Viola baoshanensis, a plant that hyperaccumulates cadmium

This paper reports upon the finding of Viola baoshanensis, a cadmium (Cd) hyperaccumulator through field survey and greenhouse experiments. Average Cd concentration in the shoots and roots of V. baoshanensis growing on Baoshan lead/zinc mine in Hunan Province, China, was 1168 and 981 mg/kg, respectively, varying from 456 to 2310mg/kg in the shoots, and from 233 to 1846 mg/kg in the roots.The ratio of Cd concentration in shoot to root (DW) and that in plant shoots to total concentration in surface soil was 1.32 and 2.38, respectively. Under nutrient solution culture, biomass (DW) of V. baoshanensis exposed to 0-30 mg/L Cd insolution increased with Cd supply increasing and reached a maximum at 30 mg/L Cd. Further increase of Cd concentration (40, 50 mg/L) in solution significantly reduced biomass.Cd concentration in the shoots was positively correlated with Cd concentration in the culture medium. Cd concentration in the shoots reached 4825 mg/kg at 50 mg/L Cd solution. Theratio of Cd concentration of shoots to roots in V. baoshanensis was greater than 1 at all Cd treatments, with an average of 1.67 (1.14-2.22). The results indicate that V. baoshanensis is a Cd hyperaccumulator plant.     

变形球囊霉(Glomus versiforme)和钢渣复合处理对玉米生长和积累镉/铅的影响

通过盆栽实验,研究变形球囊霉(Glomus versiforme)和钢渣单独或者联合处理对玉米甜丰6号生长和Cd/Pb积累的影响.实验土壤设3个重金属水平:1 mg/kg Cd和75 mg/kg Pb、2 mg/kg Cd和150 mg/kg Pb、4 mg/kg Cd和300 mg/kg Pb.实验处理包括:未接种变形球囊霉/未添加钢渣(CK)、接种变形球囊霉(Gv)、添加钢渣(SS)、变形球囊霉和钢渣联合应用(Gv+SS).研究结果表明:Gv对土壤pH和土壤DTPA-Cd/Pb的质量分数没有影响,但SS和Gv+SS均显著增加了土壤pH和易提取球囊霉素、总提取球囊霉素的质量分数,并降低土壤DTPA-Cd/Pb的质量分数. Gv和SS的单独和联合使用均显著提高了玉米的生物量和P的质量分数,并且联合使用的促生效果最佳. Gv显著提高了玉米地上部分Cd/Pb的质量分数,但SS和Gv+SS显著降低了玉米地上部和根部Cd/Pb的质量分数,并且Gv+SS降低玉米Cd/Pb积累的作用更好.综上所述,Gv+SS复合处理提高了土壤pH和土壤总提取球囊霉素的质量分数,降低土壤DTPA-Cd/Pb的质量分数,从而促进了玉米的生长,降低了玉米地上部和根部Cd/Pb的积累.     

镉胁迫对转PprI基因油菜生理生化的影响

利用露天盆栽试验研究了不同浓度Cd胁迫下转PprI基因油菜和非转基因野生型油菜对Cd的吸收特性以及生理响应。结果表明：随着Cd胁迫浓度的升高,转基因和非转基因野生型油菜对Cd的吸收均显著增加,且二者地下部分的吸收都大于地上部分;在0.5 mg/kg Cd处理下,转基因和非转基因油菜对Cd的吸收差异不显著,但1和2 mg/kg处理下转基因油菜对Cd的吸收显著低于非转基因野生型油菜。两种油菜对Cd的富集系数和转运系数均随处理浓度的升高而降低;随着Cd浓度的增加,超氧化物歧化酶（SOD）活性呈现先上升后下降的趋势,且在相同处理浓度下,转基因油菜的SOD活性均高于非转基因野生型油菜;丙二醛（MDA）含量呈上升趋势,且其在转基因油菜中的含量均低于非转基因野生型油菜;叶绿素a和叶绿素b的含量随Cd浓度的升高而下降。因此PprI基因的导入,显著降低了油菜对Cd的吸收,提高了其可食部分安全性。     

大白菜(Brassica pekinensis L.)对镉富集基因型差异的研究

研究了15种大白菜基因型对镉(Cd)富集的基因型差异,以期筛选出低积累Cd的白菜基因型.盆栽试验结果表明,不同白菜基因型的Cd含量、富集系数(BFs)和转运系数(TFs)差异显著(P0.05).丰源新3号、现代夏秋和春秋六轮的Cd积累量均小于0.50mg/kg,其富集系数和转运系数都小于1.0,具有一定低积累Cd的潜力.大田试验的结果表明丰源新3号的Cd含量小于0.50mg/kg,富集系数和转运系数均小于1.0,表明其为排斥Cd的白菜基因型.现代夏秋和春秋六轮的富集系数和转运系数均小于1.0,但其地上部Cd含量均高于0.50mg/kg,不属于Cd低积累白菜.值得注意的.北京小杂56在盆栽和大田中的Cd含量、富集系数和转运系数均大于1.0,可用于植物修复污染土壤.     

河道沉积物中重金属的生态修复及根际细菌的原位检测

调查分析了哈尔滨某排污河道化工区段表层沉积物中的重金属（Pb、Zn、Cr、As、Ni、Cu和Cd）含量,通过盆栽试验研究了4种当地具有金属耐性的植物（玉米、酸模叶蓼、龙葵和酸模）对受污染的河道沉积物中重金属的修复效果,进而调查了这4种植物对重金属赋值形态的影响、富集能力及重金属的转运能力.结果显示,排污河道沉积物受到多种重金属的复合污染.表层沉积物中重金属经过两季植物修复后,7种重金属的残渣态均有不同程度的减少,并且金属形态逐渐向铁锰氧化态及可交换态转化,结果说明供试植物能够调节沉积物中重金属的生物有效性.重金属在沉积物中与在植物体内具有相同的总含量趋势：Zn＞Pb＞Ni＞Cr＞Cu＞As＞Cd,该趋势也反映出4种供试植物的生物监测潜能.植物对重金属表现出不同的吸收特性,4种植物对Zn和Ni的富集量相对较大,而Cu在植物地上部分的含量普遍较低,Zn和Ni在植物组织中的含量范围分别为108.4~543.92 mg/kg和36.8~246.91 mg/kg.总体来说,这4种植物主要将金属元素积累在根部,而非地上部分,表现出对重金属的耐受性.酸模叶蓼、酸模和龙葵这3种植物的地上部分分别积累了高浓度的Pb、Zn和Cd,并且具有较高的转运系数（TF>1）,反映出这3种植物对相应的重金属具有植物提取的潜力.采用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）技术,分析对照和经过栽培试验后根际沉积物中真细菌的数量和空间分布,结果表明植物对沉积物中的细菌有明显的活化作用.     

丛枝菌根真菌与蚯蚓对马缨丹镉吸收和抗氧化酶活性的影响

本文采用盆栽试验，研究不同施镉水平（0、7和28 mg/kg）土壤中单独或联合接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）和蚯蚓对马缨丹（Lantana camara L.）的生物量、镉吸收和抗氧化酶活性的影响. 结果表明，镉抑制了马缨丹的生长，降低了地上部磷的含量和过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性，提高了过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量. AMF能较好地侵染马缨丹根系，接种AMF提高了马缨丹地上部的干重、磷浓度、镉含量和吸收量以及SOD活性，降低了CAT活性和MDA含量. 添加蚯蚓增加了马缨丹地上部镉含量和吸收量，降低了CAT、POD和SOD活性，提高了MDA含量. 多因素方差分析表明，接种AMF和蚯蚓的主效应比它们的交互作用对马缨丹镉吸收和抗氧化酶活性的影响更重要. 相关性分析显示抗氧化酶活性与地上部镉和磷含量显著相关，这表明接种AMF和蚯蚓可能是通过对马缨丹吸收镉和磷的作用来影响抗氧化酶活性.     

植物修复重金属-有机物复合污染河道疏浚底泥的研究

针对目前国内普遍存在的排污河道污染问题,通过盆栽试验研究了玉米、印度芥菜、超积累油菜、紫花苜蓿在施用不同配比的排污河道疏浚底泥上对重金属-有机物复合污染的修复情况及超积累的机理.结果表明,随着底泥配比的增加,植物发芽率的抑止程度也增加;适应底泥中高浓度复合污染的植物,底泥施用能促进其生长,提高植物体内的叶绿素含量.植物体内积累的重金属Zn、Pb、Cd以生长在底泥与土壤比为2:1的印度芥菜为最大,分别为1 521 mg/kg、453 mg/kg和11.7 mg/kg;Cu、Ni积累量以生长于底泥中的玉米为最大,分别为128 mg/kg和89.1 mg/kg.在本实验条件下,底泥中有机物以种植玉米的底泥为最大,为76.89%.通过环境扫描电子显微镜及配套的能谱分析发现,重金属在植物体内的聚集存在;经X荧光光谱仪和X射线衍射仪分析,确证了配合体之间及重金属和配合体相互形成架桥而聚集成团,形成重金属结合物积累在植物体内,且在植物根部发现积累了Cu的有机氯化物.种植前后底泥的X射线衍射对比表明,种植后重金属的晶格结构和存在形态发生了变化.     

稀土元素铈对小麦幼苗镉伤害的防护效应

通过长期暴露（7d,16d)试验和无矿质营养元素竞争短期暴露（24h)试验,研究镉对小麦幼苗生长影响及其生物可利用性,进而研究稀土元素铈对镉造成的小麦损伤的防护效应及生物可利用性的影响。结果表明,镉抑制小麦生长、降低根系及茎叶矿质元素的含量。铈对镉引起的生长抑制及营养障碍无明显的保护作用。但铈可明显降低小麦幼苗茎叶及根系中隔的生物富集量。     

Synergistic defensive mechanism of phytochelatins and antioxidative enzymes in <Emphasis Type="Italic">Brassica chinensis</Emphasis> L. against Cd stress

Brassica chinensis L. was chosen and exposed to different concentrations of Cd exposure to evaluate its Cd-accumulating capacity and its potential cellular defensive mechanisms. Cd accumulation in the shoots and roots of B. chinensis was up to 1348.3±461.8 and 3761.0±795.0 mg per killogram of dry weight, respectively, under 200 μmol/L of Cd exposure. Increasing Cd accumulation in the plant was accompanied by rapid accumulation of phytochelatins （PCs）, and the sequestration of Cd by PCs provided a primary cellular mechanism for Cd detoxification and tolerance of B. chinensis. Furthermore, malondialdehyde formation, hydrogen peroxide content and antioxidative enzyme activities such as superoxide dismutase, catalase, guaiacol peroxidase and ascorbate peroxidase were observed in the shoots of Cd-stressed B. chinensis. Increasing enzyme activities in response to concentrations of 5 to 50 μmol/L Cd showed an efficient defense against oxidative stress, suggesting that the antioxidative system was a secondary defensive mechanism. These resulted in reduced free Cd damage and enhanced Cd accumulation and tolerance. Glutathione plays a pivotal role in these two detoxification pathways. In general, these results suggested that PCs and the antioxidative system are synergistic in combatting Cd-induced oxidative stress and that they play important roles in Cd detoxification of B. chinensis, and also give a deep understanding of the natural defensive mechanisms in plants under heavy metal stress.     

不同种类的氮肥对籽粒苋富集镉的影响

施肥对超富集植物的重金属累积效果产生影响,分析这种影响对于超富集植物的大田应用具有一定的意义。本文以籽粒苋为研究对象,根据土壤环境质量标准设置镉浓度梯度0、2.4、4.8、9.6mg/kg,再施以铵态氮和硝态氮两种肥料。研究结果表明：(1)各处理下,籽粒苋叶Cd含量最高,范围为1.45-27mg/kg;茎次之。范围为0.90-17.15mg/kg。肥料类型对籽粒苋Cd的累积量未产生显著影响,但肥料浓度对籽粒苋Cd的累积具有显著差异(F=12.993,p<0.01);当铵态氮肥施用浓度为0.115、0.460mg/kg时,籽粒苋茎、叶Cd含量最大,分别为17.15mg/kg、27.00mg/kg。(2)土壤Cd含量受Cd添加浓度的影响,但是氮肥施用浓度和Cd添加浓度对其具有显著的交互作用(F=3.382,P<0.01);(3)籽粒苋茎和叶对Cd的累积系数具有显著差异(F=19.679,p<0.01),Cd的处理浓度对籽粒苋地上部累计系数有显著影响(F=12.362,p<0.01)。综上表明,施用适量浓度的铵态氮肥有助于籽粒苋Cd的富集,可用于土壤Cd污染的修复。     

干旱区绿洲土壤Cd-Zn复合污染对胡萝卜的影响及富集迁移规律

以干旱区绿洲土壤为供试材料,通过盆栽实验探讨了Cd-Zn复合污染条件下,土壤重金属的形态变化及其在胡萝卜中的分布、累积和迁移情况.结果表明:随着重金属Cd-Zn复合胁迫质量分数的增加,低质量分数的Cd-Zn胁迫促进了胡萝卜的生长,高质量分数时明显抑制了胡萝卜的生长;Zn的碳酸盐结合态促进了胡萝卜对Zn的累积;胡萝卜对Cd,Zn的富集系数和转运系数及富集量系数和转运量系数的关系均为Cd>Zn,胡萝卜对重金属的迁移能力为Cd>Zn;胡萝卜对Cd,Zn的积累量与土壤中Cd,Zn胁迫量之间呈现多元非线性关系,Cd,Zn的交互作用因质量分数而异.     

黄葛树对土壤铅、镉污染耐受性的研究

以黄葛树为实验材料,通过盆栽实验研究梯度浓度土壤外源铅胁迫(0,250,500,900mg/kg)、外源镉胁迫(0,5,10,20,30mg/kg)对黄葛树形态生长、生理生化特征的影响,旨在综合评价黄葛树对土壤铅、镉污染的适应性,为黄葛树对土壤铅、镉污染的修复潜力研究提供基础.结果表明:250mg/kg铅污染胁迫与5mg/kg镉胁迫对黄葛树株高、地径净生长量、可溶性糖质量分数、SOD活性均无显著影响;250,500mg/kg铅污染与5,10mg/kg镉污染显著增加了黄葛树叶片叶绿素质量比;实验组MDA浓度均显著高于对照;实验设置污染浓度内,900mg/kg铅胁迫与30mg/kg镉胁迫对黄葛树生长的抑制作用最强.研究说明:土壤铅、镉污染对黄葛树生长的影响具有"低促高抑"的特点,500,10mg/kg是铅、镉胁迫对黄葛树生长产生抑制作用的临界质量比,此临界质量比与土壤污染标准相比较可得黄葛树对镉胁迫的耐受性更强.     

木芙蓉对土壤铅离子的耐性及转移富集特性研究

为了解木芙蓉对土壤铅污染的修复潜力,以木芙蓉扦插幼苗为材料,通过盆栽试验研究不同程度土壤铅污染对木芙蓉幼苗生长、生理生化指标及铅离子转移富集特性的影响.结果表明:轻度(300 mg/kg)、中度(800 mg/kg)铅污染对木芙蓉幼苗生物量的影响不显著,植株生长正常;重度(1 300 mg/kg)铅污染对木芙蓉光合系统、抗氧化系统造成严重伤害,显著抑制了木芙蓉幼苗根长、根粗和生物量的增长.随着铅污染质量分数升高,幼苗根系铅含量显著上升,在重度铅污染时达到最大值,为1 610.106 mg/kg;地上地下部转移率在中度铅污染时达到最大值,为0.093;地下部富集系数在重度铅污染下大于1,与对照差异明显.说明木芙蓉根系对铅离子有较强富集能力,向茎叶转移较少,可作为修复轻度、中度铅污染的树种之一.     

土壤Pb、Cd污染对5种植物生理指标和修复能力影响的研究

为了筛选出修复重金属铅(Pb)、镉(Cd)污染土壤的植物,用盆栽的方法选取白菜(Chinese Cabbage)、甘蓝(Brassica oleracea)、野菊花(Chrysanthemu mindicum)、鸡冠花(Celosia cristata L)和紫苏(Perilla frutescens)为试验材料,模拟重金属Pb、Cd污染,Pb处理浓度为0.600mg/kg,Cd处理浓度为0.60mg/kg,采用感应耦合等离子体等方法研究了Pb、Cd污染对5种植物鲜重和干重的影响,以及5种植物对Pb、Cd污染土壤的修复能力.结果表明:白菜、甘蓝和菊花在污染土壤中植物形态上呈现健康生状态,鸡冠花、紫苏处理后叶片变黄,出现轻微的萎焉状态.Pb 600mg/kg和Cd 60mg/kg均显著增加白菜、甘蓝、菊花鲜重和干重,但减少了紫苏和鸡冠花的鲜重和干重.5种植物对于Pb的吸收能力由强到弱依次为白菜、甘蓝、菊花、鸡冠花、紫苏.5种植物对Cd的吸收能力由强到弱依次为白菜、甘蓝、菊花、鸡冠花、紫苏.Pb的积累指数由大到小依次为白菜、菊花、鸡冠花、甘蓝、紫苏.Cd的积累指数由大到小依次为白菜、菊花、鸡冠花、紫苏、甘蓝.白菜在5种植物中积累指数最高,说明它对于Pb、Cd的吸收积累能力较强,对Pb、Cd污染土壤具有较强的修复能力.     

3种抗生素在小白菜中的积累迁移及风险评估

为了探究土壤中氯霉素类抗生素对小白菜生长的影响及累积迁移规律,并进行健康风险评价.通过盆栽试验,在含有不同质量比(0,5,10,25 mg/kg)的氟苯尼考、氯霉素、甲砜霉素土壤中种植小白菜,检测根茎叶中各抗生素的累积量;采用富集系数、迁移系数分析土壤-小白菜体系的迁移累积特性,并采用风险商值(hazard quoti...     

锌胁迫对互花米草生长、金属累积和有机酸变化的影响

研究互花米草在不同锌处理条件下(250mg·kg~(-1)和1 000mg·kg~(-1))的生长状况和物理参数的变化.研究结果显示,当锌浓度为250mg·kg~(-1)时,可以提高植物分蘖密度.在锌胁迫条件下,叶绿素含量显著下降.相反,电解质渗透率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖却在增加.当锌浓度为250mg·kg~(-1)时,叶、茎、根状茎和细根的生物量都有所增加,但当锌浓度为1 000mg·kg~(-1)时,其生物量却被抑制.互花米草中总锌、水溶性锌和水溶性锌/总锌都随着锌处理浓度的增大而增大.草酸和枸橼酸是互花米草中含量最多的两种酸,在叶片和细根中,草酸和锌的富集呈正相关.在互花米草的叶片中,有机酸(抗坏血酸和富马酸)和锌的生物富集之间存在正相关关系.因此,有机酸(包括草酸、抗坏血酸、富马酸)可能在互花米草叶片中的锌富集和解毒作用中起到重要作用.而且,草酸可能和细根中锌的固定和锌从互花米草地下部分到地上部分的转移过程有紧密的关系.     

马缨丹对镉的耐性及Glomus intraradices对镉吸收转运的影响

为探讨马缨丹（Lantana camara L.）应用于植物修复的可行性，通过盆栽试验，研究了马缨丹对土壤中重金属镉（Cd）的耐性，以及不同施Cd水平下丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）Glomus intraradices（GI）对马缨丹吸收和转运Cd的影响. 结果显示:当土壤Cd含量为50 mg/kg时，马缨丹的生长受到明显的抑制作用；当土壤Cd含量为10 mg/kg时，马缨丹地上部具有较高的Cd积累量. GI表现出对Cd较强的耐性，能较好地侵染马缨丹根系. 与对照相比，接种GI能缓解Cd对马缨丹的生物毒性效应，显著提高马缨丹的生物量（P＜0.05）；接种GI对马缨丹转运Cd没有显著影响（P＞0.05），但当土壤Cd含量为100 mg/kg时,接种GI会抑制马缨丹对Cd的富集. 结果表明马缨丹对Cd具有较强的耐受性，在低Cd污染土壤中具有较高的提取效率；接种GI显著提高了马缨丹对Cd的耐性和地上部Cd的提取量（P＜0.05），表明马缨丹在修复Cd污染土壤方面具有应用潜力.     

Sedum alfredii H: A new Zn hyperaccumulating plant first found in China

Field survey and greenhouse experiments were carried out to identify and characterize zinc (Zn) uptake and accumulation by a new Zn hyperaccumulating plant species (Sedum alfredii Hance) native to China. Zinc concentration in the shoots of Sedum alfredii Hance grown on an ancient mined area ranged from 4134 to 5000 mg/kg, with a mean of 4515 mg/kg. It suggests that Sedum alfredii could not only grow on heavily Pb/Zn contaminated soils, but also could accumulate extraordinarily high concentration of Zn. Under nutrient solution culture conditions, Sedum alfredii Hance grew healthy at Zn supplying levels from 0.006 to 240 mg@L-1. Zinc concentration in the shoots increased with external Zn levels increasing. The Zn concentration and accumulation in the shoots reached the highest at Zn supply level of 80 mg/L, with 19.67 g/kg and 19.83 mg/plant, respectively. All the results showed that Sedum alfredii Hance is a new Zn hyperaccumulating plant. This provides a new plant material to explore mechanism of plant to hyperaccumulate Zn, and a potent new plant species to phytoremediate Zn contaminated soils.     

施用IBA对枫香幼苗吸收土壤Cd2+的影响

采用盆栽实验研究了施用IBA对枫香(Liquidambar formosana Hance)1年生实生苗生物量及吸收、富集和转运重金属Cd2+的影响。结果表明,施用适宜浓度的IBA不仅显著提高枫香幼苗根、叶生物量,且对枫香幼苗各器官吸收Cd2+具有促进作用。IBA处理下,枫香幼苗根、叶生物量分别为对照组的1.57倍和2.09倍,且差异显著(p<0.05);枫香根、叶中的Cd2+含量显著增加(p<0.05),达对照组的2.36和2.03倍。IBA对Cd2+在枫香幼苗体内的富集、转运也有积极影响。利用隶属函数法进行的综合评价结果表明,采用600 mg/L IBA溶液浸根处理后枫香幼苗吸收土壤Cd2+的作用更显著。     

油菜对Cd污染土壤的修复潜力分析

以甘蓝型油菜为研究材料,利用盆栽试验研究了不同浓度Cd(0,1,2mg/kg)胁迫下油菜的吸收特性,以及土壤微生物群落结构变化.结果表明:随着Cd浓度的升高,油菜植株对Cd的吸收显著增加,而且油菜地上部分的吸收量显著高于地下部分,其中茎的Cd浓度最高,籽粒最低;油菜将Cd从地下转移到地上部分的转运系数随外源Cd浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势;且低浓度Cd处理下,油菜对Cd的转运系数较高,修复效率可以达到6.841%~7.752%.土壤微生物多样性分析发现,Cd改变了土壤微生物群落的结构,降低了部分优势菌群的相对丰度,而油菜可以增加这些菌群的相对丰度,提高土壤微生物多样性.因此,种植油菜有利于土壤生态系统的稳定性,可以用于修复中等程度Cd污染土壤.