主要富集在根部。水稻生长期新优188水稻各器官中V的浓度均低于十优838水稻,如在V处理浓度为100 mg·kg-1时,在分蘖期、扬花期、灌浆期和成熟期,新优188水稻植株根中V含量分别为73.10、92.56、57.46、57.81 μg·g-1,茎叶中为8.79、4.52、2.13、2.56 μg·g-1;十优838水稻植株根中的V含量为59.14、94.93、88.59、89.70 μg·g-1,茎叶中为4.64、3.66、2.29、3.24 μg·g-1。推断十优838水稻较新优188水稻有较强的V吸收能力。两种水稻品种中,根部V主要以活性较低的盐酸提取态（FHCl）和醋酸提取态（FHAc）为主,茎和叶中V主要以盐酸提取态（FHCl）和水提取态（Fw）为主,认为V在水稻根部多以难溶于水的重金属磷酸盐或草酸盐而被固定,限制了水稻中V转移到茎和叶,从而避免了高浓度V对植物光合作用及其他生理过程的干扰。     

水稻不同品种对镉吸收及分配的差异

采用盆栽土培法,研究了镉在20个水稻品种体内的积累与分配。结果表明,水稻不同品种对镉的积累能力差异显著。土壤镉浓度为100mg·kg-1时,镉在水稻不同品种茎叶内的浓度变化范围为24.39～140.27mg·kg-1,积累量变化范围为1.54～14.35mg·盆-1;镉在水稻不同品种糙米内的浓度变化范围为0.87～2.70mg·kg-1,积累量变化范围为56.68～291.61μg·盆-1。不同水稻品种对镉的积累能力在抽穗前和抽穗后表现一致。水稻吸收的镉分配到籽粒中的比例非常低,糙米的平均镉浓度仅为水稻茎秆的1/30。糙米中的镉浓度与品种类型有关,即籼型>新株型>粳型。本研究还表明,糙米中的镉浓度和积累速率与水稻产量呈显著正相关,即高产伴随高镉。