德国鸢尾对Cd胁迫的生理生态响应及积累特性

通过盆栽研究了Cd胁迫下德国鸢尾的生长状况、生态效应、生理特性及吸收和富集Cd的能力.结果表明:德国鸢尾对小于5 mg/kg的Cd有较强的耐性,适用于城区土壤修复;Cd浓度大于5 mg/kg时抑制德国鸢尾生长,降低了其生态效应.随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系活力、叶绿素含量和含水量逐渐降低,游离脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,细胞膜透性逐渐升高.Cd在德国鸢尾体内分布为根系＞地上部分,随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系和地上部分Cd积累浓度逐渐升高、富集系数和转运系数逐渐降低;Cd浓度为20 mg/kg时德国鸢尾对Cd的积累量最大,为2.122 mg/plant.     

不同生态型五节芒对Cd胁迫的生理响应

[目的]揭示不同生态型五节芒在抵抗Cd胁迫机制方面的异同。[方法]以粤北大宝山矿山开采地优势植物五节芒为试验材料,比较了五节芒非矿山生态型（采自惠州市博罗县丘陵山地）和矿山生态型（采自大宝山矿区）在相同Cd处理浓度梯度下的生理响应。[结果]2种生态型五节芒叶片中叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素总量都与Cd胁迫浓度成极显著负相关（P〈0．01）,但矿山型下降的程度低于非矿山型,2种生态型五节芒叶片的叶绿素a／b值都随cd处理浓度的增加而增大,说明Cd对五节芒叶绿素b的伤害要大于叶绿素a。2种生态型五节芒叶片中可溶性蛋白的含量随Cd处理浓度的增加均呈先下降后上升的趋势,均在20mg／kg处理处达到最低。随Cd处理浓度的增加,非矿山型五节芒叶片中可溶性糖含量先下降再升高,浓度在10～80mg/kg处理组均显著低于对照（P〈0．05）,矿山型五节芒叶片中可溶性糖含量随Cd处理浓度增加先升高再下降,2种生态型五节芒叶片中可溶性糖含量随Cd处理浓度增加响应有所不同。[结论]矿山型五节芒的耐重金属Cd要强于非矿山型。     

植物对水分胁迫的形态及生理响应

为了适应不同条件的水分胁迫,在长期的进化过程中,一些植物演化出了一套适应机制和策略.对水分胁迫下植物在形态和生理方面的反应和适应性及其相关研究进展进行了综述.     

Cd2+胁迫对小麦幼苗生理活性的影响

以郑州9023为供试材料,采用水培方法,研究了不同浓度Cd2+胁迫对小麦幼苗生理活性的影响。结果表明,随着Cd2+胁迫浓度的升高,小麦幼苗叶片ASA含量、可溶性蛋白含量、Chla、Chlb、总Chl含量呈下降趋势,而O2-含量、MDA含量、PPO活性、POD活性、还原糖及可溶性总糖含量均随处理浓度的升高而增加;对POD同工酶的聚丙烯酰胺凝胶电泳结果分析表明,Cd2+诱导小麦幼苗中POD同工酶的表达。     

Cd胁迫对烤烟生理特性及积累特征的影响

通过盆栽试验研究了土壤中不同Cd浓度(0、3、6、10、30、60 mg/kg)对烤烟色素、丙二醛(MDA)、可溶性糖、游离脯氨酸(PRO)含量及Cd在烟株中积累特征的影响。结果表明:(1)随Cd浓度的增大,团棵期和现蕾期色素含量呈先增后降的趋势,采收期时则逐渐降低;Cd﹥10 mg/kg时,各生育时期色素含量都显著低于对照(P<0.05)。(2)随着Cd胁迫浓度的增加,烟株各部位Cd显著高于对照(P<0.05);团棵期Cd≤10 mg/kg和现蕾期Cd胁迫条件下的Cd含量大小是叶>根>茎,团棵期Cd>10 mg/kg和采收期Cd胁迫条件下的Cd含量大小是根>叶>茎;烤烟叶片中Cd含量大小顺序为下部叶>中部叶>上部叶。(3)生理指标敏感性总体表现为:总叶绿素(叶绿素a+b)>丙二醛>类胡萝卜素/可溶性糖>脯氨酸,其中各生育时期总叶绿素含量都与叶片镉含量显著负相关,是烤烟镉胁迫的理想生理指标。     

海水胁迫下藜麦根系形态发育及生理响应

筛选和培育耐盐植物是开发利用滨海盐渍土的重要途径。本试验在砂培条件下,研究不同稀释配比的海水(0、20%、30%、40%、50%、60%和70%)对藜麦植株生长、根系形态结构及生理特性的影响。结果表明:低于30%海水胁迫下,藜麦地上部生长受影响较小,株高和叶面积有所降低,茎粗和地上部生物量并没有受到显著影响,而根系总根长、最大根长、根表面积、根体积、根系平均直径及根尖数均表现出降低趋势;随着海水浓度的进一步增加,地上部和地下部生长均受到不同程度的抑制,其中对地下部的抑制作用大于地上部,根冠比逐渐降低。与根系形态发育相比,藜麦根系生理活性的变化在耐盐过程中起着更为重要的作用,根系活力随海水浓度的增加依次升高,尤其在高浓度海水胁迫下,表现出较强的根系活力。根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性随着海水浓度的增加先升高后降低,分别在30%和40%浓度下达到最大值;过氧化氢酶(CAT)活性呈逐渐升高的趋势;丙二醛(MDA)含量在0～40%海水浓度下较为稳定,大于50%时显著上升。盐胁迫下藜麦根系渗透调节物质含量发生显著变化,可溶性蛋白含量随海水浓度的增加呈先升后降趋势,40%海水浓度下达到最大值;根系脯氨酸含量呈逐渐升高的趋势。     

萌发的小麦种子及其幼苗对Cd2+胁迫的响应

研究了萌发的小麦种子及其幼苗对不同浓度Cd^2＋胁迫的响应。结果表明：随着Cd^2＋浓度的增加,小麦种子的发芽率、根和芽的生长以及α-淀粉酶活性、幼苗生物量增加呈下降趋势,而叶组织中MDA浓度、电解质渗漏率呈上升趋势。Cd^2＋对小麦种子的萌发与萌发种子中α-淀粉酶活性有关,使幼苗生物量增加与其导致膜脂质过氧化有关。     

小麦幼苗根系形态对镉胁迫的响应

为了研究镉(Cd)在小麦体内的吸收、转运过程,以及Cd对小麦根系形态的影响,本文通过水培试验分析了小麦在5种Cd水平下(0、0.5、5、50、200μmol·L~(-1))处理3、6、11、17 d和23 d后各项生长指标的变化,并用荧光显微镜观察了Cd处理17 d后小麦根系形态的变化情况。结果表明,小麦幼苗对Cd的吸收能力与Cd浓度成反比关系,且在Cd0.5处理下,小麦对Cd的吸收和转运的能力显著高于其他处理。随着Cd处理浓度的增加,小麦幼苗的生物量、株高、总根长、根体积、总根尖数目逐渐减小,根系平均直径逐渐增加。相关性分析结果表明,小麦幼苗对Cd的吸收能力与平均直径呈显著正相关,对Cd的转运能力仅与平均直径呈显著负相关。进一步通过荧光显微镜观察,结果显示Cd处理可诱导小麦幼苗根系皮层细胞增多、薄壁细胞增大以及内皮层细胞壁木质素的沉积。Cd诱导的根系直径增粗对小麦Cd的吸收及转运都起着非常重要的作用。     

镉胁迫下福美双对小麦幼苗镉积累及生理特征的影响

为探明Cd胁迫下喷施杀菌剂福美双对小麦幼苗Cd积累及生理特征的影响,本研究以常规冬小麦品种为供试作物,采用水培法,在不同浓度Cd胁迫下,于小麦苗期分别喷施高（400倍稀释液）、低（800倍稀释液）两个剂量的福美双制剂,研究福美双对小麦幼苗Cd积累、分布以及抗氧化系统和光合作用等生理特征的影响。结果显示：在Cd积累方面,施用福美双提高了小麦地上部Cd和S的含量,最高增幅分别为73.8%和151.2%。同一Cd浓度胁迫下,随着福美双施用剂量的提高,Cd在小麦亚细胞各器官中的含量增加,在细胞壁中的占比升高,在细胞可溶性组份中的占比减少; Cd由氯化钠提取态向乙醇提取态和水提取态转变。喷施福美双对麦苗地上部鲜质量和根系长度无显著影响。在光合作用方面,Cd胁迫下喷施福美双提高了小麦叶片光合速率、叶绿素a和叶绿素b含量,最高增幅分别为62.7%、36.0%和89.5%。在抗氧化作用方面,Cd胁迫下喷施福美双提高了小麦叶片MDA、H₂O₂和CAT含量,最高增幅分别为27.1%、123.6%和464.3%; SOD含量下降,最大降幅为20.1%。研究表明,施用福美双促进了小麦幼苗地上部Cd积累,提高了植株的光合作用,但降低了植株的抗氧化能力并加剧了Cd胁迫,高剂量条件下的施药效应更加显著,建议在镉污染麦田防治病害尽量不施用或少施用福美双。     

柽柳和银水牛果对镉胁迫的生理响应与耐受积累特征

【目的】研究镉胁迫对柽柳和银水牛果生长、叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性的影响及2种植物对镉的耐受积累特征,为西部镉污染地区土壤修复提供理论依据。【方法】以柽柳和银水牛果两年生幼树为研究对象,通过向镉本底值为0.31mg/kg的土壤添加外源镉(CdCl2·2.5H2O)的方式设置了CK(0mg/kg)、T1(2mg/kg)、T2(5mg/kg)、T3(10mg/kg)4个处理(镉添加量以纯镉计)。在试验进行至90d时,测定不同镉胁迫处理下2种幼树功能叶叶绿素含量、株高、生物量、生理生化指标和镉含量。【结果】镉胁迫抑制了植物生长发育过程中叶绿素的合成,随镉添加量的增加,柽柳和银水牛果的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均表现显著降低趋势,柽柳叶绿素a/b值显著降低,银水牛果叶绿素a/b值显著升高。柽柳和银水牛果的株高、生物量、耐性指数(Ti)均随土壤镉添加量的增加而下降。T1、T2、T3处理柽柳的Ti分别为67.14,51.21,35.21,均大于银水牛果的Ti(分别为58.25,45.48,27.08)。镉胁迫显著增加了柽柳和银水牛果叶片的MDA含量,同时启动了2种植物体内的抗氧化酶系统,SOD、POD、CAT、APX活性均在T2处理达到最大值。柽柳根部和茎部镉含量在T3处理达到最大值,分别为5.03和4.76mg/kg,而叶镉含量在T2处理达到最大值(9.64mg/kg);银水牛果根部、茎部、叶部镉含量在T3处理达到最大值,分别为2.58,1.44,0.50mg/kg;银水牛果的转移系数为0.75~0.81,柽柳的转移系数为0.85~3.57。【结论】柽柳和银水牛果在土壤镉含量为5.31mg/kg时具有较高的生长适应性和耐性,柽柳根部向地上部分转移镉的能力及地上部分积累镉的能力都远大于银水牛果,适用于镉污染区域的植物修复。     

低镉高产春小麦品种筛选及富集转运特征分析

筛选具有低Cd积累且高产特性的春小麦（Triticum aestivum L.）品种,可使春小麦在轻度Cd污染农田得到安全生产利用。本研究以21个春小麦品种（编号X1~X21）为研究对象,于2020年和2021年连续2年开展大田试验,通过籽粒Cd含量和产量聚类分析,筛选具有低Cd高产特性的春小麦品种,并分析不同类型春小麦产量、Cd富集、转运系数差异。结果表明,X4、X6~X8、X10、X16~X21等11个品种具有低Cd高产特性,且标靶危害系数均小于1,X14为Cd高积累且低产品种,这两种类型分别占供试品种的52.38%和4.76%;综合2年试验结果,低产中Cd类型春小麦品种茎的富集系数较高产低Cd类型春小麦品种高0.4倍,低产高Cd类型春小麦品种根、茎、叶、颖壳到籽粒的Cd转运系数较高产低Cd类型春小麦品种分别显著高2.5、2.2、1.8、2.2倍。研究表明,丰强6号、丰强11号等11个高产低Cd春小麦品种可在Cd污染农田推广种植。     

根际pH调控下景天三七对铅积累及铅胁迫的生理响应

为探索不同根际pH下,景天三七对重金属铅的忍耐指数和植株各个部位铅含量的积累规律,并找到提高植株对Pb²⁺耐受性的pH值。在不同根际pH(5、6、7、8)条件下,采用水培试验,研究景天三七在不同铅浓度(0、20、60、100、140 mg·L^-1)下对铅积累与铅胁迫的生理响应。结果表明:1)在相同pH条件下,随着铅浓度的增加,景天三七根长、株高和干质量均逐渐减小,生长受到抑制,忍耐指数逐渐下降;叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势,谷胱甘肽(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性逐渐降低,MDA含量逐渐增加;根、茎、叶中铅含量随着铅浓度的增加而逐渐增加,且铅积累量表现为根>茎>叶。2)在相同Pb²⁺浓度条件下,随着pH的增加,根长、株高和干质量表现为先增加后降低的趋势;当pH=6时,植株生长较好,忍耐指数最高;忍耐指数、叶绿素含量、GSH含量和SOD、POD、CAT活性均表现出先增加后降低的趋势,且pH=6时达最大值;MDA含量变化则相反,pH=6时达最小值;根、茎、叶的铅含量逐渐降低。综上,景天三七生长受pH及Pb²⁺浓度的影响,pH影响Pb²⁺的吸收,根际pH为6时能提高植物对铅的耐受性,且Pb²⁺为20 mg·L^-1时,对铅的耐受性最强。     

苯甲酸钠对铜、铅、镉胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响

以“扬麦16”为试验材料,研究苯甲酸钠对复合重金属胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响。结果表明,2.4 mmol·kg^-1复合重金属胁迫下,小麦出苗延迟,且幼苗生长受到显著抑制。与清水对照（处理0）相比,喷施2～4 g·L^-1的苯甲酸钠溶液,小麦的叶绿素含量及叶绿素荧光参数F_v/F_m、 F_v/F₀和根系活力显著增加（P < 0.01）。进一步分析发现,喷施2～4 g·L^-1苯甲酸钠处理通过增加游离脯氨酸、可溶性蛋白含量和提高超氧化物歧化酶（SOD）活性缓解了小麦幼苗的毒害,最终降低叶片中丙二醛（MDA）含量,但喷施苯甲酸钠溶液浓度越高（＞6 g·L^-1）反而会抑制幼苗生长甚至对幼苗产生毒害。相关分析性表明,当苯甲酸钠施用浓度为1.97～3.12 g·L^-1（2016年）、1.58～3.27 g·L^-1（2017年）时,小麦叶绿素及其组分含量、根系活力、SOD活性、可溶性蛋白和游离脯氨酸含达最大值,当其浓度为2.59 g·L^-1（2016年）、3.02 g·L^-1（2017年）,MDA含量最小。综上,喷施（1.58～3.27 g·L^-1）的苯甲酸钠能减轻复合重金属胁迫对小麦幼苗的毒害。     

镉处理对水稻镉安全材料的镉积累及转移特性的影响

采用土培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全材料D62B为试验材料,普通材料Luhui17为对照材料,研究水稻Cd安全材料对Cd的转移特性以及不同叶位对Cd的积累差异。结果表明:在不同Cd处理浓度下,D62B生长受到了一定程度的抑制,且各器官生物量均随Cd处理浓度的增加而显著降低。在分蘖期、抽穗期和成熟期,当Cd处理浓度为8 mg·kg~(-1)时,D62B生物量分别较1mg·kg~(-1)Cd处理降低了43.74%、45.72%和40.24%。D62B地上部各器官Cd含量在不同生育期均显著低于Luhui17,且成熟期穗部Cd含量仅为Luhui17的44.52%~54.59%;D62B根系对Cd的滞留率在不同生育期均大于Luhui17,茎叶-穗的转移系数显著低于Luhui17。抽穗期,D62B上部3片功能叶(简称3片功能叶)的Cd含量在不同Cd处理下均显著低于普通材料Luhui17,其积累量则在4 mg·kg~(-1)和8 mg·kg~(-1)Cd处理浓度下显著低于Luhui17,分别为Luhui17的72.10%和78.00%,且倒2叶Cd积累量差异最大。据此认为,D62B根系对Cd较强的固持作用以及抽穗期3片功能叶低Cd积累量是其籽粒Cd含量较低的主要因素之一,这为后期水稻Cd低积累品种的培育及推广应用提供理论依据。     

冬季农田杂草荠菜对铅的生理响应及积累特性研究

为寻找新的铅超富集植物以弥补目前国内铅超富集植物的不足,通过盆栽试验,研究了荠菜[Capsella bursa-pastoris(L.)Medic]在不同铅浓度(0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 mg·kg~(-1))处理下的生长、生理及对铅的积累特性。结果表明,在所有铅处理条件下,荠菜均能正常生长,且未出现任何中毒症状。荠菜的株高、根长、叶长、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、地上部与根系生物量均随土壤铅浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,且几乎所有铅处理组的生长状况明显优于对照组。荠菜的地上部铅含量和铅积累量、根系铅含量和铅积累量、植株铅积累总量、富集系数、转运系数则随土壤铅浓度的增加而升高。在土壤铅浓度为1000 mg·kg~(-1)时,荠菜地上部、根系的铅含量分别为1 036.14、1 201.37 mg·kg~(-1),超过铅超富集植物临界值(1000 mg·kg~(-1))。地上部富集系数在土壤铅浓度高于600 mg·kg~(-1)时超过1,但转运系数均小于1。同时,荠菜的抗氧化酶活性(SOD、CAT)随土壤铅浓度的增加而升高,丙二醛(MDA)含量和活性氧自由基(H_2O_2、O_2~-)含量则处于较为稳定状态。因此,荠菜不仅有较强的铅富集能力与稳定的转运能力,而且具有较强的耐铅性,可作为一种新的铅富集植物应用于铅污染土壤修复。     

Physiological response of flag leaf and yield formation of winter wheat under different spring restrictive irrigation regimes in the Haihe Plain,China

In order to identify the optimum period of spring water-restrictive irrigation for winter wheat(Triticum aestivum L.) in the Haihe Plain, China and elucidate its effects on flag leaf senescence and yield formation, field experiments were conducted at the Xinji Experimental Station of Hebei Agricultural University from 2016 to 2019 by using different irrigation regimes in spring, including the conventional regime involving two irrigation periods(control(CK), the 3-leaf unfolding stage and the anthesis stage) and a series of single, restrictive irrigation regimes(SRI) comprising irrigation at the 3-leaf unfolding stage(3 LI), 4 LI, 5 LI, and 6 LI. There are five major findings:(1) The senescence(determined by the green leaf area, GLA) in the 4 LI treatment occurred moderately earlier than that in CK, showed no significant difference with that in 5 LI and 6 LI, and occurred significantly later than that in 3 LI.(2) Compared with other SRI treatments, the GLA value and photosynthetic rate in 4 LI were 14.82 and 20.1% higher, respectively. Microstructural analysis of flag leaf also revealed that the mesophyll cells and chloroplasts were irregularly arranged under drought stress in 3 LI and 6 LI; however, drought stress had minimal negative effects on the microstructure in 4 LI and 5 LI.(3) Postponed irrigation in spring could significantly increase superoxide dismutase(SOD) and catalase(CAT) activities in the early stage of grain filling; however, these activities would subsequently decrease. Among the four SRI treatments, the overall enzyme activities were the highest in 4 LI, and the combined malondialdehyde(MDA) content in flag leaves in 4 LI and 5 LI was 14.5% lower on average than that in 3 LI and 6 LI.(4) The soluble sugar(SS) and proline(Pro) contents in 4 LI were the highest among the four SRI treatments; however, they were lower than those in CK. The abscisic acid(ABA) hormone content in 4 LI and 5 LI was lower than that in 3 LI and 6 LI, respectively, suggesting a smaller drought stress effect in 4 LI and 5 LI.(5) In two growing seasons, there was a larger number of spikes per unit area in 4 LI(i.e., 13.4% higher than that in 5 LI and 6 LI) and the 1 000-grain weight in 4 LI was the highest among the four SRI treatments(i.e., 6.0% higher than that in the other three SRI treatments). Therefore, a single restrictive irrigation regime at the 4-leaf unfolding stage is recommended to be effective in slowing down the senescence process of flag leaves and achieving high yield.     

盐胁迫对不同品种油橄榄抗盐性生理指标的影响

对陇南主栽的6个油橄榄品种进行不同程度的Na Cl胁迫处理,测定与抗盐性相关的生理生化指标,结果表明叶片相对电导率随盐浓度的升高而呈"S"型曲线变化,叶绿素含量随盐浓度升高而降低,可溶性糖含量随盐浓度的升高基本呈增加趋势,可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量、丙二醛含量(MDA)、SOD活性、POD活性和CAT活性随盐浓度的升高呈先升后降的趋势.采用隶属函数法对各生理生化指标进行综合分析,得出不同油橄榄品种的平均隶属度即抗盐性综合评价值,最终确定6个油橄榄品种抗盐能力依次为:莱星(0.683)鄂植8号(0.556)配多灵(0.514)阿斯(0.487)佛奥(0.362)皮肖利(0.276).     

EDDS对Cd胁迫下三叶鬼针草生长和抗氧化酶系统及Cd积累的影响

为探讨乙二胺二琥珀酸(EDDS)对镉(Cd)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)生长和抗氧化酶系统及Cd积累的影响,采用盆栽实验,研究了40 mg·kg~(-1)Cd胁迫下,施加0(CK)、0.5、1.5、2.5 mmol·L~(-1)和5.0 mmol·L~(-1)EDDS后三叶鬼针草生长和抗氧化酶活性及Cd积累的变化。结果表明:施加0.5 mmol·L~(-1)和1.5 mmol·L~(-1)的EDDS利于三叶鬼针草幼苗的生长,株高、根长、地上部鲜干重和地下部鲜干重均显著增加;施加0.5、1.5 mmol·L~(-1)和2.5 mmol·L~(-1)EDDS使地下部(根)和地上部(茎和叶混合)组织中Cd含量均显著大于CK,且在1.5 mmol·L~(-1)时Cd积累量达到最大(分别为31.954 mg·kg~(-1)和109.454 mg·kg~(-1)),富集系数和转运系数也达到最大(分别为3.521和3.426);随施加EDDS浓度的升高,植物地下部和地上部组织中过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先增强后降低或持续增强的趋势,说明抗氧化酶系统被启动,以清除胁迫过程中积累的活性氧(ROS),缓解胁迫对植物造成的膜脂过氧化损伤。因此,施加适宜浓度的EDDS可促进三叶鬼针草幼苗的生长,增加三叶鬼针草对Cd的吸收和富集能力,有利于Cd污染土壤的修复,综合考虑螯合剂的成本以及对土壤造成的二次污染,宜选用EDDS的浓度为1.5 mmol·L~(-1)。