镉胁迫对芹菜生理特性及细胞超微结构的影响

采用水培试验,研究不同浓度镉(Cd)胁迫下Cd在芹菜不同器官组织中的积累及对芹菜生理生化指标、细胞超微结构的影响。结果表明,Cd浓度为40 mg/L时,芹菜叶、茎、根中的Cd含量相对最高,分别为16.36、65.78、213.06 mg/L;Cd浓度为10 mg/L时,芹菜对Cd的富集和转运能力相对最强,富集系数、转运系数分别为5.83、0.62,同时,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量处于最高水平;Cd胁迫导致芹菜叶片细胞壁内侧模糊,轮廓不饱满,淀粉颗粒增大、变多,叶绿体出现肿胀,且基粒类囊体呈波浪状,并处于解离状态,而根尖细胞的细胞基质变稀,液泡数量明显增多,细胞核仁消失,染色质外溢,线粒体出现肿胀;Cd胁迫浓度分别为5、10、20、40 mg/L时,芹菜叶组织中的可溶性蛋白含量分别为清水处理(CK)的98.73%、96.55%、91.28%、86.16%,而根中的蛋白含量分别为对照的99.74%、109.98%、132.76%、157.18%;随Cd胁迫浓度的增大,芹菜的根系活力逐渐降低,与CK相比分别显著下降15.33%、57.72%、58.69%、70.59%(P0.05)。     

猪粪尿源沼液中主要养分和重金属分布特性

为了解猪粪尿源沼液的养分及重金属含量特性,通过多点采样、分析测定了沼液中作物生长所需的大量和微量养分含量,以及主要有害重金属元素的含量。结果表明,猪粪尿源沼液含氮1 488～10 109 mg·L-1,平均5 514 mg·L-1,其中主要以铵态氮形式存在,可占总氮的687%～898%;磷1 123～3 318 mg·L-1;钾36～167 mg·L-1;另外,沼液中含有大量的铁（366 mg·L-1）、铜（133 mg·L-1）和锌（180 mg·L-1）等微量营养元素,但同时也含有一定量的砷（905 mg·L-1）、镍（077 mg·L-1）、铅（021 mg·L-1）、镉（0022 mg·L-1）等有害重金属元素;但各采样点之间沼液中各成分的变异较大。沼液普遍呈碱性且含有丰富的有机质。因此,沼液农用时要注意高铵对作物的毒害作用以及长期施用对土壤和作物重金属污染的风险。     

植物对Pb的吸收转运机制研究进展

由于人类工业与农业活动的日益频繁,土壤Pb污染问题显得越来越突出。虽然Pb不是植物必需的营养元素,但在一定程度上能被不同种类的植物吸收、累积。该研究从根系对铅的吸收及植物不同器官组织对铅的传输和分布、定位等方面综述了近十几年来国内外有关植物对Pb的吸收及转运机制的研究进展,认为植物铅抗性生理研究、鉴定和分离铅的细胞膜跨膜转运器及相关蛋白、分离和转导植物铅抗性基因是今后实现Pb污染土壤综合治理、农业生产可持续发展以及Pb污染土壤植物修复技术产业化的主要研究方向。     

镉胁迫对生菜种子萌发及幼苗生理特性的影响

水培条件下,以生菜(Lactuca sativa L.)种子为供试材料,研究0、5、10、20、40 mg/L镉(Cd2+)处理对生菜种子萌发及幼苗生理特性的影响.结果表明,低浓度Cd2+(5 mg/L)胁迫对生菜种子萌发具有明显的刺激作用,其中种子的发芽势较没有Cd2+胁迫处理的增加63.64％;发芽指数和活力指数均达到最大值,分别为40.30和119.29;而随着营养液中Cd2浓度的进一步升高,种子的萌发表现出明显的抑制作用,发芽势、发芽率显著降低,发芽指数和活力指数逐步减小,且处理浓度越高种子发芽的抑制作用越明显.与没有Cd2+胁迫的处理相比,低浓度Cd2+(5 mg/L)胁迫对生菜幼苗生长也具有促进作用,根长、芽长、鲜质量增幅分别为16.04％、11.61％和11.59％,且生菜幼苗叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量以及叶绿素总量的水平均显著升高;当Cd2+浓度＞10 mg/L时,生菜幼苗生长明显受到抑制,且叶绿素a含量、叶绿素b含量以及叶绿素总量的水平均显著降低.相比较而言,Cd2+胁迫对生菜幼苗根生长的抑制作用大于对地上部的抑制作用.Cd2+胁迫对生菜幼苗叶片叶绿素a的影响作用小于对叶绿素b的影响.此外生菜幼苗根组织中丙二醛含量随Cd2+浓度的增大而显著增加.     

镉胁迫下芹菜生理响应的傅里叶变换红外光谱研究

镉是一种毒性较强、水溶性大的重金属元素,一旦进入环境就会通过食物链危害人体健康。芹菜作为大众蔬菜,在我国具有较广泛的种植面积,其对镉具有一定的富集能力。现以芹菜为试验对象,采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究在不同镉浓度(0、5、10、20、40mg/L)处理下根、茎和叶化学组分的生理变化。结果表明:根、茎组织在3 410、1 635、1 389、1 065cm-1处特征峰A/A2 931值基本呈现先降后升最后又降的变化趋势;反映出低浓度Cd2+胁迫对根、茎的生理过程几乎无影响;中浓度的Cd2+可能促进根、茎合成、分泌和运输有机物(碳水化合物、氨基酸、蛋白质、糖类),而高浓度的Cd2+则会抑制有机物的分泌和运输,同时导致根、茎组织细胞壁的果胶甲基化程度升高,根、茎细胞内脂肪族酮类化合物过氧化物产物减少。在叶组织中A/A2 931值则呈现逐步升高的趋势,表明芹菜叶对Cd2+的抗逆性会随着Cd2+浓度的增大而增强。以上结果表明,FTIR法可用于植物对重金属胁迫适应过程的生理学研究。     

芹菜根对镉的累积及亚细胞和化学形态分布研究

以芹菜品种"津南实芹1号"为试材,利用水培试验,对镉胁迫下芹菜生长、Cd吸收及亚细胞分布和化学赋存形态变化进行了研究。结果表明:芹菜植株地上部在Cd胁迫下并没有表现出明显的受毒害症状,但在高浓度Cd(40mg·L-1)胁迫的环境下根系生长明显受到抑制。根系对Cd具有较强的积累能力,富集Cd的比例分配趋势表现为可溶性组分细胞壁细胞器,分析表明随着营养液中Cd浓度的增加,可溶性组分和细胞壁组分中Cd含量均显著增加,最高含量可达47.84mg·kg-1 FW和113.60mg·kg-1 FW。Cd浓度的变化对芹菜根组织中Cd化学形态分布的变化也有明显影响,当Cd浓度≤20 mg·L-1时,NaCl提取态Cd所占比例最高(32.45%~41.07%),说明与蛋白质、果胶酸类物质相结合或吸附的Cd比例较高;但当Cd浓度达到40mg·L-1时,C2H5OH提取态Cd所占比例达到最高水平(62.30%),说明高Cd胁迫会造成细胞壁及质膜透性的增加,使Cd能以活性态存在于胞内;在所有Cd处理条件下HCl提取态Cd和HAc提取态Cd含量最低,说明芹菜根细胞壁中难溶性磷酸盐和草酸类物质含量较低,因而对Cd的固定化作用有限。     

基于高光谱成像的茶叶中EGCG分布可视化

针对目前关于表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)在茶叶中的分布缺乏可视化表达问题,该文采用高光谱成像技术以实现EGCG在茶叶中的分布可视化。通过高光谱成像仪采集茶叶的光谱信息,按照标准方法 HPLC(high performance liquid chromatography)法测量茶叶的EGCG浓度。运用化学计量学方法建立光谱与EGCG浓度之间的回归模型。为寻求相对较优的模型效果,对光谱进行不同的预处理,以确定最优的预处理方法;采用4种建模方法建立回归模型,以确定最优的建模方法;对光谱进行特征波段选择,以降低数据冗余提高模型的稳定性和运算速度。最后,将高光谱图像中像素点对应的光谱变量导入模型,从而生成EGCG浓度分布图。结果表明:可见-近红外光谱与EGCG浓度之间具有很强的相关性,其回归模型的决定系数达到0.905,利用高光谱成像技术对茶叶中EGCG分布进行可视化可行。通过对不同品种、叶位的茶叶中EGCG浓度分布进行可视化,能够为高EGCG浓度茶树品种的培育、EGCG代谢规律的分析以及茶树采摘部位的识别提供有效手段。