菊花EST-SSR标记开发及其对万寿菊的可转移性研究

为开发菊花EST-SSR标记并用于万春菊资源分析,研究了菊花的EST-SSR特征、标记开发及其在万寿菊上的可转移性。结果表明,菊花EST-SSR出现频率为5.35%,平均每10.64 kb存在1个SSR位点。在这些SSR位点中,共有83种重复基元,2-6核苷酸重复类型分别为10、40、14、5和14种。以14个菊花品种DNA为模板,22对菊花EST-SSR引物中14对可以扩增到清晰且稳定的PCR产物,共检出49个位点,平均每对引物可扩增出3.5条多态性片段,平均多态性信息含量(PIC)为0.751。在14对有效引物中,8对可以在待检万寿菊样品中扩增到清晰稳定的条带,可转移率为57.14%。综上所述,菊花以三核苷酸重复类型占主导,六核苷酸重复类型高于其它植物种类,菊花EST-SSR引物多态性信息含量处于较高水平。本研究可为万寿菊分子标记辅助育种奠定科学基础。     

麻疯树对镉胁迫的生理耐性及富集特征研究

研究了不同Cd浓度（0、10、25、50、100、200mg.kg-1）对麻疯树的生理指标和Cd积累特征的影响。结果表明,在土壤中的Cd≤50mg.kg-1时,麻疯树的生长未受到明显影响（P〉0.05）,当Cd≥100mg.kg-1时,其生长受到明显抑制（P〈0.05）;同时,麻疯树叶中叶绿素含量随土壤中Cd浓度的增加而下降,而其体内Cd含量则呈增加趋势,且表现根〉茎〉叶的富集特征;麻疯树叶中的SOD、POD活性随Cd浓度的增加呈先升高后降低趋势,而CAT活性仅在Cd为200mg.kg-1时显著增加,麻疯树叶中的MDA、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白、酸溶性巯基和谷胱甘肽含量随Cd浓度的增大呈增加趋势,这可在一定程度上缓解金属Cd对麻疯树的毒害。因此,麻疯树在重金属镉污染土壤修复方面具有一定的应用潜能。     

万寿菊花酶助青贮工艺及其酶活性分析

针对万寿菊花(Tagetes erecta)制备叶黄素的传统生产方法中叶黄素损失较多的情况,提出一重酶助青贮处理万寿菊花生产叶黄素的方法.以叶黄素的提取率为指标值,确定青贮过程的工艺参数,在水-有机溶剂共存体系分析了酶的活性.试验结果表明:青贮和烘干过程叶黄素都有损失,在烘干过程损失(16.33%)比青贮过程损失(6.55%、10.27%)更多.在青贮阶段添加β-葡聚糖酶或液态纤维素酶30℃青贮5 d,可以很好的降解植物细胞壁,利于叶黄素的提取.分别以万寿菊花冻干粉、青贮鲜花为原料,在水-有机溶剂共存体系确定提取过程所需要的最适水量分别为6.8、2.8～3.8 mL/g,保证了该体系中较好的酶活性,能够降解植物细胞壁使水解顺利进行.采用对照试验发现在酶-水-有机溶剂共存体系中纤维素酶仍然具有较高活性.     

镉胁迫对黄麻光合作用及隔积累的影响

为揭示镉(Cd)胁迫下黄麻的光合耐性及其对Cd的富集特征,通过土壤盆栽试验分析了Cd胁迫下黄麻的生长、光合色素、气体交换参数及对Cd富集能力的变化.结果表明,当Cd浓度≤10 mg· kg-1时,黄麻根长、株高和各器官生物量降幅较小;而当Cd浓度≥20 mg· kg-1时,根长、株高和各器官生物量降幅进一步增大.随着Cd浓度的升高,黄麻叶片光合色素含量显著降低,但却能维持较高的Chla/b值,这可能有助于黄麻对Cd的耐性.Cd胁迫使净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著降低,但胞间二氧化碳浓度(Ci)随Cd浓度的升高而逐渐增大,表明黄麻光合速率的下降是由非气孔限制因素引起的.随着Cd浓度的升高,黄麻各器官Cd含量和累积量逐渐增大,在浓为100 mg· kg-1Cd处理下,地上部和地下部Cd含量均达到最大值,分别为232.46 mg· kg-1和186.98 mg· kg-1.Cd胁迫下,黄麻地上部和地下部富集系数均大于1,各处理迁移系数在0.85～1.65之间,表明黄麻对Cd有较强的富集和转运能力.Cd浓度为5～ 10 mg·kg-1时,Cd提取率超过1.9％.因此,黄麻是一种潜在的修复轻、中度土壤Cd污染的植物材料.本研究结果为挖掘新的植物修复材料提供了理论依据.     

硫对超积累植物东南景天生长和镉累积的影响

通过营养液培养试验研究了不同硫镉水平对超积累东南景天生长和镉累积的影响。结果表明,不同处理下东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量均以叶片>茎>根,且以Cd100>Cd10,显示出东南景天对镉的超积累特性。供硫1.5~2.25 mmol/L显著提高超积累东南景天根、茎和叶片的生物量、镉含量、镉累积量及整株镉累积总量。超积累东南景天地上部分(叶片 茎)镉累积量/地下部分(根)镉累积量的比值(S/R)远大于1,表明东南景天植株体内可能存在"增硫诱导镉需求"现象,而从植物修复角度来说,利用增硫手段提高超积累东南景天生长和地上部镉的积累能力具有重要的应用价值。超积累东南景天Cd的吸收速率和转运速率随营养液中硫(S)浓度的增加而增加,二者可分别用对数方程和直线方程来描述。     

植物生长延缓剂对万寿菊穴盘苗生长的控制作用研究

试验研究不同浓度的植物生长延缓剂比久(B9)、矮壮素(CCC)和多效唑(PP333)溶液对万寿菊穴盘苗生长的控制作用结果表明,B9、CCC及PP333处理万寿菊穴盘苗的最佳浓度分别为2500mg/kg、0.3%和60mg/kg,适宜浓度分别为1000~2500mg/kg、0.1%~0.3%、10~60mg/kg。3种延缓剂最佳浓度处理对万寿菊穴盘苗生长的控制作用60mg/kg PP333处理>0.3?C处理>2500mg/kg B9处理,且60mg/kg PP333处理成本最低。当CCC处理浓度>1.0%时万寿菊穴盘苗出现药害现象。     

Sulfur Alleviates Growth Inhibition and Oxidative Stress Caused by Cadmium Toxicity in Rice

A hydroponic experiment was conducted to investigate the effect of sulfur (S) on growth inhibition and oxidative stress caused by Cd²⁺ toxicity, using two rice cultivars with different grain Cd²⁺ content. Treatments consisted of factorial arrangement of three S levels (0.2, 0.4, and 0.8 mmol), two cadmium (Cd) levels (0 and 1 μ mol), and two rice cultivars (‘Bing 97252,’ a cultivar with low grain Cd²⁺ content, and ‘Xiushui 63,’ a cultivar with high grain Cd²⁺ content). The results showed that Cd²⁺ addition in the medium generally increased Cd²⁺ and malondialdehyde (MDA) content in both roots and shoots; the increases were more pronounced in ‘Xuishui 63’ than in ‘Bing 97252.’ Dramatic reductions in growth parameters, including plant height, root and shoot weight, tillers per plant, chlorophyll content, and net photosynthetic rate were found in the plants exposed to Cd stress relative to the plants without Cd²⁺ treatment. ‘Xiushui 63’ showed more sensitivity than ‘Bing 97252’ under Cd²⁺ exposure. In comparison with the lower S level (0.2 mmol), the higher S levels (0.4 and 0.6 mmol) helped alleviate Cd toxicity, characterized by a significant increase in growth parameters, and a decrease in Cd²⁺ and MDA content in both roots and shoots. In addition, superoxide dismutase (SOD) activity in the plants varied among tissues, cultivars, and Cd treatments. High Cd²⁺ and MDA content was consistently accompanied by higher SOD activity, and higher S levels caused a marked increase in glutathione content and a reduction in SOD activity, indicating a positive effect of S in alleviating oxidative stress.     

镉对龙葵幼苗生长和生理指标的影响

采用营养液培养法研究了镉胁迫条件下龙葵幼苗生长、生理响应及镉积累特性。结果表明,镉胁迫下,龙葵幼苗生长受到一定程度的抑制,并且具有浓度效应和时间效应。镉胁迫还导致龙葵叶片色素含量下降。叶绿素a、b和类胡萝卜素平均含量在高浓度镉（150μmol·L^-1）处理条件下分别较对照降低55．5％、63．9％和43．3％。低浓度镉（25μmol·L^-1）处理15d内显著促进龙葵幼苗根系活力,平均根系活力较对照上升10．4％,而高浓度镉处理下,根系活力呈现先升后降的趋势,镉处理10d之后达到峰值;随着镉浓度的升高和胁迫时间的延长,龙葵幼苗叶片相对电导率、丙二醛（MDA）含量和渗透调节物质均呈现显著上升趋势。相对于对照植株,低浓度镉处理下龙葵叶片平均相对电导率、MDA含量、可溶性糖和脯氨酸含量上升17．7％、117．7％、5．6％和95．3％,而高浓度镉处理下上升幅度更大,分别为39．0％、194．6％、56．3％和758．0％。从积累部位来看,镉主要积累在龙葵幼苗地上部,镉含量由高到低依次为叶片〉茎〉根系,高浓度镉胁迫20d之后根茎叶镉含量为5d时的1．73、1．49和1．40倍,分别为1287．25、1718．14和2385．27μg·g^-1DW。     

镉胁迫对白车轴草生长、镉含量及养分分配的影响

为了解镉(Cd)胁迫对白车轴草(Tritolium repens L.)生长发育以及养分的吸收、累积与分配的影响,采用盆栽试验,研究了不同浓度镉处理下白车轴草幼苗的生长、生物量及碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)的积累与分配特征。结果表明:随镉胁迫浓度增加,植株幼苗叶面积、主根长、侧根数、侧根长及地上部高先升高后降低,叶柄长明显降低;而根、茎、叶中镉含量逐渐升高,且根系大于茎叶。同时,植物各器官生物量生产及C、N、P和K积累量均表现出随镉添加量的增加而先升高后降低,高浓度镉胁迫处理(50.00、100.00和200.00 mg·kg-1)明显抑制植株生物量生产以及C、N、P和K的积累,显著改变了生物量及其C、N、P和K积累量的分配格局,但低浓度镉处理(12.50mg·kg-1)却无明显影响。一定浓度的镉胁迫处理(12.50和25.00 mg·kg-1)降低植株N、P、K的利用效率,但高浓度镉处理(200.00 mg·kg-1)则提高植株N、P、K的利用效率。本研究为城市园林绿化及镉污染土壤的修复提供了应用潜力,同时也为牧草的安全评估提供了科学借鉴。     

酶为介质有机溶剂提取万寿菊花中叶黄素的工艺研究

以万寿菊(Tagetes erecta)花粉末为原料,采用液态纤维素酶处理和有机溶剂萃取同时进行的方法提取叶黄素,研究并优化此过程的工艺条件。试验结果表明：酶为介质有机溶剂提取万寿菊花中叶黄素工艺条件受多种因素影响,其中提取时间、萃取前保温时间、酶浓度、搅拌速度对提取过程影响较大。确定酶法提取较适宜的工艺条件为：2.000 g粒度60目的万寿菊花粉末、液态纤维素酶浓度为7%(m/m)、液料比为20∶1、萃取前保温时间为1.5 h、搅拌速度为700 r/min、提取时间为3 h,对此工艺条件进行验证叶黄素提取率可达92.37%。而单纯的有机溶剂法叶黄素提取率仅为77.53%,此方法明显优于单纯的有机溶剂法。     

镉对龙葵种子萌发及子叶抗氧化酶活性的影响

龙葵（Solanum nigrumL.）是Cd超累积植物,可用于植物冶金和Cd污染土壤的植物修复。超累积植物的生理基础研究有助于提高其对Cd的富集效率。龙葵种子在含有不同浓度CdCl（20、30、50、100、150、200μmol·L-1和300μmol·L-1）的琼脂培养基上萌发7d。结果表明,龙葵在200μmol·L-1和300μmol·L-1Cd时发芽率显著降低,而低浓度Cd（30～150μmol·L-1）胁迫下无显著差异;在Cd≥30μmol·L-1时,活力指数、发芽势均显著降低,幼苗的生长受到显著抑制。幼苗生长分析表明：在30～150μmol·L-1Cd处理下根长下降约17%～35%,显著低于200～300μmol·L-1Cd处理（下降79%～90%）;株高随Cd浓度的升高逐渐下降。子叶抗氧化酶活性分析表明：100～150μmol·L-1Cd胁迫下,CAT和APX活性显著上升;在Cd胁迫下,SOD活性降低但维持在较高的活性水平。表明龙葵幼苗能忍耐小于150μmol·L-1Cd,抗氧化酶活性在抵抗Cd毒害方面发挥重要作用。     

植物生长抑制剂对万寿菊镉积累和化学形态的影响

通过水培实验研究了细胞分裂抑制剂（青鲜素 MH）和蛋白合成抑制剂（放线菌酮 CHI）对万寿菊镉积累及化学形态的影响。结果表明,在溶液Cd浓度为0.1 mg·L^-1的条件下,投加浓度为2、4 mmol·L^-1青鲜素及3、6 μmol·L^-1放线菌酮显著抑制了万寿菊的相对生长速率及地上部镉含量,另外两种抑制剂也降低了万寿菊地上部可溶性蛋白含量,但对叶绿素a、b及总叶绿素含量并无显著影响,证明细胞分裂及蛋白合成过程直接影响着万寿菊地上部镉积累。通过采用逐步提取法对万寿菊体内镉的化学存在形态分析,表明在单独Cd处理条件下万寿菊体内移动性较差的醋酸提取态及NaCl提取态镉占有较高比例,其中地上部两种结合态镉约占万寿菊地上部总镉量的68%,而施加植物生长抑制剂后万寿菊地上部两种结合态镉含量显著降低,放线菌酮处理下仅为31%,进一步证实镉主要与万寿菊体内蛋白质等物质结合后才能在其体内长久固定,否则不能在其体内发生累积。     

黑麦草幼苗对镉耐性能力及吸收积累和细胞分布特点研究

通过盆栽试验研究了镉（Cd）胁迫下黑麦草（LoliumperenneL.）幼苗的耐性能力（包括生长反应和生理生化特性）以及对Cd的吸收、积累、分布特征。结果表明,当Cd浓度为10mg.kg-1时,黑麦草的生长和发育没有受到明显抑制（P〉0.05）,当Cd浓度为20、60、100mg.kg-1时,黑麦草生物量、叶绿素含量、根系活性都显著降低（P〈0.05）;超氧阴离子（O2-.）、MDA含量显著增加（P〈0.05）;SOD、POD活性先增加后降低。黑麦草体内Cd积累量随着Cd浓度增加而显著增加（P〈0.05）;Cd在亚细胞内积累量：F1（细胞壁）〉F3（可溶部分）〉F2（细胞器）。黑麦草在Cd浓度为10、20mg.kg-1时,富集系数〉1.0,对Cd有较强的富集能力,转移系数〈1,富集的Cd主要累积在根部,表明黑麦草能够有效富集土壤中的Cd,且富集的Cd主要积累在根部。     

Interactive Effect of Sulfur and Nitrogen on Nitrogen Accumulation and Harvest in Oilseed Crops Differing in Nitrogen Assimilation Potential

ABSTRACT

Field experiments were conducted to determine the interactive effect of sulfur (S) and nitrogen (N) on nitrogen accumulation, its distribution in various plant parts, and nitrogen harvest of oilseed crops viz. rapeseed (Brassica campestris L. cv. ‘Pusa Gold’) and taramira (Eruca sativa Mill.) differing in their N-assimilation potential. Two combinations of S and N (in Kg/ha): 0S + 100N (?S+N) and 40S + 100N (+S+N) were used. The results showed that combined application of S and N (+S+N) significantly (P < 0.05) increased the nitrogen accumulation in both the genotypes at all the growth stages compared with N applied alone (?S+N). This increase in nitrogen accumulation was due to the improvement in the reduction of nitrate into reduced nitrogen as evident from higher nitrate reductase (NR) activity in the leaves of plants grown with both S and N, compared with N alone. Nitrate-N content in the leaves of plants grown with only N (?S+N) was higher compared to those grown with both S and N (+S+N), showing that combined application of S along with N (+S+N) appreciably reduced the nitrate content in the leaves due to higher NR activity. This decline in nitrate (NO₃ ^?) was followed by an overall increase in N-accumulation in the plants. Consequently, the nitrogen content in the plant was increased by 29–148% in rapeseed and 38-166% in taramira with +S+N treatment. Combined application of S along with N (+S+N) also increased seed protein content and nitrogen harvest index of both the genotypes. It is concluded that combined application of S along with N (+S+N) not only increased the N-accumulation, but also its mobilization towards economic sinks.     

镉硫交互对东南景天抗氧化酶活性的影响

通过营养液培养试验研究不同硫镉水平对超积累东南景天抗氧化酶活性的影响。结果表明,在增施镉水平下东南景天叶片的MDA含量随着硫水平增加显著降低,Cd0水平下S2处理显著降低MDA含量达12.4%。相反,东南景天叶片的MDA含量随着镉水平的提高显著增加18.4%～137.7%。镉硫交互对超积累东南景天叶片抗氧化酶活性有显著影响。超积累东南景天叶片SOD活性随着硫、镉水平的增加而增加,以S3〉S2〉S1,Cd100〉Cd10〉Cd0。增施硫显著提高Cd10和Cd100水平下东南景天叶片POD活性。在S1,S2水平下,增加Cd水平东南景天叶片POD活性显著增加,POD活性以Cd10〉Cd100〉Cd0。超积累东南景天叶片CAT活性随着硫水平增加而增加8.9%～21.3%,CAT活性随着Cd水平的增加而显著增加,增幅以S1和S2水平下较大。随着S,Cd水平的增加东南景天叶片的APX活性显著增加。镉硫交互对4种抗氧化酶的效应以APX〉CAT〉POD〉SOD。     

低镉水稻研究进展

稻米镉污染已成为全球粮食安全的一个重大问题.系统了解水稻体内镉响应基因调控机制及镉代谢的影响因素有助于推动低镉优质水稻新品种的培育.本文重点阐述了镉进入根细胞、镉从根转移至茎、从茎转移至籽粒的三种机制及主要影响因素,同时对目前已知的水稻镉代谢调控相关基因进行了综述,以期为利用分子育种技术选育低镉积累水稻品种提供参考.     

Phytotoxicity of Cadmium in Radish and Its Effects on Growth,Yield, and Cadmium Uptake

A greenhouse experiment was conducted to study the effects of cadmium (Cd) on growth, biomass yield, and Cd uptake in three radish (Raphanus sativus L.) varieties at the Indian Institute of Horticultural Research, Bangalore, India, during 2008–2009. Plants were subjected to different Cd levels by application of cadmium nitrate [Cd (NO₃)₂] at the rates of 0, 50, 100, and 200 mg Cd kg^?1 soil. Length and fresh and dry biomass yields of shoots and roots decreased because of the phytotoxic effect of Cd. Among three varieties, Japanese White Long showed the greatest sensitivity to Cd toxicity. The accumulation of Cd in shoots and roots was greatest in Japanese White Long, which had greater bioconcentration factor values. Variety Arka Nishanth recorded lower bioconcentration factor values and greater transfer coefficient values, indicating lower Cd accumulation in root tubers in this variety. Hence, variety Arka Nishanth can be preferred in Cd-contaminated soils.     

Interaction of Salinity and Cadmium Stresses on Antioxidant Enzymes,Sodium, and Cadmium Accumulation in Four Barley Genotypes

A hydroponic experiment was carried out utilizing four barley genotypes with differing salt tolerances to investigate the influence of salinity (NaCl) and cadmium (Cd) on the activities of antioxidant enzymes, sodium (Na) and Cd concentrations, and accumulation in plants. The activities of the two antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD), were significantly increased when plants were exposed to both Na and Cd stresses for all genotypes, relative to the control. The increased enzymatic activity was more predominant with a prolonged time of stress exposure. The combined stress (NaCl+Cd) led to a further increase in POD activity, but had little effect on SOD activity. Two salt-tolerant genotypes, ‘Gebeina’ and ‘Zhou 1,’ showed a more rapid increase of POD and SOD activities than the two salt-sensitive genotypes, ‘Newgoutei’ and ‘Quzhou’ in response to the combined stress treatment. Additions of NaCl to the Cd-containing medium caused a significant reduction in both Cd concentration and accumulation. The extent of the reduction in Cd concentration was also dependent on genotypes. The salt-tolerant genotypes had lower Na concentrations than sensitive genotypes, and the effect of Cd stress on Na concentration and accumulation varied with genotypes. It may be concluded that a significant interaction exists between Na and Cd in their influence on antioxidant enzyme activity and the accumulation of each element in the plant.     

镉和模拟酸雨胁迫对苦楝幼苗镉含量及叶片抗氧化系统的影响

为探讨苦楝在重金属Cd和酸雨的单一及复合胁迫下的生理响应特征,采用人工配置土壤盆栽试验,研究不同浓度Cd(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg-1)和3个梯度模拟酸雨(pH值5.6、4.5、3.5)单一及复合处理对苦楝幼苗生物量、Cd含量及叶片保护性酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性和抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)的影响。结果表明,除低浓度Cd(≤30 mg·kg-1)单一及其与pH值4.5酸雨复合处理对幼苗地上部、地下部生物量有促进作用外,其他处理均表现出抑制作用,其中复合处理对苦楝幼苗的抑制作用更明显,表现为叠加效应;单一Cd处理时,随着Cd浓度的增加,幼苗根、茎、叶中Cd含量逐渐升高,且根系大于茎叶,复合处理抑制了植物对Cd的积累,对叶片的抑制作用最强;Cd和酸雨单一及复合处理下叶片SOD、CAT和POD活性均有所增加,分别在60 mg·kg-1 Cd、pH值5.6,60 mg·kg-1 Cd、pH值4.5和90 mg·kg-1Cd、pH值4.5时出现阈值;在AsA-GSH循环中,单一Cd处理下,AsA、GSH含量和抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均随着Cd浓度的增加呈先上升后下降的趋势,单一酸雨处理对上述4个指标的影响不尽一致,而复合处理下上述指标在Cd浓度≤60 mg·kg-1、pH值≥4.5时均能保持较高值,且随着胁迫程度的加深均出现了阈值。综上所述,苦楝对重金属Cd和酸雨胁迫具有一定的耐性,可在Cd浓度≤60 mg·kg-1和pH值≥4.5的酸雨双重污染区域正常生长。本研究结果为土壤Cd污染的酸雨区域的修复植物筛选提供了理论基础和参考依据。     

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。