过量Fe2+对大豆叶肉细胞超微结构的影响

研究了在过量Fe2+胁迫下,2个大豆[Glycine.max(L.)Merrill]品种(浙春3号和1601)叶肉细胞超微结构的变化。观察发现,随着铁浓度的增加,浙春3号叶肉细胞超微结构损伤不断加重,叶绿体中出现巨型淀粉粒、被膜破损;线粒体嵴突减少或混乱,双层膜破裂;细胞质中液泡内含有膜系统片段;质膜向内折叠成波浪状。1601叶肉细胞在遭受低、中度铁毒时,叶绿体受损较轻,在高浓度铁毒下出现叶绿体被膜破裂、线粒体空泡化等现象。这些结果表明,过量Fe2+主要对细胞膜结构产生毒害作用;浙春3号对铁毒较为敏感。     

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。     

Fe2+对水稻生长及土壤微生物活性的影响

通过盆栽试验,模拟冷浸田土壤亚铁毒害,研究了土壤-水稻-亚铁-微生物相互作用的体系中,外加Fe2+ 不同处理水平 (0、 100、 200、 400、 800和1600 mg/kg) 对水稻苗期和分蘖期相关生理指标、 土壤微生物活性及其生态特征的影响。结果表明, 在含一定亚铁本底（207.77 mg/kg）的正常稻田土壤中,外源性Fe2+的加入将逐步抑制水稻生长、 降低土壤微生物活性。外源Fe2+浓度达100 mg/kg后,水稻的株高、 干物质积累量显著降低; 水稻叶片生理指标叶绿素含量（SPAD值）、 脯氨酸含量、 抗氧化酶系统活性则显著增加,表明外源Fe2+浓度100 mg/kg 是本研究条件下外源Fe2+ 对水稻生长产生显著毒害影响的临界点; 同时随外源Fe2+浓度的增加, 土壤微生物活性指标土壤微生物量碳、 微生物三大基础菌系总量（细菌、 真菌、 放线菌）、 功能菌系总量（氨化细菌、 固氮菌、 纤维分解菌）、 铁还原菌总量总体是先快速下降,后逐渐平稳降低。 半效应浓度EC50分析表明,外源Fe2+浓度100 mg/kg 为多数土壤微生物活性指标（微生物基础菌系总量、 功能菌系总量、 铁还原菌）EC50变化的临界值; 体系中土壤微生物活性指标和水稻生长指标的变化存在显著的相关性, 表明供试土壤亚铁对水稻生长的影响是亚铁对土壤-植物-土壤微生物系统同步影响的结果。综上结果可知,外源Fe2+浓度100 mg/kg为导致供试土壤中水稻生长及土壤微生物活性受到显著负效应的临界值,进而推知,本研究所用土壤对水稻生长和微生物活性的亚铁毒胁迫临界浓度约为300 mg/kg（含本底）, Fe2+含量超出该浓度时,需采取合理的农艺措施控制其负效应。     

不同施肥处理土壤胡敏酸及其级分与Fe2+络合特征Ⅱ.胡敏酸级分与Fe2+络合特征

采用酒精沉淀法对不同施肥处理胡敏酸进行分级 ,在研究胡敏酸级分组成变异以及各级分性质变化的基础上 ,研究了胡敏酸各级分与Fe2+的络合特征。结果表明 ,胡敏酸各级分随级分数的增大芳构化度逐渐降低 ,分子结构趋于简单。在所分离的 7个级分中 ,均以级分 3与Fe2+的络合能力最强。从级分 1到级分 3络合能力逐渐增强 ,级分 3到级分 7络合能力逐渐降低。胡敏酸A型级分的络合能力一般大于P型。但若A型级分芳构化度过高 ,也存在A型级分小于P型现象。Rp型级分的络合能力明显比A型、P型级分小。不同施肥处理胡敏酸原样与Fe2+络合能力差异与其级分组成变异以及各级分的络合能力有密切关系     

不同施肥处理土壤胡敏酸及其级分 与 Fe2+的络合特征 Ⅰ.胡敏酸原样与 Fe2+的络合特征

采用 17年不同施肥处理 (无肥、化肥、秸秆、厩肥 )土耕层土样 ,在对土壤胡敏酸性质研究的基础上 ,着重研究不同施肥处理土壤胡敏酸与Fe2+的络合特征 ,揭示络合作用与胡敏酸性质以及环境条件的关系。结果表明 ,不同施肥处理土壤胡敏酸与Fe2+的络合能力不同。和无肥处理相比 ,化肥处理胡敏酸的络合能力加强 ,logk值 (络合稳定常数 )增大 ,有机肥处理则使胡敏酸的络合能力下降 ,logk值减小。logk值大小与胡敏酸的羧基、酚羟基以及总酸度有关。pH值、温度、离子强度是影响络合稳定常数大小的环境因素 ,pH值由 4到 7,各处理胡敏酸的logk值增大 ,络合配位数也有增加趋势。温度升高 ,离子强度增大 ,logk值降低。胡敏酸与Fe2+络合反应是一个自发的放热反应 ,络合后整个体系的有序性增强 ,熵值减小。     

模拟酸雨对赤红壤磷素及Ca2+，Al3+，Fe2+淋失特征的影响

本研究通过室内土柱试验,研究了不同强度和持续时间的模拟酸雨淋溶下,赤红壤磷素淋失量及部分阳离子（Ca2+、Al3+、Fe2+）的释放程度和特征。结果表明:经pH 2.0、pH 3.0、pH 4.0、pH 5.0模拟酸雨持续淋溶 34 d后,淋溶液pH值变化并不明显（＞0.05 ）,而对Ca2+、Fe2+的溶出有显著的促进作用,Ca2+、Al3+、Fe2+ 溶出量均随 pH 值的降低而升高,Al3+ 和 Fe2+ 淋失量在pH 2.0时均有骤增现象。随淋溶时间的增加,土壤可溶态磷的淋失量表现为先增加后逐渐降低;随着pH值的降低,土壤磷淋失总量也表现为先增加后降低,pH4.0的酸雨有助于促进土壤磷的释放,pH＜4.0时土壤磷的淋失减少。相关分析发现淋溶液中磷淋失总量与Al3+和Fe2+溶出量均呈显著负相关（r1=0.6531, r2=0.5107）,和Ca2+总溶出量相关关系不显著（r3=0.1287）,表明高强度酸雨降低了土壤磷淋失量可能与酸雨作用导致活性铁、铝的大量释放,增加了磷的活性吸附点位,从而增加了对磷酸根离子配位吸附与固定有关。     

过量Fe2+对水稻生长和某些生理性状的影响

通过溶液培养研究了不同浓度氧化亚铁 (Fe2+)胁迫对水稻的生长、叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明 ,高浓度的Fe2+ 胁迫明显抑制水稻地上部和根系的生长、降低下位叶片叶绿素含量。当介质中Fe2+浓度过高时 ,水稻植株体内过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)和硝酸还原酶 (NR)活性明显受抑。然而 ,低浓度Fe2+胁迫时 ,上述酶活性反而提高 ,这可能是水稻抵御亚铁毒害的一种适应性机制。     

Fe3+和Na+共存对缺氧污泥脱氮除磷效率和胞内外聚合物的影响

为了提高多种金属离子共存的含盐废水脱氮除磷效率和生物絮凝性,考察Fe^3+和Na^+共存对A2O工艺缺氧区污染物去除率的影响,研究缺氧区胞内聚合物(Intracellular Polymeric Substances,IPS)和胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的变化,采用气相色谱法与蒽酮比色法分析IPS中聚-β-羟丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate,PHB)和糖原含量的变化,结合三维荧光光谱(Three-dimensional Excitation Emission Matrix Fluorescence Spectroscopy,3D-EEM)与傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)探索EPS组成结构的变化,以期揭示共存的Fe^3+和Na^+、IPS及EPS与污泥絮凝性的关系。结果表明:1)单一Fe^3+的加入有助于提高COD、TN和TP的去除率,增加碱性磷酸酶与酸性磷酸酶活性,IPS和EPS总量增多。2)在Fe^3+和Na^+共存的条件下,当Fe^3+浓度为10 mg/L、Na^+浓度为0.5 g/L时,低浓度的Na^+提高了COD、TN和TP去除率,增强了碱性磷酸酶与酸性磷酸酶活性,增加了IPS总量,但是抑制了微生物EPS的分泌,EPS总量下降;当Fe^3+为10 mg/L,Na^+浓度(>1 g/L)继续升高时,高浓度的Na^+导致COD、TN和TP去除率下降,IPS总量降低,但是促进了微生物EPS的分泌,EPS总量增加。3)由FTIR分析可知,Fe^3+和Na^+浓度的变化并未导致松散结合型胞外聚合物(Loosely Bound Extracellular Polymeric Substances,LB-EPS)和紧密结合型胞外聚合物(Tightly Bound Extracellular Polymeric Substances,TB-EPS)的官能团发生明显变化,主要成分始终为蛋白质(Protein,PN)和多糖(Polysaccharide,PS);由3D-EEM分析可知,Fe^3+的加入使三维荧光光谱中出现了可见区类色氨酸峰,Na^+的加入使色氨酸、腐殖酸类物质降解,EPS的成分改变。4)IPS和EPS之间存在竞争生长,IPS/EPS比值较高时,IPS占主导作用,污泥絮凝性能好。     

Fe2+与胡敏酸的络合特征及其抗氧化性和生物有效性研究

在研究不同来源胡敏酸性质的基础上,研究了Fe2+与胡敏酸的络合特征以及络合态Fe2+的抗氧化性和生物有效性。结果表明,来源于土的胡敏酸属于A型,而来源于腐解秸秆、粪肥的胡敏酸属于RP型。A型胡敏酸与Fe2+络合能力大于RP型。HA-Fe2+络合物的络合稳定常数越大,络合物中Fe2+抗氧化性越强,玉米叶片中全铁含量也越高,但存在活性铁含量和全铁含量不一致现象。     

双子叶植物根系Fe3+还原酶活性的2,2’─联吡啶比色测定法

对影响2,2联吡啶牌比色法测定双子叶植物根细胞原生质膜上Fe3+还原酶活性的有关因素进行了比较研究,确定了适宜的测试条件。结果表明,2,2联吡啶比色法测定的最大吸收波长为253.3nm,根系与反应液的适宜反应时间为2小时。反应过程中是否通气以及反应后放置时间均不影响最大吸收峰处的测定值。与黑暗相比,在光照下进行反应可明显提高还原酶活性。     

小金海棠Fe3+-还原酶基因MxFRO在酵母中的表达及其活性检测

为研究苹果属植物抗缺铁的分子生物学机理,从铁高效基因型小金海棠（Malus xiaojinensis）中克隆了Fe3+-还原酶基因MxFRO。MxFRO2的cDNA序列长2283bp,开放阅读框为2166bp,编码722个氨基酸。半定量RT-PCR结果表明MxFRO在小金海棠的根和叶中均受缺铁胁迫诱导。 将MxFRO转入野生型酵母中,结果表明转基因酵母的Fe3+-还原酶活性是对照的2.8倍,因此我们初步推测MxFRO基因编码的蛋白具有Fe3+-还原酶活性。     

苹果发酵液对Fe2+的螯合能力及对缺铁平邑甜茶幼苗的影响

本试验研究了苹果发酵液对二价铁的螯合能力,并以平邑甜茶（Malus hupehensis var. pingyiensis）幼苗为试材,研究了平邑甜茶幼苗根系对铁的吸收效应以及发酵液和FeSO4混合施用后,对缺铁平邑甜茶幼苗株高和干粗的增长率、 鲜、 干重根冠比、 全量铁与活性铁含量、 叶绿素及净光合速率的影响。结果表明,当苹果发酵液pH为5.5时,对Fe2+的螯合能力最强,其与FeSO4混合根施后,能促进平邑甜茶幼苗根系对铁的吸收; 发酵液300倍稀释液和FeSO4混合处理对缺铁平邑甜茶幼苗株高和干粗的增长率、 鲜、 干重根冠比、 活性铁含量、 叶绿素含量及净光合速率的提高最为显著。由试验结果推论,苹果发酵液具有较强的Fe2+螯合能力,有利于苹果幼苗对Fe2+的吸收,并能有效地改善缺铁植株叶片的光合效率。     

小金海棠Fe3+-螯合还原酶MxFRO2基因启动子的克隆与表达分析

通过染色体步移法从小金海棠（Malus xiaojinensis）基因组中克隆了三价铁螯合还原酶（ferric chelate reductase, MxFRO2）基因翻译起始位点上游1 738 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,该启动子片段中存在光响应元件G-box、生长素应答元件、铜元素响应元件、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。从TAIR网站获得了拟南芥（Arabidopsis thaliana）中8个FRO基因上游的启动子序列,通过PlantCARE分析了其与MxFRO2启动子的异同。根据在线预测结果,克隆了翻译起始位点上游1 644 bp（MxFul）和259 bp（MxD1）两段序列,构建了其与GFP融合的瞬时表达载体,并将重组质粒通过PEG介导法分别转化拟南芥叶片原生质体,结果表明,小金海棠MxFul和MxD1两段启动子序列都能驱动GFP蛋白在拟南芥原生质体中的瞬时表达。     

与Fe(III) 共存的Fe(II) 分光光度法测定

Fe(Ⅱ)的含量及变化与土壤和沉积物的氧化还原性质关系密切。当与Fe(Ⅲ)共存时,Fe(Ⅱ)的测定往往受到干扰。本文研究了常用显色剂2,2’-联吡啶和菲洛嗪(Ferrozine)测定土壤Fe(Ⅱ)时存在的问题及解决办法。结果表明,Fe(Ⅲ)可与显色剂作用形成络合物,该络合物对Fe(Ⅱ)测定所用波段的光线具有吸收作用,从而使Fe(Ⅱ)浓度被过高估计。Fe(Ⅲ)对Fe(Ⅱ)测定的干扰程度与其浓度及所选显色剂有关。当以2,2’-联吡啶为显色剂时,单位浓度Fe(Ⅲ)(1.0 mg/L)将导致Fe(II)的测定值比实际值高0.012 mg/L;而当菲洛嗪为显色剂时,单位浓度Fe(Ⅲ)引起的Fe(Ⅱ)高估值在0.010～0.032 mg/L之间。F-能够抑制Fe(Ⅲ)-显色剂络合物的形成。当F-的加入量超过Fe(Ⅲ)的4倍时,F-能有效地消除Fe(Ⅲ)的干扰。实际样品的测定结果表明,改进的Fe(Ⅱ)分光光度法能够满足土壤及沉积物中Fe(II)的准确测定。     

与Fe(Ⅲ)共存的Fe(Ⅱ)分光光度法测定

Fe(Ⅱ)的含量及变化与土壤和沉积物的氧化还原性质关系密切.当与Fe(Ⅲ)共存时,Fe(Ⅱ)的测定往往受到干扰.本文研究了常用显色剂2,2’-联吡啶和菲洛嗪(Ferrozine)测定土壤Fe(Ⅱ)时存在的问题及解决办法.结果表明,Fe(Ⅲ)可与显色剂作用形成络合物,该络含物对Fe(Ⅱ)测定所用波段的光线具有吸收作用,从而使Fe(Ⅱ)浓度被过高估计.Fe(Ⅲ)对Fe(Ⅱ)测定的干扰程度与其浓度及所选显色剂有关.当以2,2’-联吡啶为显色剂时,单位浓度Fe(Ⅲ) (1.0 mg/L)将导致Fe(Ⅱ)的测定值比实际值高0.012 mg/L;而当菲洛嗪为显色剂时,单位浓度Fe(Ⅲ)引起的Fe(Ⅱ)高估值在0.010～0.032 mg/L之间.F-能够抑制Fe(Ⅲ)-显色剂络合物的形成.当F-的加入量超过Fe(Ⅲ)的4倍时,F-能有效地消除Fe(Ⅲ)的干扰.实际样品的测定结果表明,改进的Fe(Ⅱ)分光光度法能够满足土壤及沉积物中Fe(Ⅱ)的准确测定.     

Effects of normal and Fe‐treated organic matter on Fe chlorosis and yields of grain sorghum

Abstract

A greenhouse study was conducted to evaluate the effects of normal and Fe‐treated plant material on Fe chlorosis and yields of grain sorghum. Pigweed, guar, clover, sunflower and wheat plants grown in the field for six weeks were sprayed with a 20% ferrous sulfate solution. The plants were harvested after 48 hours, air dried, then ground to pass through a 0.5 mm stainless steel seive. Different rates of normal and Fe‐treated plant material (0, 14.8, 22.2 and 29.6 Mg ha^‐1) were added to the Pernitas fsl (Typic Agiustoll).

Chlorosis increased with increasing rates of normal plant material added to the soil. Conversely, applications of Fetreated plant material reduced Fe deficiency chlorosis in grain sorghum. The order of effectiveness of Fe‐treated plant material was: sunflower > pigweed > guar > clover > wheat. There was no significant growth response to the untreated plant material. Growth responses to the Fe‐treated plant material were: sunflower > pigweed > guar > wheat > clover. Data obtained indicate that sunflower and pigweed are good Fe‐carriers and could be used to recycle Fe in the soil to correct Fe deficiency chlorosis and increase yields     

Fe2O3-TiO2/UV/O3+PSAF协同处理猪场废水效果及其除碳脱氮机制

为实现低碳高氨氮猪场废水深度除碳脱氮,该研究提出了 Fe_2O_3-TiO_2/UV/O_3+PSAF组合处理工艺技术。应用响应面法确立了组合工艺的最优工况条件,采用三维荧光和紫外-可见吸收光谱分析了有机物的荧光和分子结构变化特征,并结合碳、氮形态变化探明了其协同处理特性及除碳脱氮机制。结果表明,Fe_2O_3-TiO_2投加量为1.06 g/L、O_3流量为3.02 g/h、曝气时间为90.75 min、聚硅酸铝铁(PSAF)用量为833.29 mg/L,COD及NH_(3-)N去除效果最好,试验值与预测值偏差0.75%和0.56%,拟合性良好;组合工艺对猪场废水中的溶解性微生物代谢产物和类腐殖质处理效果显著,溶解性有机碳和总溶解性氮去除率分别达77.7%和82.6%,协同因子分别为1.11和1.50。其中,Fe_2O_(3-)TiO_2/UV/O_3对类腐殖质削减效果显著,O_3和·OH协同氧化类腐殖质、NH_3-N为小分子物质、NO_3~--N和N_2 (N_2转化率达39.71%),提高了富氧官能团的数量,促进了氮素的转化和矿化,利于PSAF对小分子物质和NO_3~--N等污染物的去除,组合工艺协同互补作用明显。研究结果为深度处理低碳高氨氮有机废水提供一种新思路。     

Identification of dibutyl phthalate in the root exudate of Fe‐efficient (corchorus capsularis L.) subjected to Fe‐deficiency stress : Its action on Fe‐chlorosis recovery

The jute (Corchorus capsularis L.) cv. 3RC‐212 which is Fe‐efficient, was subjected to Fe‐deficiency stress, and the nutrient medium was examined for chemicals, when the plants became chlorotic and the pH was lowered to about 4. While phenolic acids could not be detected, DBP (dibutyl phthalate) was identified in the extract by means of TLC and HPLC. The effect of DBP and caffeic acid was studied in JRC‐212 and DBP was found to cause recovery of the plants from chlorosis in 5 days. The chemicals, PA (phthalic acid), a derivative of DBP (50 mg/1) were supplied to chlorotic plants of JRO‐632, an Fe‐inefficient jute cultivar, and both the chemicals were effective in chlorosis recovery. PA application caused more rapid greening than DBP.

Jute is the second crop species in which DBP is identified in the root exudate. The detection of DBP was first recorded in sorghum CSH‐7.     

Removal of Indigo Blue in Aqueous Solution Using Fe/Cu Nanoparticles and C/Fe–Cu Nanoalloy Composites

Actually, there is a growing interest in finding efficient low-cost materials that allow the removal of chemical substances from water in order to decrease the environmental impact. The use of nanoscale systems is a new area of investigation for the elimination of polluting agents from water among other useful applications in science and technology. In this work, removal of indigo blue in water solutions has been evaluated using Fe/Cu nanoparticles and composites of C/Fe–Cu nanoalloy. The first composite was using carbon obtained by pyrolysis of sewage sludge with Fe/Cu nanoparticles (MCL-NP); the second one was made with commercial activated carbon and Fe–Cu nanoparticles (CAC-NP). Synthesis of materials were carried out by the sodium borohydride reduction of FeSO₄?7H₂O and CuSO₄?5H₂O aqueous mixture. Batch adsorption and isotherm experiments were carried out in order to know the behavior of each adsorbent material employed. The experimental data were adjusted to Langmuir, Freundlich, and BET models.     

Fe对龙葵幼苗Zn毒害耐受性的影响

本研究以龙葵为试验材料,采用水培方法分析了补充Fe对龙葵幼苗Zn毒害耐受性的影响。结果表明,补充200μmol.L 1Fe-EDTA提高了龙葵幼苗对Zn毒害的耐受性。400μmol.L 1ZnCl2处理导致龙葵幼苗株高、根长和叶绿素含量显著减少,并引起H2O2的积累。补充Fe后,植株生长状况得到明显改善,SOD、CAT和APX基因的表达和酶的活性显著提高。同时RT-PCR结果显示,补充Fe后,FeSOD2和CAT1基因的表达明显升高。这些结果表明,Zn毒害对龙葵幼苗生长发育的影响很大程度上可能是由于Zn毒害引起的缺Fe导致的;Zn毒害条件下补充Fe可以通过提高FeSOD2和CAT1基因的表达,提高抗氧化酶的活性,降低ROS的水平,降低植株的氧化伤害。本研究为进一步研究植物响应Zn毒害的生理分子机理,以及植物修复技术的实际应用提供了理论基础。