河岸生态修复草本植物应用的抗旱性研究——以河北省石家庄市滹沱河流域为例

对河北省石家庄市滹沱河流域24种草本植物抗旱性进行了综合评估。经过实验对照分析得到这些草本植物综合抗旱性评价排序,为该流域生态修复工程选择草种植物组合提供了科学依据。

不同浓度Hg^(2+)对睡莲的毒害影响研究

主要研究了 Hg2 + 对睡莲的外部形态及叶绿素含量、过氧化物酶活性、硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量等生理指标的影响。结论是 :Hg2 + 对其外部形态的毒害程度与处理浓度和时间成正相关。 1～ 5mmol/ L处理使叶绿素含量、硝酸还原酶活性上升 ,8～ 1 0 mmol/ L处理则降低 ;1～ 8mmol/ L处理过氧化物酶活性随浓度增加而上升 ,1 0 mmol/ L处理则下降 ,但仍高于对照 ;可溶性蛋白含量随处理浓度增加呈下降趋势 ,超氧阴离子产生速率呈上升趋势。各指标皆表现出明显的剂量 /效应关系。

Cd、Pb单一及复合污染对花叶冷水花生长的影响及其积累特性研究

以盆栽花叶冷水花为试验材料,用不同浓度的Cd、Pb单一及其复合处理,研究植物的生长变化及其体内Cd、Pb的积累和迁移。结果表明,随着Cd、Pb单一处理浓度的升高,花叶冷水花地上部和根部的干重以及根系耐性指数都表现为先增加后降低;Cd-Pb复合处理各浓度下,生物量均小于对照,根系耐性指数也逐渐变小。在3种处理条件下,花叶冷水花的叶、茎、根对Cd、Pb的吸收都表现为随着处理浓度的升高而上升的趋势,重金属在根内的积累量大于茎和叶;复合处理时,叶、茎、根对Cd、Pb的吸收量相比同水平单一处理时都有不同程度的提高,且地上部Pb迁移总量增幅较大,说明花叶冷水花对修复重金属复合污染的土壤具有一定潜力。

黑麦草幼苗对镉耐性能力及吸收积累和细胞分布特点研究

通过盆栽试验研究了镉(Cd)胁迫下黑麦草(LoliumperenneL.)幼苗的耐性能力(包括生长反应和生理生化特性)以及对Cd的吸收、积累、分布特征。结果表明,当Cd浓度为10mg.kg-1时,黑麦草的生长和发育没有受到明显抑制(P>0.05),当Cd浓度为20、60、100mg.kg-1时,黑麦草生物量、叶绿素含量、根系活性都显著降低(P<0.05);超氧阴离子(O2-.)、MDA含量显著增加(P<0.05);SOD、POD活性先增加后降低。黑麦草体内Cd积累量随着Cd浓度增加而显著增加(P<0.05);Cd在亚细胞内积累量:F1(细胞壁)>F3(可溶部分)>F2(细胞器)。黑麦草在Cd浓度为10、20mg.kg-1时,富集系数>1.0,对Cd有较强的富集能力,转移系数<1,富集的Cd主要累积在根部,表明黑麦草能够有效富集土壤中的Cd,且富集的Cd主要积累在根部。

Zn诱导的菹草叶抗氧化酶活性的变化和超微结构损伤

本文以培养在不同浓度梯度Zn溶液中的菹草为材料 ,研究Zn对植物的影响。培养第 5天 ,测定叶内抗氧化酶系统活性等指标的变化 ,并用透射电镜观察对细胞超微结构的损伤。结果表明 :低浓度 (<2 0mg/L)在短期内 (5d)未对菹草产生影响 ,各生理指标呈上升趋势。当培养浓度为 5 0mg/L时SOD和CAT活性达到峰值 ,而其他指标则下降 :其中POD活性和叶绿素含量高于对照 ,而可溶性蛋白含量则比对照低。 1 0 0mg/L培养浓度各指标均明显降低。同时电镜观察发现过量Zn损伤了细胞的超微结构。当培养浓度大于 5 0mg/L时 ,叶绿体被膜断裂 ,叶绿体解体。线粒体脊突膨大 ,线粒体空泡化。细胞核核膜断裂 ,核仁散开。这说明过量Zn削弱了细胞抗氧化酶的活性 ,同时对细胞超微结构产生致死性损伤 ,从而导致细胞死亡。

海州香薷和紫花香薷对Cu、Zn的吸收和积累

采用水培试验方法,研究了Cu、Zn处理对海州香薷和紫花香薷(两种分别在铜矿和铅锌矿上良好生长的优势植物)生长及Cu、Zn吸收和积累的影响。结果表明,50μmol·L-1的Cu有利于海州香薷根系的生长,但却明显抑制紫花香薷地上部分的干物质产量,而Zn处理浓度直到200μmol·L-1也未对两种香薷的干物质量产生影响。低Cu(对照)时Zn的增加并未影响海州香薷地上部分Cu的含量和积累量,但高Cu(50和200μmol·L-1)时,Zn浓度的增加减少了海州香薷地上部分Cu的含量和积累量;而紫花香薷地上部分Cu含量和积累量无论是高Cu还是低Cu时都随Zn的增加而减少。同样,海州香薷和紫花香薷地上部分的Zn含量和积累量在低Zn时并未受Cu浓度的抑制,但在高Zn时,Cu的增加却减少了Zn含量的增加。而且海州香薷在高Cu(200μmol·L-1)和高Zn(200μmol·L-1)时对Cu和Zn的积累量明显高于紫花香薷,在Cu和Zn的修复上表现出优势。

城市污泥的土地利用对黑麦草理化指标和品质的影响

通过室内盆钵试验研究了施用城市污泥对黑麦草理化指标和品质的影响，旨在为污泥的土地利用提供科学依据。研究结果表明，随着污泥施用量的增加，黑麦草的叶绿素a、叶绿素b含量呈现波动变化，在25—30g·kg^-1。达到极大值；黑麦草中硝酸还原酶、可溶性糖、可溶性蛋白和抗坏血酸的含量呈现先急剧增加然后逐渐减少的趋势；SOD、MDA、粗纤维和硝酸盐含量呈现先随污泥含量增大降低，然后又升高的趋势。说明施加适量的污泥可促进黑麦草的生长，有利于黑麦草品质的提高，但施加过量的污泥既抑制黑麦草的生长也不利于品质的提高。对上述指标中污泥的最佳施用量范围进行综合分析，可以得出污泥的最佳施用量为20—35g·kg^-1。

铜胁迫对芥菜光合特性及叶绿素荧光参数的影响

通过水培试验研究了铜胁迫对芥菜叶片光合特性与叶绿素荧光参数的影响。结果表明,所有铜浓度处理均能降低芥菜胞间CO2浓度(Ci)和光化学淬灭系数(qP)。低浓度的Cu2(+≤1μmol·L-1)能提高芥菜叶片叶绿素、类胡萝卜素含量以及净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)和蒸腾速率(Tr);高浓度的Cu2(+≥10μmol·L-1)使得芥菜叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)含量以及净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)和蒸腾速率(Tr)下降。叶绿素荧光分析表明,当铜浓度低于1μmol·L-1时,PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)和子叶产量(Yield)升高,当铜浓度高于10μmol·L-1时降低,而最小荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(qN)变化趋势与之相反。叶绿素a/b值在铜浓度低于10μmol·L-1时升高,但比值随胁迫继续加剧而下降,两者间呈显著负相关(P<0.05);Car/Chl值在铜浓度小于50μmol·L-1时随浓度的增加而增大,之后则随铜浓度的增加而下降,两者呈极显著负相关(P<0.01)。铜浓度与叶绿素、类胡萝卜素含量、Fv/Fm、qP和Yield均呈极显著负相关(P<0.01),与Pn、Cs、Tr呈显著负相关(P<0.05),而铜浓度与Fo和qN分别呈显著和极显著正相关。

金华地区11种杂草对4种重金属的吸收与富集作用研究

定量测定了分布于浙江师大校园（地处金华）及金华某冶炼厂的 11种杂草对 4种重金属的吸收与富集能力。结果表明，对 Cu吸收和富集能力较强的有早熟禾（ Poa annua）、裸柱菊（ Soliva anthemifolia）、北美独行菜 (Lepidium virginicum)、北美鬼针草（ Bidens frondosa）；对 Cd富集能力较强的是北美车前 (Plantago virginica)、早熟禾、裸柱菊和蚊母草（ Veronica peregrina）；对 Pb的吸收富集能力以早熟禾、蚊母草和裸柱菊等为强；对 Cr吸收富集能力较强的是蚊母草、早熟禾和北美车前。

污泥农用对药用植物紫花茉莉品质和土壤环境的影响

利用广州市大坦沙污水处理厂的脱水污泥进行堆肥,将污泥堆肥用于药用植物紫花茉莉栽培,研究污泥的农用对药用植物生长、药用品质以及土壤养分和主要重金属等土壤环境的影响。结果表明,污泥堆肥不同用量处理与对照相比,紫花茉莉的株高增加了6.7%～20%,茎围增加了16%～36%,块根干物量增加了9.6%～28%,茎叶干物量增加了19%～37%。污泥的农用使紫花茉莉植株增加了Zn、Ca的累积,显著地提高了紫花茉莉块根的药用功能,不同处理土壤Zn含量比对照增加了14%～86%。土壤Pb、Cr、Cu、Ni含量却没有明显变化。

重金属Cd Zn对长穗偃麦草生理生化特性的影响及其积累能力研究

以长穗偃麦草为材料,采用土培试验方法,研究了重金属Cd、Zn单一及复合污染对长穗偃麦草的生物量、保护酶(SOD和POD)、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)的影响,及长穗偃麦草对Cd、Zn的积累能力。结果表明,Cd、Zn单一及复合污染下,长穗偃麦草生物量随Cd和Zn浓度的升高而降低,与对照存在显著差异(P<0.05);Cd和Zn单一污染下,随着Cd、Zn浓度的升高,SOD、POD、MDA、Pro含量增加;Cd和Zn复合污染下,随处理质量浓度的增加,SOD呈下降趋势,POD和MDA呈增加趋势。Cd10Zn200处理下Pro含量减少,随Cd和Zn质量浓度的增加,其他复合处理下的Pro含量增加;植株根部的Cd和Zn积累量均大于地上部的积累量。综合实验结果,可初步判断长穗偃麦草能积累和忍受一定量的Cd、Zn,Cd和Zn复合污染对上述各指标的毒害效应大于同水平单元素污染的效应。长穗偃麦草根茎发达,生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属Cd、Zn,因此长穗偃麦草具有修复重金属Cd和Zn污染土壤的潜能。

镉胁迫对拟南芥幼苗形态生理和错配修复相关基因表达的影响研究

以拟南芥为供试材料,从形态指标、生理指标、分子指标3个层次研究了镉(Cd)的毒理效应,筛选Cd敏感生物标记物。分子指标的研究以18SrRNA为看家基因,错配修复基因MutS2homolog(atMSH2),atMSH3,atMSH7,细胞增殖核抗原1和2(atPCNA1和atPCNA2)为检测目的基因,采用半定量反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)技术研究Cd胁迫对上述错配修复相关基因表达的影响。结果表明,不同浓度(0、0.125、0.25、1.0、3.0mg·L-1)Cd处理7d后,根长随Cd胁迫强度的增加而降低;0.125mg·L-1Cd处理下,地上部可溶性蛋白含量显著增加,而在0.25、1.0和3.0mg·L-1Cd时降低,但仍高于对照;幼苗叶片数、地上部鲜重、叶绿素含量变化与对照相比差异均不显著。地上部atMSH2,atPCNA1,atPCNA2基因表达量的变化与Cd胁迫浓度呈明显的倒U字型关系,分别在0.125,0.25和0.125mg·L-1Cd时达到最大值。以上结果表明,地上部可溶性蛋白含量变化与上述3个错配修复相关基因表达量的改变趋势相符,且均对Cd污染胁迫较敏感,可以作为检测Cd污染及其相关生物学效应的潜在生物标记物。

汞、镉复合污染对轮叶狐尾藻的毒害影响

研究了Hg2 + 、Cd2 + 及其复合污染对轮叶狐尾藻的毒害影响 .实验结果表明 :Hg2 + 、Cd2 + 复合污染使轮叶狐尾藻叶片叶绿素含量、呼吸速率、光合速率、过氧化物酶活性、可溶性蛋白含量降低得更快 .超微结构的变化也证明了这一结论 ,复合污染对细胞结构的破坏程度明显比单离子高 .

镉铜胁迫下紫苏的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验,分析了紫苏（Perilla frutescens（L.）Britt.）在Cd、Cu胁迫下生长响应及其对Cd、Cu的耐性、吸收和累积特征。结果表明,在Cd处理浓度≤60 mg.kg^-1和Cu处理浓度为≤600 mg.kg^-1时,紫苏株高和根长均随处理浓度提高而增加,此后则随处理浓度增加胁迫作用渐趋明显。植株地上部和根部Cd的最高含量分别是331.51和991.14 mg.kg^-1,Cu的最高含量分别为228.65和2 030.63 mg.kg^-1。植株地上部Cd和Cu的最大富集量分别为66.70和36.52μg.plant^-1。植株Cd、Cu富集系数分别为2.59-15.42和0.14-1.24,迁移系数分别为0.35-1.44和0.07-0.56。因此,该植物可用于Cd、Cu污染土壤的修复。

二氧化硫暴露对拟南芥叶片形态和生理生化指标的影响

采用室内培养及密闭箱静态熏气方法,研究了不同浓度SO2暴露对拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片形态和生理生化指标的影响。结果显示,拟南芥暴露于SO214d后,叶面气孔开度变小。浓度10mg·m-3组促进植株生长发育,SOD和CAT活性无明显改变,30mg·m-3SO2组3种酶活性呈诱导性增高,其中POD增幅最大,SO2浓度90mg·m-3时,CAT活性被抑制,丙二醛(MDA)含量增加,株高、叶片数和叶片面积显著降低,可溶性蛋白含量减少,叶片出现明显可见伤害。研究结果表明,在低浓度条件下,拟南芥能够通过调节气孔开放、细胞抗氧化酶活性等使植株适应SO2胁迫,但是高浓度SO2暴露会引起细胞氧化损伤,影响植物生长发育。

镍锌离子对高羊茅幼苗生理特性的影响

采用砂培法研究了不同浓度的Ni2+和Zn2+对高羊茅草幼苗生理特性的影响。结果表明,当Ni2+和Zn2+的浓度达2.5μmol·L-1时,高羊茅幼苗的生物量、叶绿素和可溶性蛋白质含量均有所下降,而游离脯氨酸含量和过氧化物酶活性则有所升高。随着Ni2+和Zn2+浓度的增加,以上指标的下降或升高的幅度增大。相比之下,Ni2+对高羊茅幼苗生长的影响比Zn2+的影响大。

镉胁迫对碱蓬种子萌发及幼苗生长的影响

为探究镉(Cd)污染对盐碱湿地植被的毒性效应,以盐碱湿地典型植物碱蓬为供试植物,采用溶液培养方法研究了0～300mg·L-1镉胁迫下碱蓬种子萌发特征及幼苗生长特征。结果表明,3mg·L-1镉胁迫显著提高发芽势、发芽指数、根冠比、幼茎直径、根系直径并降低根系长度(P<0.05),10mg·L-1镉胁迫显著提高活力指数、幼茎重量、根系重量并降低根系活力(P<0.05),30mg·L-1镉胁迫显著提高发芽率和幼茎长度(P<0.05)。主成分分析结果表明,在第一主成分上碱蓬种子发芽势具有最高的载荷,说明发芽势可以很好地反映镉胁迫下碱蓬的生长状态。碱蓬种子发芽势可以作为一种潜在的生物标志物,在盐碱湿地镉污染监测或表征中具有较大的应用潜力。

锌对长柔毛委陵菜体内镉的亚细胞分布和化学形态的影响

为了解Zn对长柔毛委陵菜耐受Cd的影响,通过营养液培养并采用差速离心技术和化学试剂逐步提取法研究了Zn对长柔毛委陵菜(Potentilla griffithiivar.velutina)体内Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,长柔毛委陵菜体内72%～95%的Cd分布在细胞壁和可溶组分中,这表明Cd主要分布在长柔毛委陵菜体内的细胞壁和可溶组分中,而在叶绿体、细胞核和线粒体中分布较少。同时,随Cd或Zn处理浓度的增加,细胞壁对Cd的固持作用增强。长柔毛委陵菜体内的Cd以不同化学形态存在:对照中73%～93%的Cd以水提取态和乙醇提取态存在,在其他处理中主要以氯化钠提取态、水提取态和乙醇提取态为主,三者占总量的86%～96%;其中在Zn/Cd复合处理中氯化钠提取态是含量最高的形态,所占比例为42%～78%;而醋酸提取态、盐酸提取态和残留态的含量在所有处理中分布都较低,只占总量的3%～14%。另外,随Cd或Zn处理浓度的增加,活性较强的水提取态和乙醇提取态的分配比例总和减少,而氯化钠提取态所占比例却增加,这表明Cd向活性较弱的化学形态转移。因此,细胞壁固持、可溶组分的液泡区隔化和向活性较弱的结合形态转移可能是长柔毛委陵菜耐Cd的主要机制。

长药景天对Cr、Pb、Cd、Hg、Co复合污染的生理响应及吸收特征

采用盆栽试验研究了模拟Cr、Pb、Cd、Hg、Co复合污染对长药景天生理的影响及其对重金属的吸收。结果表明,在低浓度污染下,长药景天的CAT和SOD活性显著增高,但在中、高浓度污染下,CAT和SOD活性显著下降。所有浓度梯度污染处理均使POD活性下降,叶绿素含量增加,蛋白质含量下降,而可溶性糖含量无变化。MDA含量在高浓度污染胁迫下显著升高。随土壤中重金属含量的增加,长药景天根系中重金属含量增加,但Cr和Pb向地上部分迁移很少,而Cd、Hg和Co向地上部分迁移的能力较强,其中低浓度污染条件下,根、叶、果穗中Hg的富集系数都在1以上,Hg含量以叶片中最高,其次是果穗。长药景天对Co的富集能力较强,在轻、高污染条件下,其根、叶和果穗对Co的富集系数均大于1,长药景天的果穗对几种重金属的富集系数相对较高。

镉铅污染灰潮土中添加磷对草莓生长及重金属累积的影响

采用盆栽试验研究了重金属镉(Cd)、铅(Pb)复合污染土壤中添加磷对草莓生长和重金属累积的影响。结果表明,重金属Cd、Pb污染降低了草莓产量和维生素C含量,且不同浓度处理对草莓产量变化及吸收重金属的影响有很大不同,但在不同浓度处理下,Cd、Pb在草莓各组织的累积量均为根部>茎叶部>果实;添加磷肥后不仅能显著降低Cd、Pb对草莓产量和品质的影响,还能降低Cd、Pb在草莓各组织中的累积。因此,添加磷肥在重金属Cd、Pb复合污染土壤修复方面具有较大的应用潜力。