重金属在芜湖城市内河水体的分布特征及环境健康风险分析

为了研究芜湖市内河(中央城水系、汇成水系和中山南路水系)水体的Pb、Cr、Cu、Zn、Mn、Ni污染现状,采用相关性分析和主成分分析对水体重金属的来源进行分析,同时采用内梅罗综合污染指数法和累积标准单位(CCU)指标对重金属污染状况进行评价.结果表明,芜湖内河水体各微量元素大小依次为:Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu.Pb、Zn、Ni分别有16.7％、16.7％、100.0％的采样点超出《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类标准,说明芜湖内河水体Pb、Cr、Ni污染较严重.Cu、Mn、Pb主要来源于生产生活中Zn与Ni来源于工业生产,Cr主要来源于农业生产.根据内梅罗综合污染指数法和累积标准单位(CCU)指标评价结果,中央城水系和中山南路水系为重污染,汇成水系为中度污染,94.4％的采样点属于重度污染,芜湖内河水体水质污染较为严重.     

甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。     

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。     

导入野生罗勒基因的烟草对镉胁迫的耐性与生理响应

为选育修复污染土壤的植物新种质,通过普通烟草与野生罗勒远缘杂交获得了F2材料,采用水培法分析了亲本及其112个F2单株的幼苗对300μmol/L CdCl2胁迫的耐受性和生理响应。结果表明,亲本罗勒镉的地上部积累量、富集系数和转运系数分别高达178.4 mg/kg,3.25和2.85,分别是亲本烟草78-04的3.8倍、3.7倍和15.8倍;亲本间叶片丙二醛、脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性对镉胁迫的响应存在明显差异。与亲本相比,筛选出的4个F2优良单株对镉的耐受能力表现突出,株高、根长、鲜质量等性状优于亲本植株,其抗氧化和渗透调节水平显著提高。这些差异可能与遗传因素和基因变异有关。     

植棉修复镉污染土壤研究进展

近年来我国耕地面积不断减少，迫使非食用作物向重金属污染耕地转移已经是大势所趋。但到目前为止仍未发现镉耐受性好和镉富集能力优异的作物，因此对非食用作物的重金属耐受性以及土壤的生物修复研究已经迫在眉睫。综述了具有在镉污染耕地上替代种植前景的棉花的镉胁迫研究进展，为全面评估棉花在镉污染耕地替代种植的可行性提供参考。     

基于主成分分析的B、Cu胁迫下油菜 生理响应机制研究

为研究油菜在B、Cu胁迫下的生理响应机制,找出最佳的B、Cu浓度配比,采用5种不同浓度的Cu溶液和3种不同浓度的B溶液交叉处理盆栽油菜幼苗,胁迫20 d后测定油菜的叶绿素含量、蛋白质含量、硝态氮含量、淀粉酶活性、丙二醛含量以及过氧化物酶活性。采用主成分分析法分析不同处理下各指标的变化规律。结果表明,T_(200)B_1组合时综合权重最高,即B 0.5 mg/L、Cu 200 mg/L配施时对各项综合指标最好,其次是Cu 100 mg/L、B 0.5 mg/L,说明0.5 mg/L的B对高浓度的Cu胁迫有较好的缓解作用,适量的B、Cu施用对油菜生长有很好的促进作用。各项指标在主成分中的权重排序得出,不同B、Cu处理对叶绿素影响最大。     

贵州荔波喀斯特洞穴鱼体重金属含量及食用健康风险评价

为了解喀斯特洞穴鱼体的重金属污染以及对人体的健康风险,选择贵州荔波的3种洞穴鱼荔波金线鲃(Sinocyclocheilus liboensis)、大鳞金线鲃(S.macrolepis)和越鲇(Parasilurus cochinchinensis)为研究对象,对其重金属含量进行测定分析,运用目标危害系数法(THQ)估算人体经摄食洞穴鱼后的健康风险。结果显示:各重金属平均含量值与标准限值之比的高低趋势为:Zn(0.50)Cd(0.49)As(0.48)Pb(0.39)Cr(0.24)Cu(0.049)Ni(ND),表明各重金属在平均值水平上未超标。而非平均值水平下,各重金属以Cd的超标率为最高(6.7%),但处于低超标率水平(15.2%),肌肉均未超标。此外各组织以内脏的重金属含量最高,肌肉最低。3种鱼类对重金属的累积大小为:荔波金线鲃大鳞金线鲃越鲇。相关性分析表明,7种重金属在3种鱼类各年龄组中的总含量随年龄的增高而减少,其中仅Zn与年龄、体重和体长均呈显著负相关。健康风险评价显示,所有重金属的THQ和复合风险(TTHQ)均小于1,说明荔波村民摄食该3种洞穴鱼不足以造成潜在的重金属健康风险,但Cu和As的总贡献率高达90.12%,为主要风险元素,应引起重视。     

修复后矸石山重金属空间分布特征研究

通过对修复后矸石山不同空间位置(山顶、山腰和山底)煤矸石的重金属(Cd、Cu、Ni、Pb、Zn)总量及形态进行测定,探究修复后矸石山重金属的空间分布特征.结果表明,不同位置煤矸石的颗粒组成、pH及EC存在差异且对煤矸石中重金属分布存在影响;矸石山中重金属总量从山顶到山底整体上逐渐增加,呈现山底富集趋势,但Pb和Zn在山腰总量最大,分别为65.67mg/kg和204.46mg/kg.矸石山中重金属均以残渣态为主,而弱酸提取态最少.随着堆放高度的降低,Cd的活性逐渐增强,而Cu、Ni和Zn的活性逐渐降低.     

长期淹水、传统灌溉、湿润灌溉条件下海泡石修复镉污染水稻土效应

采用盆栽试验,于长期淹水、传统灌溉、湿润灌溉条件下,研究海泡石对镉污染水稻土的修复效应及对水稻抗氧化胁迫和土壤养分含量的影响.结果表明,施加海泡石后,土壤pH值显著升高,土壤镉形态由酸提取态向残渣态转化.长期淹水、传统灌溉、湿润灌溉条件下,土壤有效镉含量分别下降16.3％～37.2％、7.8％～37.3％、14.8％～32.8％,稻米镉含量降幅分别为26.7％～60.0％、19.2％～46.2％、18.6％～50.0％,稻草镉含量分别降低25.0％～58.3％、15.2％～43.6％、15.4％～43.5％(P<0.05);土壤有效磷含量分别增加5.3％～26.2％、9.0％～33.6％、9.5％～25.1％,有效铁含量分别降低8.4％～19.5％、8.5％～15.1％、12.8％～18.9％,有效锌含量分别降低20.5％～45.5％、21.8％～60.0％、8.8％～52.9％,有效铜含量降幅分别为22.4％～32.7％、13.3％～33.6％、17.6％～32.8％(P<0.05);叶片CAT(过氧化氢酶)活性增幅分别为15.1％～130.2％、15.6％～93.3％、18.9％～137.8％,叶片GSH(蛋白类谷胱甘肽)含量最大增幅分别为33.5％、31.7％、39.9％(P<0.05).得出结论,长期淹水下,1.5％海泡石处理可使稻米镉满足我国食品中污染物含量限量值0.20 mg/kg(GB 2762—2012),长期淹水是一种推荐的镉污染稻田修复水分管理模式.     

低分子有机酸对贵州黄壤龙葵吸收镉的影响

[目的]探讨低分子有机酸对龙葵吸收镉(Cd)的影响,以期为提高贵州地区黄壤重金属污染的植物修复效率提供科学依据.[方法]采用盆栽试验种植龙葵,待龙葵生长60 d后,将不同浓度的低分子有机酸(柠檬酸、苹果酸和酒石酸)及其复合处理(柠檬酸+苹果酸、柠檬酸+酒石酸)以溶液形式加入土壤,以添加500 mL去离子水为对照(CK),1个月后收获植株样品并采集土壤样品,分析不同处理对龙葵生长及吸收转运重金属Cd的影响.[结果]柠檬酸添加量为2.5 mmol/kg时龙葵单株生物量最高,较CK显著增加6.75%(P<0.05,下同),其他处理的生物量均低于CK.3种有机酸均能强化龙葵根、茎、叶和果实对Cd的吸收,表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,各部位的Cd含量表现为叶>茎>根>果实,且均在苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时达最大值,分别为CK的1.68、1.53、1.21和1.32倍.添加2.5 mmol/kg酒石酸和5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的累积量较高,二者显著高于其他处理.添加柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵对Cd的转移和富集能力,作用表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,其中,添加5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的富集系数最大,为12.81.相对于单一有机酸处理,复合有机酸处理对龙葵富集Cd的能力无明显优势.[结论]添加适当浓度的柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵各部位对Cd的吸收及土壤Cd从地下向地上部转移的能力,促进龙葵对Cd的转移和富集;其中苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时,龙葵对Cd的累积量相对较高且富集系数最大,对土壤中Cd的植物修复效果最好.