外源Ca~(2+)和NO缓解小麦幼苗盐害的生理机制

本文以小麦(Triticum aestivum L.)品种"豫麦49"幼苗为材料,利用CaCl2与NO供体硝普钠(sodium nitroprusside ,SNP)处理盐胁迫下小麦幼苗,研究Ca2+ 和NO缓解NaCl胁迫对小麦生长抑制的机理.结果显示:NaCl胁迫下,外施10 mmol·L-1 CaCl2可很好地抑制小麦茎叶电导率升高及根中丙二醛(malonaldehyde, MDA)含量上升,并能促进小麦叶片中叶绿素及根部脯氨酸(proline, Pro)的积累,从而缓解盐伤害;50 μmol·L-1 SNP处理可获得与CaCl2处理相似的结果.CaCl2与 SNP共同处理可明显增强盐胁迫下小麦幼苗根部Pro积累,提高小麦幼苗过氧化物酶(peroxidase,POD)活性等缓解盐胁迫,但50 μmol·L-1 SNP与1 mmol·L-1乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸[ethyleneglycol bis(2-aminoethyl ether)tetraacetic acid,EGTA]同时处理则部分地抑制SNP对盐害的缓解作用.推测,NO可能主要通过激活小麦根部细胞质膜Ca2+ 通道促进Ca2+ 的吸收,改变胞内Ca2+ 浓度来发挥其对NaCl胁迫伤害的缓解作用.2+ 和NO缓解NaCl胁迫对小麦生长抑制的机理.结果显示:NaCl胁迫下,外施10 mmol·L-1 CaCl2可很好地抑制小麦茎叶电导率升高及根中丙二醛(malonaldehyde, MDA)含量上升,并能促进小麦叶片中叶绿素及根部脯氨酸(proline, Pro)的积累,从而缓解盐伤害;50 μmol·L-1 SNP处理可获得与CaCl2处理相似的结果.CaCl2与 SNP共同处理可明显增强盐胁迫下小麦幼苗根部Pro积累,提高小麦幼苗过氧化物酶(peroxidase,POD)活性等缓解盐胁迫,但50 μmol·L-1 SNP与1 mmol·L-1乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸[ethyleneglycol bis(2-aminoethyl ether)tetraacetic acid,EGTA]同时处理则部分地抑制SNP对盐害的缓解作用.推测,NO可能主要通过激活小麦根部细胞质膜Ca2+ 通道促进Ca2+ 的吸收,改变胞内Ca2+ 浓度来发挥其对NaCl胁迫伤害的缓解作用.     

外源NO供体硝普钠(SNP)显著缓解NaCl对小麦幼根的生长和质子分泌抑制

笔者研究了NO供体硝普钠(SNP)对NaCl胁迫下小麦(鲁麦15)幼根生长、质子分泌及离子含量的影响.结果表明:75 mmol·L-1的NaCl显著抑制小麦幼根的生长、质子分泌速率,增加Na+/K+比和MDA含量,而同时添加0.08 mmol·L-1SNP后,能显著缓解NaCl胁迫对小麦幼根生长的抑制作用,提高幼根质子分泌速率,降低Na+/K+比和MDA含量.这些结果表明NO可能通过增加根系质子分泌速率,维持低的Na+/K+ 比和膜脂过氧化水平,从而缓解NaCl引起的生长抑制.     

Cr6+对高丹草幼苗叶片非酶系统和抗氧化系统活性的影响

以高丹草为材料,研究了用不同浓度(0,0.5,1.0,1.8 mmol·L-1)铬酸钾(K2CrO4)处理对高丹草幼苗生物量、非酶系统和抗氧化酶系统活性的影响.结果显示:与对照组相比,叶片中铬含量随处理浓度的升高而升高,在低浓度(0.5 mmol·L-1)胁迫时幼苗生物量增加显著(P＜0.05);在中(1.0 mmol·L-1)、高(1.8 mmol·L-1)浓度胁迫时,地上部和根部干重降低明显,且差异达极显著水平(P＜0.01),高丹草幼苗叶片质膜透性、丙二醛(MDA)含量逐渐升高.在抗氧化酶系统中幼苗叶片随着Cr6+浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性呈先升高后降低的趋势,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)的活性较对照组升高显著(P＜0.05),且APX活性在Cr6+浓度为1.0 mmol· L-1时出现拐点;非酶系统中谷胱甘肽(GSH)的含量逐渐降低而抗坏血酸(AsA)的含量变化趋势相同,但GSH含量在Cr6+高浓度胁迫下的含量较对照组明显降低(P＜0.05).总体来看,高丹草幼苗对Cr6+胁迫积极响应且表现出一定的耐受性.     

铜暴露对中华鲟幼鱼的生长、消化酶活性和组织中铜积累的影响

研究了中华鲟幼鱼经不同浓度铜(Cu2+)水体(低浓度组(0.40μg/L)、中浓度组(0.89 μg/L)、高浓度组(2.00 μg/L)、对照组(0.00 μg/L))暴露60 d后,铜在幼鱼不同组织中的积累以及对幼鱼生长、消化酶活性的影响.结果显示,随着水体Cu2+浓度的增加,幼鱼体质量显著减轻,低浓度组与对照组(无Cu2+水体)无显著性差异(P＞0.05),中高浓度组与对照组均有显著性差异(P＜0.05).对照组中华鲟幼鱼8种组织中铜含量的顺序从高到低依次为肝脏＞鳃＞背骨板＞肌肉＞皮肤＞脊索＞软骨＞消化道;经不同浓度Cu2+水体暴露60 d后,随着Cu2+浓度的升高,8种组织中铜含量与对照相比均显著增加(P＜0.05),肝脏中铜的含量仍最高;消化道中铜含量增加最多,低浓度组是对照组的21.41倍,高浓度组是对照组的58.58倍;表明肝脏和消化道是Cu2+主要的累积和代谢器官.随着Cu2+浓度升高,消化道蛋白酶、淀粉酶的活性与对照组相比显著下降(P＜0.05);脂肪酶活性则随着Cu2+浓度的升高而升高,低浓度组与对照差异不显著,中高浓度组与对照组均有显著性差异(P＜0.05).表明Cu2+对蛋白酶和淀粉酶的活性有抑制作用,对脂肪酶活性有促进作用.代谢酶活性的变化可以灵敏地反映Cu2+的胁迫程度和毒性.     

酒石酸对Cd胁迫下油菜种子萌发和生长的影响

研究了酒石酸对Cd胁迫下油菜种子萌发和生长的影响.结果表明,单独Cd胁迫下,随着Cd浓度的增大(0-50 mg·L-1),油菜种子根长和根鲜重逐渐降低(P<0.05),芽长和芽鲜重在Cd浓度较高(1-50 mg·L-1)时才逐渐降低(P<0.05);而仅高Cd浓度(50 mg·L-1)胁迫才使种子发芽势、发芽率显著降低(P<0.05).单独酒石酸胁迫时,随着酒石酸浓度的增大(0-10 mmol·L-1),油菜种子生长指标(根长、芽长和根鲜重等)均逐渐降低(P<0.05);而仅高浓度酒石酸(5-10 mmol·L-1)胁迫才使种子萌发指标(发芽势、发芽率和发芽指数等)显著降低(P<0.05).当酒石酸和Cd共同作用时,低浓度酒石酸(1-2.5 mmol·L-1)对各浓度Cd胁迫下的油菜种子萌发指标(发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数)和芽鲜重均无显著影响(P>0.05);但高浓度酒石酸(5-10 mmol·L-1)对各Cd胁迫下的各指标呈抑制作用(P<0.05),即高浓度酒石酸加重了Cd对种子萌发的毒害.同时表明酒石酸和Cd的胁迫对油菜种子生长的影响大于种子萌发,且对油菜种子幼根的抑制效应大于幼芽.     

溴氰菊酯对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的毒性效应

采用人工光照培养箱室内培养方法,研究了农药溴氰菊酯对一种淡水绿藻--蛋白核小球藻的毒性作用.研究结果表明:溴氰菊酯对蛋白核小球藻96 h的EC50为0.843 mg/L.当溴氰菊酯浓度≥0.8 mg/L时,蛋白核小球藻的生长受到明显抑制,生长滞期延长,光合作用受阻,MDA含量显著提高,细胞膜透性增加.低浓度溴氰菊酯对蛋白核小球藻的生长有一定的促进作用,高浓度的溴氰菊酯处理的小球藻呈现出先抑制其生长而后又促进其生长的趋势.     

重金属汞和镉对普通小球藻生长的影响

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为研究材料,研究了不同浓度的Hg2+和Cd2+对其生长的影响.结果表明:低浓度(0⁰.50 mg/L)的Hg2+和Cd2+由于毒性兴奋效应能刺激普通小球藻细胞密度的增长,促进叶绿素含量的增加和蛋白质的合成;当Hg2+和Cd2+浓度进一步增加,则抑制普通小球藻的生长;当Hg2+和Cd2+的浓度分别为2 mg/L时,无蛋白积累.     

镉对黄瓜幼苗生长的影响

以黄瓜为试验对象,研究了不同镉浓度(0 mg·L-1、0.5 mg·L-1,1 mg·L-1、5 mg·L-1、10 mg·L-1、20mg·L-1、50 mg·L-1和100 mg·L-1)对黄瓜幼苗生长的影响.结果表明:不同浓度的镉对黄瓜种子的萌发几乎没有影响;低浓度镐对幼苗的初期生长有一定的刺激作用,当镉浓度大于等于5 mg·L-1对生物量有较明显的抑制作用;1mg·L-1镉浓度对株高有极显著的刺激作用,随着浓度的增加这种刺激作用减弱,而高浓度的镉对株高产生显著的抑制作用;低浓度的镉对根生长没有显著作用,高浓度的镉对根产生显著的抑制作用;对地上部分和地下部分产生毒害作用的镉浓度均处于5-10mg·L-1之间;高浓度镉处理下,根较茎更敏感;幼苗叶中叶绿素a和叶绿素b的含量随镉浓度的升高先降低再升高,最后又降低;黄瓜叶和茎的丙二醛(MDA)含量变化趋势基本一致,叶较茎对镉胁迫更敏感;不同处理组之间脯氨酸含量变化规律不明显.     

铅污染对藻细胞膜电位和膜电阻的影响研究

运用细胞外表面技术和电化学方法,构建了一种藻细胞膜电位传感系统,并研究了Pb2+污染对淡水藻细胞膜电位和膜电阻的影响.结果表明,膜电位和膜电阻两指标互为补充,快速而灵敏反应Pb2+对藻细胞的毒性影响,响应时间均控制在30 min内,明显响应的最低浓度为0.10 mmol·L-1.本实验浓度范围内,低浓度Pb2+(0.10 mmol·L-1)导致藻细胞超极化、膜电阻增大;而高浓度Pb2+(0.20～1.00 mmol·L-1)则引起细胞去极化和膜电阻减小.此外,高浓度Pb2+对藻细胞膜电位、膜电阻的影响不可逆,而低浓度Pb2+对藻细胞的影响具有可逆性;而对比各高浓度组影响差异性,毒性剂量效应不显著,表明藻细胞对高浓度Pb2+具有一定抗性.     

水体铜污染对水葫芦(Eichhornia crassipes)叶绿素荧光及生长的影响

为了解水葫芦(Eichhornia crassipes)在铜污染水体中生存的生理生态机制,设置不同浓度Cu2+(0(CK),0.5,1.0,1.5,2.0 mmol·L-1)对水葫芦进行模拟胁迫培养20 d,观测其叶片叶绿素荧光参数、叶绿素含量、叶氮含量及生物量分配的变化情况.结果显示:不同浓度Cu2+处理后,水葫芦叶片叶绿素荧光参数中叶片初始荧光(Fo)显著小于CK组(P0.05),光化学猝灭系数(qP)与光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)在0.5 mmol·L-1时均显著下降到最低值(P0.05).各个处理水葫芦的最大荧光(Fm)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)及非光化学淬灭系数(NPQ值)均显著高于CK组(P0.05).叶片叶绿素含量随Cu2+浓度的增加呈先上升后下降的变化趋势,其中Cu2+浓度为1.0 mmol·L-1时叶绿素含量增加最大,增加比例为14.2%.叶氮含量随Cu2+浓度的增加先上升后下降,其中在Cu2+浓度为1.0 mmol·L-1时,叶氮含量最高,且与其他各处理组均有显著差异(P0.05).水葫芦光合器官生物量比随Cu2+增加呈先上升后下降趋势,而根生物量比却一直上升,导致根冠比持续上升.值得注意的是不同Cu2+处理下水葫芦花生物量比与对照相比均有不同程度的降低.上述研究结果表明水葫芦可能采取先利用再耐受这一机制以抗水体铜污染,同时水葫芦采用降低有性生殖策略响应水体铜污染环境.     

NaCl对旱柳生长发育及部分生理特性的影响

为了探究旱柳对盐胁迫的生长和生理响应机制,以旱柳无性系扦插枝条为材料,用含有不同质量浓度NaCl的Hoagland营养液对其进行水培,观察旱柳枝条和根的生长情况,测量旱柳的光合与气体交换指标、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量.结果表明,盐胁迫会抑制旱柳枝条和根的生长,随着盐胁迫程度的增加,旱柳的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和蒸腾速率等急剧下降,气孔抑制百分率和水分利用效率显著升高.低浓度盐胁迫会诱导SOD、POD和CAT活性的升高,高浓度盐胁迫则会抑制抗氧化酶活性.旱柳MDA的含量在低盐胁迫下略增加,随着盐胁迫程度的增加,MDA含量迅速升高.总之,旱柳在NaCl质量浓度为0.1~0.2 g/L的培养液中能够生长;当NaCl质量浓度达到0.4 g/L时,旱柳生长受到严重抑制.对盐胁迫下旱柳光合抑制的分析表明,气孔因素是导致旱柳叶片光合速率降低的主要原因.     

汞、镉、铅胁迫对油菜的毒害效应

研究了不同浓度(200mg·L-1-500mg·L-1)Hg2+、Cd2+、Pb2+处理对油菜种子萌发、根伸长、叶绿素含量及叶绿素a/b值等指标的影响.结果表明:在Hg2+、Cd2+胁迫下,随着重金属浓度的增加,处理时间的延长,油菜种子的萌发率、根生长速率、叶绿素含量和叶绿素a/b比值持续下降.而低浓度(50mg·L-1-200mg·L-1)的Pb2+对油菜叶绿素合成则具有一定的促进作用,叶绿素含量明显高于对照.在相同浓度条件下,重金属对根伸长的抑制作用大于对种子萌发的抑制.     

外源一氧化氮对NaCl胁迫下丝瓜幼苗生理的影响

在100 mmol·L-1 NaCl胁迫下,研究了0.05 mmol·L-1～1.0 mmol·L-1外源NO供体硝普钠(SNP)处理对丝瓜幼苗生长、叶片保护酶活性和氧化损伤及光合作用的影响.结果表明,0.4 mmol·L-1SNP处理缓解NaCl胁迫伤害的效果最好,显著提高了丝瓜幼苗的生长速率、叶片相对含水量、保护酶(SOD、POD和CAT)活性、叶绿素含量、叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr);显著降低了叶片MDA含量和胞间CO2浓度(Ci).说明外源NO对缓解丝瓜幼苗NaCl胁迫具有剂量效应,以0.4 mmol·L-1 SNP的效果最好,从而增强植株的耐盐性.     

多环芳烃菲和芘对互花米草生长和生理特征的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度菲(0~800mg·kg-1)和芘(0~800mg·kg-1)混合处理下,互花米草的生物量、株高、分蘖数、电解质外渗率、丙二醛、可溶性糖和游离脯氨酸含量的变化.结果表明:互花米草对较低浓度的菲和芘具有很好的耐受力和抵抗力,但在高浓度胁迫下受到一定的毒害.低浓度菲(10~100 mg·kg-1)和芘(10~100mg·kg-1)处理能够增加互花米草地上部的生物量,但对根部生物量影响不显著,而高浓度菲(400~800mg·kg-1)和芘(400~800mg·kg-1)处理显著抑制地上部和地下部的生物量;低浓度处理下互花米草株高变化不明显,而高浓度处理显著抑制互花米草的株高;电解质外渗率和丙二醛含量在低浓度处理下均变化不明显,但高浓度处理下显著增高;根和叶中的脯氨酸含量在高浓度胁迫处理下显著增长;随着处理浓度的增大,叶中可溶性糖含量逐渐降低,而根中可溶性糖的含量呈现先升高后降低的趋势,但均高于对照组,说明互花米草通过积累渗透调节物质来缓解菲和芘胁迫造成的伤害.     

稀土Ce3+对萝卜幼苗生长发育的影响

以萝卜为实验材料,选择作物生活感知环境胁迫较为敏感的幼苗期作为实验阶段,研究稀土铈对萝卜生长与代谢的影响.结果显示:随着Ce3 浓度和处理时间的增加,在5～10mg·L-1浓度组,萝卜种子的发芽率、发芽指数、幼苗株高、根长、鲜重、叶绿素含量呈上升趋势,其中以10mg·L-1浓度组效果最为明显,而在20～40mg·L-1浓度组,萝卜种子的发芽率、发芽指数、株高、根长、鲜重、叶绿素含量逐渐下降,根系活力呈下降的趋势.这表明Ce3 与萝卜幼苗生根发芽、叶绿体色素含量、根系活力等多重作用有关,低浓度稀土元素Ce3 能促进萝卜幼苗生长,而高浓度则表现出抑制效果.     

镉胁迫对垂柳镉、铁、锰的吸收及生理特性的影响

为了探究镉胁迫下垂柳生长和生理特性的变化,以垂柳枝条为对象,采用水培方式,设置Cd Cl2浓度分别为0(对照组)、10、50和100μmol/L 4个处理组,研究不同程度的镉胁迫对垂柳生长、不同器官对镉、铁、锰的吸收及部分生理特性的影响.结果表明:低浓度的镉胁迫(10μmol/L)不会影响垂柳的生长,高浓度的镉胁迫(50和100μmol/L)则会抑制垂柳的生长,而且随着镉处理浓度的增大抑制作用增强.镉主要富集于垂柳的根系中,其次是叶和新茎.随着镉处理浓度的增大,锰在垂柳不同器官中的含量降低.铁含量在低浓度Cd处理下呈增加趋势,当镉处理浓度达到50μmol/L时铁含量达到最大值,镉处理浓度进一步增加时铁含量下降.随着镉处理浓度的增加,垂柳叶和根中的H_2O_2、MDA一直呈增加趋势,叶中的可溶性蛋白含量随Cd处理浓度的升高而增加,根中可溶性蛋白含量则是先增加后降低.     

不同Zn、Cu水平对香根草(Vetiveria zizanioides)体内Cd积累及生理指标的影响

采用水培试验研究了不同浓度的重金属Cd(15、30 mg·L-1)污染下,不同浓度Zn、Cu(10、40 mg·L-1)对香根草生长、丙二醛(MDA)含量、根系活力、可溶性蛋白质、叶绿素含量以及香根草体内Cd积累的影响.结果表明,除了低浓度的Cu外,不同浓度的Zn、Cu、Cd对香根草体内生理生化指标都产生协同或加和作用,提高了香根草体内MDA含量,降低了根系活力、叶绿素a、b含量以及可溶性蛋白质含量.Zn、Cu对植物吸收Cd的复合作用较为复杂,其中对香根草地上部Cd的转移可能产生拮抗作用,对根部Cd的吸收可能产生协同或加和作用.     

镉(Cd2+)对盐生植物盐芥种子萌发和生长的影响

笔者以盐生植物盐芥为材料,研究了不同浓度的镉(Cd2+)对种子萌发和生长的影响,以期为利用盐芥修复黄河三角洲等滨海盐碱地重金属污染提供依据.结果表明,当Cd2+浓度为0.25 mmol·L-时,盐芥种子的萌发率、发芽指数、发芽势和活力指数均下降,并且抑制了盐芥子叶的生长.随着镉浓度的增加,抑制作用明显增强,当镉浓度大于0.75 mmol·L-1时盐芥种子的活力指数为0,子叶也停止生长.而且把未萌发的种子转移到不含镉的培养基上恢复后仍不再萌发.镉胁迫对盐芥根和芽的长度及生物量的抑制作用也随着Cd2+浓度的升高而增强,且对根的抑制效应大于芽.这些结果说明盐芥在萌发阶段对镉具有一定耐受性,但高浓度镉胁迫导致盐芥种子发生了不可逆的毒害.     

不同氮素水平对沙枣幼苗耐盐性的影响

在沙培条件下,研究不同氮素水平对沙枣幼苗在盐胁迫(100 mmol·L~(-1)Na Cl)下生理特性的影响,确定盐胁迫下适宜的氮素水平,为生产上合理施肥提供理论依据.实验结果如下:Na Cl处理下,沙枣幼苗的长势明显变弱,根和叶片Na~+、Cl~-含量明显增加,K~+和NO_3~-含量明显降低.提高氮素浓度,沙枣幼苗的生长指标(株高、鲜重、叶绿素含量)和光合参数(净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs))不断提高,胞间二氧化碳浓度(Ci)降低;根和叶片中Na~+、Cl~-含量先降低后升高,K~+含量先升高后降低.在0 mmol·L~(-1)和100 mmol·L~(-1)Na Cl处理下,与1 mmol·L~(-1)氮素处理相比,2 mmol·L~(-1)、5 mmol·L~(-1)、10 mmol·L~(-1)、15 mmol·L~(-1)氮素处理明显促进了沙枣幼苗的生长,降低了根和叶片的Na~+和Cl~-含量,增加了根和叶片的K~+含量,表明适量增加氮素浓度可以缓解盐胁迫对沙枣造成的伤害,100 mmol·L~(-1)Na Cl胁迫下,最适合沙枣幼苗生长的氮素浓度是2 mmol·L~(-1).     

亚铁对杂交水稻幼苗生长和部分生理生化特性的影响

通过溶液培养研究不同浓度的螯合态亚铁(EDTA—Fe^2 )胁迫对水稻幼苗的生长、光合速率、丙二醛和超氧阴离子的含量及抗氧化酶活性的影响．结果表明：高浓度螯合态亚铁(EDTA-Fe^2 )胁迫明显抑制水稻地上部分和根系的生长，水稻叶片MDA和O2^-的含量增高、光合速率下降．CAT，SOD在低浓度的条件下活性升高．高浓度条件下活性下降．在水稻抗铁毒害中起到一定保护作用；而POD在致死浓度条件下仍具较高的活性．在水稻抗铁毒害中起到主要保护作用．