砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验，在中国境内发现砷超富集植物－蜈蚣草（Pteris vittata L.） 。野外调查表明，蜈蚣草对砷具有很强的富集作用，其砷的分布规律与普遍通植物也明显不同。蜈蚣草不同部位的含砷量为：羽片＞叶柄＞根系；蜈蚣草地下部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降。在含砷9mg/kg的正常土壤中，蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80。从矿区采集砷污染土训进行室内栽培实验发现，室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下（同一种土壤）增加1倍多，其羽片含砷量可高达5070mg/kg；随着种植时间的延长，蜈晔草羽片含砷量不断增加，蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强，因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景，对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要的学术价值。     

砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验,在中国境内发现砷超富集植物--蜈蚣草(Pterts vittata L).野外调查表明,蜈蚣草对砷具有很强的富集作用,其砷的分布规律与普通植物也明显不同.蜈蚣草不同部位的含砷量为:羽片＞叶柄＞根系;蜈蚣草地上部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降.在含砷9 mg/kg的正常土壤中,蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80.从矿区采集砷污染土壤进行室内栽培实验发现,室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下(同一种土壤)增加1倍多,其羽片含砷量可高达5070 mg/kg;随着种植时间的延长,蜈蚣草羽片含砷量不断增加.蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强.因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景,对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要学术价值.     

蜈蚣草中砷的亚细胞分布与区隔化作用

通过对砷的亚细胞分布研究, 揭示砷超富集植物蜈蚣草中砷的区隔化效应, 及其对砷的耐性机理. 在不加砷条件下, 蜈蚣草吸收的少量砷主要被固定在细胞壁上; 在加砷条件下, 蜈蚣草羽片砷积累量占植株总砷量的78%, 其中羽片积累的砷有78%分布在羽片胞液(cytoplasmic supernatant)中, 整株植物累积的砷有61%富集在羽片胞液中. 而细胞器组分始终维持较低的砷浓度水平. 研究发现, 蜈蚣草羽片胞液是砷的主要储存部位, 胞液对砷具有非常明显的区隔化作用, 这种区隔化作用可能是蜈蚣草能够解除砷毒的重要原因.     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)--一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验,发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物.自然条件下,宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg,变化范围为465～2310 mg/kg;地下部Cd平均含量为981 mg/kg,变化范围为233～1846 mg/kg.地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41～2.22,平均为1.32.Cd生物富集系数变化范围为0.7～5.2,平均为2.38.营养液培养试验研究表明,宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加.营养液Cd浓度为50 mg/L时,地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg,在Cd浓度为30 mg/L时,生物量达到最大值;地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14～2.22,平均为1.67,显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd,而且可以从地下向地上部有效输送.宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)——一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验, 发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物. 自然条件下, 宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg, 变化范围为465~2310 mg/kg; 地下部Cd平均含量为981 mg/kg, 变化范围为233~1846 mg/kg. 地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41~2.22, 平均为1.32. Cd生物富集系数变化范围为0.7~5.2, 平均为2.38. 营养液培养试验研究表明, 宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加. 营养液Cd浓度为50 mg/L时, 地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg, 在Cd浓度为30 mg/L时, 生物量达到最大值; 地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14~2.22, 平均为1.67, 显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd, 而且可以从地下向地上部有效输送. 宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

一种新发现的镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)

以杂草为研究对象,通过盆栽模拟试验和小区试验,从20科54种杂草植物中筛选出镉（Cd）超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.).试验结果表明:在Cd投加浓度为25mg/kg条件下, 龙葵茎和叶中Cd含量分别为103.8和124.6mg/kg, 超过了Cd超积累植物应达到的临界含量标准100 mg/kg；而且, 其地上部Cd富集系数为2.68, 地上部Cd含量大于其根部Cd含量, 植物的生长未受抑制, 这些特点均满足Cd超积累植物的衡量标准. 小区试验也表明, 龙葵对Cd的富集特性均符合Cd超积累植物的基本特征. 因此, 可以确定龙葵是Cd超积累植物. 本研究对于超积累植物筛选乃至植物耐性生理、遗传和进化等具有一定意义,并为Cd污染土壤的植物修复提供了一种具有自主知识产权的新材料.     

东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验，发现并鉴定出东南景天（Sedum alfredii H）是一种新的锌超积累植物，调查结果发现，东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力，地上部Zn含量为4134～5000mg/kg,平均为4515mg/kg，营养液培养实验证明，东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力，当生长介质中Zn浓度高达240mg/L时，植株仍生长正常，其生物量与对照相比无显著差异，地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加，当生长介质中Zn浓度为80mg/L时，地上部Zn含量和积累量达到最高值，分别为19.674g/kg，19.83mg/株，结果表明，东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物，为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

我国燃煤电厂砷的大气排放量初步估算

研究了不同燃烧条件下我国燃煤电厂砷的大气排放量, 采集和分析了高温和中、低温燃煤电厂的原煤、底灰、飞灰的砷含量, 对我国每年动力煤砷的排放量和排放率进行了初步分析和估算. 结果表明: 高温燃煤电厂燃烧1 t含砷5 mg/kg左右的烟煤, 排放到大气中的砷为0.40 g左右, 其排放率为7.70%左右; 中、低温燃煤电厂燃烧1t含砷5 mg/kg左右的烟煤, 排放到大气中的砷为0.15 g左右, 其排放率为2.97%左右. 中国火电厂动力用煤每年约6×10⁸ t左右, 主要为华北区和西北区的石炭~二叠纪的动力煤, 以含砷量为5 mg/kg左右计算, 则火电厂动力煤燃烧每年向大气排放砷约195.0 t左右. 煤中的砷在燃烧过程中大部分都可释放出来, 但燃煤释放出来的大多数砷又可被飞灰俘获, 燃煤电厂除尘设备在除尘过程中捕获了飞灰及飞灰俘获的砷, 从而减少了燃煤中砷向大气的排放量; 此外, 在研究燃煤电厂煤中砷的实际排放量和排放规律时, 以干法除尘电厂的飞灰计算更科学些. 湿法除尘过程中, 高温燃煤电厂燃煤飞灰中的砷约20%溶解到沉淀池的水中, 而中、低温燃煤电厂飞灰中的砷约有70%溶解到沉淀池的水中, 因此, 这是另一个不可忽视的环境砷的污染源. 实验室条件下, 煤灰化过程中砷的排放率高于燃煤电厂燃煤砷的实际排放率.     

东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验, 发现并鉴定出东南景天(Sedum alfredii H)是一种新的锌超积累植物. 调查结果发现, 东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力, 地上部Zn含量为4134～5000 mg/kg, 平均为4515 mg/kg. 营养液培养实验证明, 东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力, 当生长介质中Zn浓度高达240 mg/L时, 植株仍生长正常, 其生物量与对照相比无显著差异. 地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加, 当生长介质中Zn浓度为80 mg/L时, 地上部Zn含量和积累量达到最高值, 分别为19.674 g/kg, 19.83 mg/株. 结果表明, 东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物, 为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源.     

merB基因的序列修饰及转基因烟草对有机汞的高抗作用

由于汞污染对环境和生物的严重危害性，汞污染的治理越来越受到人们的重视。页植物修复具有经济、高效等优点，有望成为汞污染土壤修复的主要手段。通过植物基因工程方法，将细菌中催化甲基汞转变为离子汞的merB基因进行序列改造，通过农杆菌的介导转入烟草，Southern杂交检测证明得到转基因植株。转基因植株后代对有机汞表现较强的抗性，在水培条件下，有些转基因株系抗2．5μmol/L的醛酸苯汞（PMA），而0．1μmol/L的PMA则杀死野生型烟草的幼苗。随着处理浓度的升高，PMA对幼苗生长的抑制作用逐渐增强。此项研究为培育抗汞烟草，修复汞污染的土壤进行了有益的探索。     

一个编码含VQ 模序蛋白的基因AtARVQ1 参与拟南芥对砷酸盐的响应调控

砷酸盐(As^Ⅴ)是一种对包括人类和植物在内大部分生物具有剧毒的重金属. 结果显示, 编码含植物特有VQ 模序蛋白基因AtARVQ1 (arsenate-repressed VQ motif-containing protein 1)参与拟南芥对As^Ⅴ应答和抗性调控. 结果表明, 砷酸盐胁迫强烈抑制AtARVQ1 基因在拟南芥中的转录表达.进一步利用组成型启动子CaMV 35S 驱动AtARVQ1 基因在拟南芥中的表达, 获得在砷酸盐处理条件下增强AtARVQ1 基因转录的超表达植株, 发现超表达AtARVQ1 可以明显提高拟南芥对砷酸盐的抗性水平. 系统进化分析发现, 含VQ 模序结构的AtARVQ1 同源基因为植物特有, 并进化出两大分支4 个子分支, 这类同源基因在双子叶植物和苔藓中分布于两大分支上, 而在单子叶植物中仅分布在同一子分支上. 这些结果表明, AtARVQ1 基因在拟南芥对砷酸盐的抗性应答上有着重要作用, 而其同源基因也可能在其他植物对砷胁迫应答中发挥作用.     

辽河口海域短链氯化石蜡污染特征及生物富集

短链氯化石蜡(SCCPs)是《斯德哥尔摩公约》拟增列的一类新型持久性有机污染物.本文研究了辽河口海域沉积物和生物样品中SCCPs的含量水平、组成模式、污染来源及生物/沉积物富集因子.结果表明,沉积物中∑SCCPs的浓度为64.9~1683.4 ng/g dw(均值为419.7),生物体中∑SCCPs浓度为1.55~11.9?g/g dw(均值为6.14);沉积物和生物体同系物碳链长度主要以碳10和碳11为主,两者相对含量之和分别为69.5%和84.0%,氯原子数主要以Cl5,Cl6和Cl7为主,三者相对含量之和分别为84.5%和90.8%;辽河口SCCPs主要污染来源为CP-42和CP-52产品的生产及使用,而河流输入是SCCPs主要来源途径之一;∑SCCPs的BSAF平均值为2.34,该值大于1表明软体类动物对SCCPs具有明显的生物富集性;BSAF值与氯原子数呈显著性负相关(P0.05),表明底栖类动物与鱼类的富集行为受理化性质和摄食途径影响差异较大.     

基于稀有鮈鲫模型研究水环境中纳米银的毒理学效应

纳米银具有优越的抗菌性能,现已被很好地应用于食品工业、医疗卫生、水处理等多个行业中.然而纳米银的生物安全性也同时引起了人们的高度关注.本文采用小型实验鱼类——稀有鮈鲫,探讨了商品化纳米银在水处理推荐使用剂量范围内(1~20 mg/L)的水生毒理学效应.通过24 h急性毒性实验表明纳米银(LC50 12.79 mg/L)毒性效应远远低于银离子(LC50 22μg/L),尽管银离子与纳米银的生物富集效应并不明显,但它们同样可进入鱼体内,并引起相应靶器官的毒性作用,表现为鳃组织与肝脏表面显微结构的明显损伤效应.由此可见,水体中由于纳米银的应用而导致的潜在生态毒性风险不容忽视.     

科普趣味问答——致命毒药

我曾经读到一本书，书名叫《致命毒药》，作者在书中提到，毒蛇的毒液是非常致命的。但是当我在上学的时候，生物老师却告诉我们：蛇的毒液其实是可以喝的，喝了它也不一定就会死掉。因为蛇毒也是一种蛋白质，它完全可能在人体内得到消化分解。然而这本书却明明白白地告诉我们，一些毒蛇的毒液是非常致命的。到底谁说的是真的？可以拿这种毒液和砷（砒素）的毒性相比吗？     

隐孢子的争议与研究

陆生植物的出现是地质历史时期生物演化的重大事件，深刻地改变了大气和地表环境，为陆地生物的发展和繁盛奠定了基础。隐孢子是分布在寒武纪中期至早泥盆世地层中的一类孢型植物化石，对探索陆生植物的起源和早期演化历史具有重要科学意义。然而，对于隐孢子的定义存在明显争议，目前仍无法统一。结合近年来国内外研究成果，文章对这类化石的基本问题和相关研究进行梳理与回顾。对隐孢子化石在形态学、系统分类学和古生物地理学等方面的综合研究，极大地促进了对早期陆生植物起源与演化的新认识，并为地球生命演化及远古环境变迁提供新见解。     

新世纪植物遗传学具有里程碑意义的科学事件——首例植物基因组序列测定

到目前为止，基因组已完全弄清楚了的生物有酵母菌、线虫、果蝇以及３０多种细菌，人类基因组的破译也基本接近尾声。今天，科学家们往这份名单上添加了一种植物：并在《自然》杂志上宣布，他们已完成了拟南芥菜（Arabidopsis thaliana,一种与芥菜有亲缘关系的小草）的ＤＮＡ测序。 人们对科学家选择一种野草作为生物学史上这么重要的一个里程碑似乎感到奇怪，因为它毕竟不会被用作人类食物也不会被用作家庭装饰。但拟南芥莱确实是一种非常典型的生物：遗传学家已由此学会了如何来预防小麦病害，促进番茄成熟，甚至使油菜的产量翻一番。典…     

土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

基质结合态磷化氢: 胶州湾沉积物中新发现的一种磷化物存在形式

2001年12月份在我国胶州湾东北部沉积物中检测出磷化物的一种新的存在形式－－基质结合态磷化氢，并对其含量、分布等进行了分析和研究。发现其浓度随沉积物取样深度和站位的不同而变化，通常底层沉积物磷化氢含量高于表层沉积物，PH3最高浓度可达685ng/kg(干重），远远高于目前文献所报道的在湖泊、稻田、垃圾场等陆源中基质结合态磷化氢的浓度。相关分析表明，该磷化氢浓度与沉积物无机磷浓度没有明显的相关性，与沉积物底层有机磷浓度具有较好的线性相关性，R^2达0．83，胶州湾沉积物中的磷化氢主要来源于厌氧环境下的有机磷化合物分解，其含量与有机磷浓度和厌氧环境有关。     

北极地区表层海水中持久性有机污染物和重金属污染的现状

利用毛细管气相色谱－微池电子捕获检测器（GC－μECD）和气相色谱－质谱法（GC－MS）研究测定了北极地区表层海水中的含氯有机化合物的污染状况，与前人的结果相比，有机氯农药含量已大为降低，白令海及楚科奇海区有机氯化合物总基基本相同，但组成不同，α/γ－六六六（HCHs)的比值可以作为推断其来源及海流情况的标记，利用电感耦合等离子体质谱（ICP－MS）分析考察了海水中的痕量重金属，结果表明：该海区基本不存在重金属污染，海水中不同种类重金属呈现出不同的垂直分布状况。