铅胁迫下小花南芥与玉米间作对根系分泌物 有机酸的影响

为了揭示Pb胁迫对间作和单作的超累积植物和作物根系分泌低分子有机酸的影响,研究设置400 mg·L?1Pb胁迫,采用水培曝气法试验,以玉米和小花南芥单作为对照处理,研究Pb胁迫下玉米和小花南芥间作对植物根系形态、根系分泌有机酸及Pb吸收的影响。结果表明:与单作相比,间作小花南芥情况下,玉米根系分泌物检测到乳酸;玉米分根条数、根表面积和根密度与单作相比分别增加60%、15%和42%,地下部和地上部干重生物量分别增加108%和75%,玉米地下部Pb含量下降44%;与单作相比,间作玉米条件下,小花南芥根系分泌物检测到乙酸和乳酸,小花南芥根系分泌物量与单作相比增加103%~1 700%,小花南芥地下部和地上部Pb累积量分别比单作增加49%和75%,转运系数增加22%。相关分析结果表明,单作小花南芥只有地上部Pb累积量与草酸显著相关,而间作小花南芥地下部和地上部Pb累积量与草酸、柠檬酸和苹果酸显著相关。研究表明超富集植物小花南芥与玉米间作体系,根系分泌的有机酸改变了Pb在小花南芥和玉米体内的累积特征,促进超累积植物小花南芥累积Pb,减少农作物玉米植株体内Pb含量。Pb胁迫下超累积植物小花南芥与玉米间作是一种可行的修复模式。     

镉胁迫对伴矿景天细胞壁多糖果胶组分及其果胶甲酯酶的影响

为探究细胞壁果胶对Cd胁迫的响应机理,通过盆栽实验研究了不同镉（Cd）浓度（0、25、50、75、100、200 mg·kg^-1）对伴矿景天细胞壁果胶含量、果胶甲酯酶（PME）活性、细胞壁果胶半乳糖醛酸含量和Cd含量的影响。结果表明,随着Cd处理浓度的增加,伴矿景天地上部和根部细胞壁螯合态果胶、碱性果胶含量均在Cd处理浓度为100 mg·kg^-1时最大,且螯合态果胶含量表现为地上部>根部,碱性果胶含量表现为地上部<根部。地上部细胞壁PME活性和半乳糖醛酸含量在Cd处理浓度为25 mg·kg^-1时最大,与对照相比显著增加了 40.4%和 39.2%。Cd胁迫抑制了根部细胞壁 PME活性,Cd处理浓度为 75 mg·kg^-1时,伴矿景天地上部和根部 Cd含量最高,与对照相比分别显著增加了58.4倍和70.1倍;螯合态果胶含量和碱性果胶含量与植物Cd含量呈显著正相关;根部的细胞壁果胶半乳糖醛酸含量和螯合态果胶含量呈显著负相关（r=-0.880,P<0.05）。研究发现,伴矿景天通过调整细胞壁果胶半乳糖醛酸含量来改变果胶含量,以增强伴矿景天对Cd的吸收累积。     

续断菊与玉米间作的铅累积及根系低分子量有机酸分泌特征研究

为探明间作作物根系分泌低分子量有机酸对土壤重金属生物有效性的影响,采用矿区周边农田土壤进行室内盆栽试验,研究了云南本土超累积植物续断菊(Sonchus asper L. Hill)和玉米(Zea mays L.)间作下,植物生长、根系低分子量有机酸分泌量、根际土壤Pb提取形态以及植物Pb积累特点。结果表明:与单作相比,间作续断菊地上部和根部生物量、根长、根内径和根系体积均显著增加(P0.05);间作玉米根部生物量、根长、根内径和根系体积显著增加(P0.05)。柠檬酸、草酸是续断菊和玉米根系分泌的主要低分子量有机酸,间作导致续断菊根系低分子量有机酸的分泌量增加,玉米根系低分子量有机酸的分泌量降低。续断菊根际土壤生物有效态Pb含量增加85.2%(P0.05),而玉米根际土壤生物有效态Pb含量降低26.1%(P0.05)。续断菊体内Pb含量显著增加18.0%～43.2%(P0.05),富集系数提高26.0%,而转运系数降低42.0%;玉米地上部Pb含量显著降低24.3%(P0.05),转运系数降低43.1%。续断菊根系分泌的柠檬酸和草酸数量,均与土壤生物有效态Pb含量呈显著正相关,且土壤有效态Pb含量分别与续断菊地上部和根部的Pb含量呈显著正相关。表明间作增加了续断菊对Pb的吸收积累量,与间作体系植物根系分泌的低分子有机酸介导下的土壤有效态Pb含量增加密切相关。     

野生小花南芥体内AsA-GSH循环对土壤Cd、Pb胁迫的响应

为探讨植物在重金属胁迫下的防御机制,通过野外调查的方法,分析了云南省会泽县铅锌矿区三个采样区野生小花南芥（Arabis alpina L.var.parviflora Franch）体内抗坏血酸-谷胱甘肽（Ascorbate-glutathione,AsA-GSH）循环对土壤Cd、Pb胁迫的响应。结果表明：驰宏区、小马坪、三多多三个采样点的土壤Cd、Pb含量存在差异,驰宏区采样点土壤的Cd、Pb含量显著高于小马坪和三多多采样点,同时驰宏区小花南芥根长、根表面积、根体积和株高均较高。驰宏区采样点野生小花南芥的丙二醛（Malondialdehyde,MDA）、过氧化氢（H₂O₂）、抗坏血酸（Ascorbic acid,AsA）和还原型谷胱甘肽（Reduced glutathione,GSH）含量显著高于小马坪。小花南芥根和叶中抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase,APX）和谷胱甘肽转硫酶（Glutathione S-transferase,GST）活性随土壤Cd、Pb含量的升高而显著提高;驰宏区野生小花南芥根部的谷胱甘肽还原酶（Glutathione reductase,GR）和谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase,GPX）活性显著低于小马坪。综上所述,在土壤Cd、Pb污染条件下,野生小花南芥通过体内AsA-GSH循环保持较强的抗氧化物质再生能力,增强对Cd、Pb的耐性。     

小花南芥相关转运蛋白及有机酸对锌迁移的响应

为探讨锌(Zn)在超富集植物中的迁移转运特征,采用小花南芥作为供试植物,通过盆栽试验,研究了外源添加不同浓度Zn(0、100、300 mg·kg^-1)对小花南芥体内果胶含量、果胶甲酯酶(PME)活性、阳离子/H+反向运输体(CAX)活性、重金属ATP酶(HMA)活性、ATP结合盒转运蛋白(ABC)活性和有机酸(草酸、柠檬酸)含量的影响。结果表明：随Zn处理浓度的增加,叶部Zn含量呈上升趋势,根部Zn含量在100 mg·kg^-1Zn处理达到最大,且Zn含量在植株中的分布表现为根>叶。300 mg·kg^-1Zn处理下,共质体汁液中的Zn含量比质外体汁液中的Zn含量高85.80%,韧皮部汁液中的Zn含量比木质部汁液中的Zn含量高4.56倍。随Zn处理浓度的增加,根中果胶含量下降;与对照处理相比,2个Zn处理根和叶中PME活性增大。300 mg·kg^-1Zn处理下,叶中CAX和HMA活性达到最高,与对照相比分别增加了52.54%和38.73%。100 mg·kg^-1Zn处理下,根...     

硫素对小花南芥同化关键酶活性与铅富集的影响

为从生理学角度研究硫元素施加对小花南芥(Arabis alpina L.var. parviflora Franch)硫同化关键酶活性及富集铅的影响,设置铅(Pb2+1 000 mg·kg^-1)胁迫下施用不同浓度(0、25、50、100、200、400 mg·kg^-1)硫处理的盆栽试验,测定植株体内铅、硫和硫合成物质含量以及硫同化关键酶活性,分析施硫条件下小花南芥生长、硫同化关键酶活性、铅含量的变化规律以及硫同化关键酶对小花南芥累积铅的影响。结果表明：与对照相比,硫处理浓度为400 mg·kg^-1时小花南芥地上部和地下部生物量分别显著增加125.80%和71.50%,在硫处理浓度为50 mg·kg^-1时,地上部生物量差异不显著,但总根投影面积、总根表面积和总根体积显著增加了1.2、1.4倍和4.5倍,小花南芥地上部硫酸化酶(ATPS)、γ谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-ECS)、半胱氨酸合成酶(OAS-TL)、亚硫酸盐还原酶(SUR)活性分别增加了21.66%、29.80%、15.08%、48.95%,地...     

植物谷胱甘肽代谢与镉耐性研究进展

谷胱甘肽是植物体内一类重要的抗氧化物质。本文综述了植物硫素同化、谷胱甘肽生物合成与代谢的主要生物学过程,镉(Cd)胁迫显著影响植物体内的硫素同化和谷胱甘肽合成,表现出"低促高抑"的效应。植物通过硫代谢来合成半胱氨酸(Cys),再经由2种关键酶催化合成谷胱甘肽。Cd胁迫促进还原型谷胱甘肽转化为氧化型谷胱甘肽,激活ASA-GSH循环,清除活性氧自由基,维持细胞内的稳态。谷胱甘肽转化生成植物螯合肽(PCs),能有效络合细胞内游离态的Cd离子,转运到液泡中进行区室化储存。因此,谷胱甘肽及其代谢产物在植物对Cd的吸收转运、累积与解毒中,发挥着重要的作用。最终,硫代谢、谷胱甘肽生物合成、不同类型谷胱甘肽联系在一起,在抗氧化和降解重金属毒性等方面发挥协同作用,从而增强植物对Cd胁迫的耐性。Cd胁迫下植物谷胱甘肽代谢与植物抗性相关的机理研究仍不明确,谷胱甘肽代谢与其相关的代谢产物之间具有怎样复杂的相互作用和信号传导,这是今后亟待强化和解决的。     

小花南芥根（Arabis alpinal var. parviflora Franch）对铅锌吸收的药理学研究

以药理学的方法进行水培试验,研究小花南芥根对铅锌的吸收机理。结果表明：小花南芥在50 μmol/L的解偶联剂DNP处理12 h、24 h和36 h后与对照相比根中铅的浓度分别增加了4.4倍,7.1倍和1.7倍,ATP酶抑制剂Na3VO4作用下,则下降了0.64倍,0.76倍和0.69倍;而小花南芥在50 μmol/L的解偶联剂DNP处理24 h和36 h后与对照相比根中锌的浓度分别下降了8.8%和5.4%,ATP酶抑制剂Na3VO4处理对小花南芥根吸收锌不产生影响。钾离子通道抑制剂TEA处理,小花南芥根吸收铅受到明显的抑制作用,不同处理与对照相比下降范围在0.51~0.82倍之间,钙离子通道抑制剂LaCl3处理,下降范围在0.50~0.97倍之间,而小花南芥根吸收锌在TEA处理12 h和24 h后与对照相比下降了0.94倍和0.58倍,LaCl3处理24 h和36 h后与对照相比下降了6.6%倍和9.4%。从上述分析知,能量代谢和离子通道抑制剂对于小花南芥根部铅的吸收产生的影响大于锌的吸收。     

间作对莎草与蚕豆体内铅镉锌化学形态分布的影响

通过室内盆栽实验,研究了莎草(Cyperus glomeratus L.)和蚕豆(Vicia faba L.)间作条件下两种植物体内Pb、Cd、Zn化学形态分布的变化,并进一步探讨了间作体系影响莎草与蚕豆对重金属Cd、Pb、Zn吸收累积的主要机制。结果表明:与单作相比,间作使莎草地上部生物量减少了54.55%,根部生物量减少了41.67%,叶绿素与可溶性糖含量分别减少了33.33%与36.39%;间作后蚕豆地上部的生物量提高了11.71%。蚕豆根际土壤有效态Pb、Cd和Zn含量显著降低。Pb在两种植物体内的化学形态以氯化钠提取态(FNa Cl)为主,间作使莎草地上部乙醇提取态(FE)Pb含量显著增加了23.43%,根部各化学形态Pb含量增加6.92%~17.80%;间作后蚕豆地上部活性较强的FE-Pb和FW-Pb含量显著降低了16.00%和42.60%,根部各化学形态Pb含量降低了1.32%~44.76%。Cd在两种植物体内的化学形态以FNa Cl和FHCl为主,间作使莎草地上部残渣态(FR)含量显著增加了43.45%,根部FHCl和FR含量显著增加了6.26%和30.01%;间作后蚕豆地上部FHCl-Cd含量显著降低了26.37%,根部各化学形态Cd含量降低了6.09%~68.33%;在两种植物体内的化学形态以FHAc、FW和FNa Cl占优,间作使莎草地上部FE-Zn含量显著增加了12.5%,根部各化学形态Zn含量增加5.32%~23.54%;间作后蚕豆地上部和根部各化学形态Zn含量均降低。蚕豆地上部和根部Pb、Cd、Zn均与土壤有效态Pb、Cd、Zn含量呈显著正相关,表明间作降低蚕豆Pb、Cd、Zn的含量与体系植物根际土壤有效态Pb、Cd、Zn含量下降密切相关。     

对保水缓释肥保水保肥性能的室内测试

通过对保水肥在不同介质中的溶胀度、吸水度及保水剂在不同肥料溶液中对肥料吸持性能的测定,研究了不同介质对保水肥吸水性能的影响及不同肥料溶液对保水剂的保肥性能的影响,结果表明,不同浓度的肥料溶液,均能影响保水肥的吸水性能,在磷酸二铵溶液浓度为0.2%时,溶胀度为43.71 mL.g-1,在浓度为0.3%时,就下降到了28.98 mL.g-1,而尿素溶液中的变化比较缓和,0.2%的硫酸钾溶液有利于保水剂吸水性能的发挥;保水肥在吸水溶胀的同时,也吸持溶解在水中的肥料离子,吸持量的大小因肥料种类不同而不同,当肥料溶液浓度为0.3%时,保水剂对肥料的吸持量均有所下降。