叶面喷施吲哚乙酸对小花南芥和玉米间作富集铅的影响

为探究吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)对小花南芥(Arabis alpina L.var. parviflora Franch)与玉米(Zea mays L.)间作的生理生化响应及富集铅(Pb)的影响,本研究设置Pb(1 000 mg·kg^(-1))胁迫下叶面喷施不同浓度IAA(0、25、50、100 mg·L^(-1))对间作植物生物量、抗氧化酶活性、光合特性和Pb富集特征的影响。结果表明:25 mg·L^(-1)浓度处理下间作小花南芥地下部分生物量比单作提高80.1%,间作小花南芥叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较单作提高42.1%、20.3%和21.8%,丙二醛(MDA)含量降低25.8%,间作玉米叶片SOD、POD和CAT活性较单作提高40.1%、44.4%和50.0%,MDA含量降低10.9%。随着IAA处理浓度的增加,小花南芥和玉米净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度及叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均表现为先增加后减少,25、50 mg·L^(-1)处理下达到峰值后,100 mg·L^(-1)处理下有所减少。随着IAA处理浓度增加,间作小花南芥和玉米Pb富集系数先增加后减少,间作玉米转运系数增加。综上所述,25、50 mg·L^(-1)处理下,IAA通过提高玉米和小花南芥的抗氧化酶活性、增加光合色素的含量来增强光合作用,进而提升间作小花南芥对Pb的富集效应和玉米的耐受性。

硫素对小花南芥同化关键酶活性与铅富集的影响

为从生理学角度研究硫元素施加对小花南芥(Arabisalpina L.var.parviflora Franch)硫同化关键酶活性及富集铅的影响,设置铅(Pb2+1000 mg·kg^(-1))胁迫下施用不同浓度(0、25、50、100、200、400 mg·kg^(-1))硫处理的盆栽试验,测定植株体内铅、硫和硫合成物质含量以及硫同化关键酶活性,分析施硫条件下小花南芥生长、硫同化关键酶活性、铅含量的变化规律以及硫同化关键酶对小花南芥累积铅的影响。结果表明:与对照相比,硫处理浓度为400 mg·kg^(-1)时小花南芥地上部和地下部生物量分别显著增加125.80%和71.50%,在硫处理浓度为50 mg·kg^(-1)时,地上部生物量差异不显著,但总根投影面积、总根表面积和总根体积显著增加了1.2、1.4倍和4.5倍,小花南芥地上部硫酸化酶(ATPS)、γ谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-ECS)、半胱氨酸合成酶(OAS-TL)、亚硫酸盐还原酶(SUR)活性分别增加了21.66%、29.80%、15.08%、48.95%,地下部和地上部的半胱氨酸含量分别增加了18.10%、11.93%;硫处理浓度为100 mg·kg^(-1)时,小花南芥地上部乙酰丝氨酸水解酶(OASS)、螯合肽合成酶(PCSase)、腺苷酰硫酸还原酶(APSR)活性分别显著增加了24.27%、19.29%、36.71%,地上部的半胱氨酸含量增加了7.96%;在硫处理浓度为50、100 mg·kg^(-1)时铅的富集系数大于1。小花南芥地上部铅含量与地上部OAS-TL、γ-ECS和SUR存在显著正相关性;小花南芥地下部铅含量与地下部γ-ECS和APSR存在显著正相关性,与地下部OAS-TL、半胱氨酸(Cys)和PCSase存在显著负相关性。研究表明,适当施硫(50~100 mg·kg^(-1))可以促进小花南芥的生长,改变根系形态,提高硫同化关键酶活性和含硫化合物的含量,增强小花南芥对铅的富集和耐受能力。

小花南芥相关转运蛋白及有机酸对锌迁移的响应

为探讨锌(Zn)在超富集植物中的迁移转运特征,采用小花南芥作为供试植物,通过盆栽试验,研究了外源添加不同浓度Zn(0、100、300 mg∙kg^(-1))对小花南芥体内果胶含量、果胶甲酯酶(PME)活性、阳离子/H+反向运输体(CAX)活性、重金属ATP酶(HMA)活性、ATP结合盒转运蛋白(ABC)活性和有机酸(草酸、柠檬酸)含量的影响。结果表明:随Zn处理浓度的增加,叶部Zn含量呈上升趋势,根部Zn含量在100 mg∙kg^(-1) Zn处理达到最大,且Zn含量在植株中的分布表现为根>叶。300 mg∙kg^(-1) Zn处理下,共质体汁液中的Zn含量比质外体汁液中的Zn含量高85.80%,韧皮部汁液中的Zn含量比木质部汁液中的Zn含量高4.56倍。随Zn处理浓度的增加,根中果胶含量下降;与对照处理相比,2个Zn处理根和叶中PME活性增大。300 mg∙kg^(-1) Zn处理下,叶中CAX和HMA活性达到最高,与对照相比分别增加了52.54%和38.73%。100 mg∙kg^(-1) Zn处理下,根中草酸含量最低,叶中草酸含量最高。300 mg∙kg^(-1) Zn处理下,柠檬酸含量在木质部汁液和叶中的含量最高,分别比对照增加161.10%和107.88%。小花南芥根部Zn含量与PME活性呈极显著正相关,与HMA、ABC活性和草酸含量呈显著负相关。小花南芥叶中Zn含量与CAX、HMA活性和木质部柠檬酸含量呈极显著正相关。研究表明,小花南芥通过降低果胶含量、增强膜转运蛋白活性以及柠檬酸含量来促进体内Zn的转运。

小花南芥(Arabis alpinal Var.parviflora Franch)对Pb和Zn的吸收累积特征研究

采用盆栽试验方法,研究了铅锌矿区小花南芥对Pb和Zn的累积特征。采用Pb0、200、500和1000mg·kg-1,Zn0、500、1000和1500mg·kg-1处理,研究小花南芥在20、40和60d时,数量性状变化及其对Pb和Zn的累积特征。结果表明:(1)Pb和Zn导致小花南芥株高、冠幅、根长和生物量显著降低,其中Pb1000mg·kg-1、Zn1500mg·kg-1处理时,降低的幅度最大;(2)随着Pb和Zn浓度的增加和生长时期的延长,小花南芥Pb和Zn含量不断增加;(3)小花南芥Zn1500mg·kg-1处理60d后,地上部Zn含量是根的1.32倍。生物富集系数为2.689,转运量系数为5.26,大于1。不同浓度Pb污染处理后,其生物富集系数不断增加,转运量系数大于1;Pb1000mg·kg-1处理60d后,其地上部和根中的Pb含量分别为对照的24.86倍和33.29倍。

施用有机肥对小花南芥和中华山蓼生长生理和Pb/Zn累积特征的影响

采用盆栽试验,模拟Pb和Zn(1000mg·kg-1)胁迫条件下,不同猪粪施用量对小花南芥和中华山蓼生长、生理和Pb、Zn累积特征的影响。结果表明:施用猪粪对土壤pH值的影响不明显,土壤CEC有增加的趋势。土壤中铁锰氧化物结合态没有显著的变化,小花南芥土壤水溶态和可交换态、有机物结合态显著增加。中华山蓼土壤中水溶态和可交换态没有显著的变化,而有机物结合态显著增加。Pb和Zn胁迫下,施用猪粪促进植物根的生长、生物量、叶绿素含量和相对电导率的增加(Pb胁迫下施用猪粪对中华山蓼生物量影响不显著除外)。施用猪粪导致小花南芥中Pb、Zn的含量、累积量、富集系数和转移系数增加,特别是猪粪14g·kg-1处理小花南芥中Pb、Zn的含量和累积量最高。施用猪粪导致中华山蓼中Pb含量和累积量增加,Zn含量和累积量下降,富集系数和转移系数则没有显著的变化。因此,施用猪粪能促进小花南芥和中华山蓼的生长和生理代谢,增加Pb、Zn在小花南芥、Pb在中华山蓼中的含量和累积量,适宜的施用量为猪粪14g·kg-1。

蚕豆与小花南芥间作体系中Cd,Pb在植物中的累积特征

本研究采用大田试验,通过富集植物小花南芥与蚕豆间作修复铅锌矿区周边农田土壤,分析在间作体系中植物对Cd和Pb的累积特征。结果表明:单作与间作条件下,蚕豆和小花南芥的株高以及生物量没有显著差异。蚕豆在花蕾期Cd,Pb的含量相对较低,成熟期Cd,Pb含量最高,蚕豆的Cd和Pb含量在间作条件下分别比单作高30.9%和40.2%;小花南芥的Cd,Pb含量随种植时间逐步升高,小花南芥的Cd和Pb含量在间作条件下分别比单作高12.6%和低9.04%。蚕豆与小花南芥间作条件下对Cd的富集系数比单作高,而对Pb的富集系数间作和单作没有差异。蚕豆与小花南芥对Cd和Pb的转运系数,单作与间作条件下均没有差异。蚕豆对Cd和Pb的净化效率,间作的均大于单做,小花南芥的净化效率单作与间作没有差异。因此,蚕豆花蕾期Cd,Pb含量最低,成熟期Cd,Pb含量最高,均是间作高于单作;小花南芥在120 d时Cd,Pb含量最高,Cd含量间作高于单作,Pb含量低于单作。研究表明富集植物小花南芥与蚕豆间作修复铅锌矿区周边农田土壤,具有一定的修复效率。

氮肥对小花南芥生理和Pb、Zn累积特征的影响

采用盆栽试验方法,在模拟Pb和Zn胁迫(1000mg·kg-1)条件下,研究不同用量的氮肥(0、0.1、0.3g·kg-1和0.5g·kg-1)处理对小花南芥(Arabis alpinal var.parviflora Franch)生长、土壤pH值、土壤Pb和Zn的不同形态以及小花南芥的生物量、叶绿素、脯氨酸、质膜透性、Pb和Zn累积特征的影响。结果表明:施用氮肥导致土壤pH值呈下降趋势,施N导致土壤中Pb水溶态和可交换态含量从3.9%显著增加到11.5%～13.7%,Zn水溶态和可交换态含量从13.4%显著增加到19.3%～23.5%。施N处理使小花南芥叶绿素含量和生物量显著增加。低N(0.1～0.3g·kg-1)处理时,小花南芥叶片脯氨酸含量和相对电导率上升;小花南芥地上部和地下部Pb和Zn含量和累积量随着N素的施入而增加。施N(0.1～0.3g·kg-1)处理时,Pb和Zn的富集系数、转移系数均大于1。因此,适量施N(0.1g·kg-1)能促进小花南芥对土壤中Pb和Zn的吸收和提高小花南芥对Pb和Zn污染土壤的修复效率。

小花南芥与玉米间作对Pb的吸收累积特征

该研究选择Pb的超富集植物小花南芥(Arabis alpina L.)与玉米,在Pb污染土壤中进行单作、间作试验,研究小花南芥和玉米在不同种植方式下对Pb的吸收和累积特性。结果表明,小花南芥与玉米间作,显著提高了玉米的生物量,降低了小花南芥的生物量;间作提高了小花南芥根和地上部分Pb含量,由单作的762.11 mg/kg、842.10 mg/kg分别增至834.95、923.15 mg/kg,降低玉米根和地上部分Pb含量,由单作的145.80 mg/kg、90.49 mg/kg分别降低到121.42、73.55 mg/kg。与小花南芥单作相比,间作降低了土壤Pb含量。同时,因为小花南芥的作用,活化了土壤Pb,玉米与小花南芥间作土壤有效态Pb含量显著高于玉米单作土壤,更有利于提高Pb污染土壤的修复效率。

废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的分离及其铅耐性研究

采用常规、含Cd2+和含Pb2+马丁氏培养基,对云南省会泽县废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥(Arabis alpina Linn)根际真菌进行分离和鉴定,将分离的菌株接种在含不同浓度(0、0.1、1和10mmolL-1)Pb2+的马铃薯葡萄糖培养液中,比较废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的铅耐性,结果表明:从废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际共分离获得11个属的54株真菌。大于1mmolL-1的Pb2+显著抑制铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的生长;含Cd2+和含Pb2+的马丁氏培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌Pb2+的生长半数抑制浓度(EC50)平均值和最大值均明显大于非矿区,铅锌矿区小花南芥根际真菌对Pb2+的耐性强于非矿区。

不同互作方式对小花南芥和蚕豆Pb累积的效应分析

【目的】本研究探讨不同程度的根系互作方式对小花南芥和蚕豆生长、吸收和累积Pb的影响以及小花南芥和蚕豆根际不同互作方式效应分析。【方法】采用原子吸收分光光度法测量土壤和植株中的Pb含量,分析小花南芥和蚕豆根系采用PVC板隔开、尼龙筛布隔开、无隔板3种处理方式对植株吸收累积Pb的影响。【结果】(1)不同根系互作下,根系无隔板处理时,小花南芥和蚕豆生物量显著增加。(2)小花南芥Pb的累积量以无隔板较高,PVC板隔开较低;蚕豆Pb累积量以PVC板隔开较高,尼龙筛布隔开较低。(3)根际互作的总效应中,溶液效应占到70%左右,根系效应为30%左右。【结论】无隔板处理条件下,溶液效应(根系分泌物、根部共生菌等)是提高小花南芥Pb累积量,降低蚕豆Pb的累积量的主要原因。

铅胁迫下小花南芥与玉米间作对根系分泌物有机酸的影响

为了揭示Pb胁迫对间作和单作的超累积植物和作物根系分泌低分子有机酸的影响,研究设置400 mg·L^-1 Pb胁迫,采用水培曝气法试验,以玉米和小花南芥单作为对照处理,研究Pb胁迫下玉米和小花南芥间作对植物根系形态、根系分泌有机酸及Pb吸收的影响。结果表明：与单作相比,间作小花南芥情况下,玉米根系分泌物检测到乳酸;玉米分根条数、根表面积和根密度与单作相比分别增加60%、15%和42%,地下部和地上部干重生物量分别增加108%和75%,玉米地下部Pb含量下降44%;与单作相比,间作玉米条件下,小花南芥根系分泌物检测到乙酸和乳酸,小花南芥根系分泌物量与单作相比增加103%-1 700%,小花南芥地下部和地上部Pb累积量分别比单作增加49%和75%,转运系数增加22%。相关分析结果表明,单作小花南芥只有地上部Pb累积量与草酸显著相关,而间作小花南芥地下部和地上部Pb累积量与草酸、柠檬酸和苹果酸显著相关。研究表明超富集植物小花南芥与玉米间作体系,根系分泌的有机酸改变了Pb在小花南芥和玉米体内的累积特征,促进超累积植物小花南芥累积Pb,减少农作物玉米植株体内Pb含量。Pb胁迫下超累积植物小花南芥与玉米间作是一种可行的修复模式。

铅胁迫下添加硫对小花南芥土壤微生物数量及植株铅累积特性的影响

为探明在铅胁迫下,外源添加不同硫浓度是否会影响小花南芥(Arabis alpina L. var.parviflora Franch)土壤微生物数量及植株铅累积特性,采用盆栽试验种植野生小花南芥,通过测定土壤pH、S、Pb含量,土壤微生物数量以及植株铅含量,揭示铅胁迫下,外源添加不同硫浓度对超富集植物小花南芥土壤微生物数量及植株铅累积特性的影响。结果表明:铅胁迫下,外源添加不同硫浓度(1)使土壤pH从6.87下降到6.17;(2)对土壤Pb含量有极显著影响,土壤铅含量可达2 100.22 mg/kg;(3)对细菌、真菌、放线菌无显著影响;(4)显著增加了地上部和地下部对铅的吸收,其中,地上部铅含量可达2 524.01 mg/kg,地下部铅含量可达1 672.94 mg/kg,富集系数、转运系数和转运量系数最高分别可达4.04、1.73和9.84。研究发现,铅胁迫下,外源添加不同硫浓度可促进小花南芥对铅的吸收,土壤中微生物的数量也发生变化。

表面活性剂对小花南芥(Arabis alpina L.var.parviflora Franch)累积铅锌的促进作用

研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、鼠李糖脂(rhamnolipids)和皂角苷(saponins)等不同离子类型的表面活性剂对矿渣中重金属Pb和Zn的解吸效果,并采用盆栽实验研究了上述3种表面活性剂对Pb和Zn超富集植物小花南芥(Arabis alpina L.var.parviflora Franch)的生物量、吸收和富集重金属的影响。结果表明:3种表面活性剂对Pb的解吸效率是鼠李糖脂>皂角苷>CTAB,对Zn的解吸效率随处理质量浓度增加而增加,解吸率介于2.84%～10.84%之间;3种表面活性剂都能促进小花南芥叶长、根长、冠幅、地上部生物量及地下部生物量增加,与对照相比增加了1.06～1.92倍,除了表面活性剂CTAB处理质量浓度为7.5g.L-1时,小花南芥叶长、冠幅、根长及地下部和地上部生物量都下降,分别为对照的0.61～0.88倍。添加三种表面活性剂都能显著促进小花南芥地下部和地上部累积Pb和Zn,并且位移系数和富集系数都大于1。这说明3种表面活性剂对小花南芥修复重金属铅和锌污染的土壤有促进作用。

铅胁迫下小花南芥和玉米间作体系对植物生理的影响

探讨低累积玉米品种与超累积植物小花南芥间作体系对铅污染的生理响应机制。以陶粒为培养基质,研究铅(400 mg/kg)胁迫对玉米和小花南芥间作体系的植株生物量、抗氧化酶活性、丙二醛及铅含量的影响。结果表明:间作体系下,玉米叶的生物量比单作显著增加24.5%,小花南芥根、茎和叶的生物量显著增加16.3%、32.8%和29.8%;与单作相比,间作玉米根和叶丙二醛含量显著下降42.58%和74.06%,间作小花南芥根和茎丙二醛含量显著下降61.98%和56.64%;间作玉米叶的SOD、POD和CAT活性比单作显著增加49.15%、113.98%和63.98%,小花南芥增加40.14%、73.96%和73.72%;间作玉米根的铅含量显著增加77.29%,转运系数下降47.27%;小花南芥地上部和地下部铅含量显著增加49.57%和48.64%。综上所述,间作体系促进了小花南芥地上部和地下部铅的含量,抑制铅在玉米体内的转移,玉米和小花南芥根和叶中抗氧化酶活性提高来减轻铅的毒害作用。

硫营养对小花南芥(Arabis alpinal Var.parviflora Franch)累积铅锌的影响研究

采用盆栽试验方法,研究了硫营养对Pb/Zn富集植物--小花南芥（Arabis alpinal Var.parviflora Franch）生长和铅锌累积能力的影响。结果表明：小花南芥地上部生物量随硫营养质量分数的增加而显著增加,增幅为49.5%~118.6%;64mg·kg^-1硫营养处理,小花南芥植株地下部生物量增加114.5%;硫营养促进小花南芥对铅的累积,植株地上部铅累积量增加1.74-2.92倍,地下部增加2.01-3.86倍;8mg·kg^-1和24mg·kg^-1硫营养处理促进小花南芥对锌的累积。试验揭示适当的硫营养能促进小花南芥生长和对铅锌的累积。

小花南芥根(Arabis alpinal var.parviflora Franch)对铅锌吸收的药理学研究

以药理学的方法进行水培试验,研究小花南芥根对铅锌的吸收机理。结果表明:小花南芥在50μmol/L的解偶联剂DNP处理12h、24h和36h后与对照相比根中铅的浓度分别增加了4.4倍,7.1倍和1.7倍,ATP酶抑制剂Na3VO4作用下,则下降了0.64倍,0.76倍和0.69倍;而小花南芥在50μmol/L的解偶联剂DNP处理24h和36h后与对照相比根中锌的浓度分别下降了8.8%和5.4%,ATP酶抑制剂Na3VO4处理对小花南芥根吸收锌不产生影响。钾离子通道抑制剂TEA处理,小花南芥根吸收铅受到明显的抑制作用,不同处理与对照相比下降范围在0.51～0.82倍之间,钙离子通道抑制剂LaCl3处理,下降范围在0.50～0.97倍之间,而小花南芥根吸收锌在TEA处理12h和24h后与对照相比下降了0.94倍和0.58倍,LaCl3处理24h和36h后与对照相比下降了6.6%倍和9.4%。从上述分析知,能量代谢和离子通道抑制剂对于小花南芥根部铅的吸收产生的影响大于锌的吸收。

野生小花南芥体内AsA-GSH循环对土壤Cd、Pb胁迫的响应

为探讨植物在重金属胁迫下的防御机制,通过野外调查的方法,分析了云南省会泽县铅锌矿区三个采样区野生小花南芥(Arabisalpina L.var.parviflora Franch)体内抗坏血酸-谷胱甘肽(Ascorbate-glutathione,AsA-GSH)循环对土壤Cd、Pb胁迫的响应。结果表明:驰宏区、小马坪、三多多三个采样点的土壤Cd、Pb含量存在差异,驰宏区采样点土壤的Cd、Pb含量显著高于小马坪和三多多采样点,同时驰宏区小花南芥根长、根表面积、根体积和株高均较高。驰宏区采样点野生小花南芥的丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、过氧化氢(H2O2)、抗坏血酸(Ascorbicacid,AsA)和还原型谷胱甘肽(Reducedglutathione,GSH)含量显著高于小马坪。小花南芥根和叶中抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbateperoxidase,APX)和谷胱甘肽转硫酶(GlutathioneS-transferase,GST)活性随土壤Cd、Pb含量的升高而显著提高;驰宏区野生小花南芥根部的谷胱甘肽还原酶(Glutathionereductase,GR)和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathioneperoxidase,GPX)活性显著低于小马坪。综上所述,在土壤Cd、Pb污染条件下,野生小花南芥通过体内AsA-GSH循环保持较强的抗氧化物质再生能力,增强对Cd、Pb的耐性。

铅锌矿区重金属胁迫对野生小花南芥根系特征的影响

为云南会泽铅锌矿区重金属污染土壤治理与植被恢复提供科学依据,通过分析野生小花南芥地下部生物量、根系长度、根系表面积、根系体积和投影面积等根系指标研究重金属胁迫对野生小花南芥的根系特征的影响。结果表明:矿区内不同位置野生小花南芥地上部与地下部的生物量(以干重计)以及根冠比较低,指标保持相对稳定,各样点间差异性不显著,生长情况大致相同;野生小花南芥的根系长度、表面积、体积及投影面积在各径级(根径,mm)分布存在差异,其中,径级04.5的占比较大。

Cd对小花南芥真菌根际pH影响的研究

研究不同浓度的Cd对铅锌矿区和非矿区重金属超累积植物——小花南芥真菌根际pH的影响,以便更有效地减轻重金属污染。

云南会泽废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的耐镉性

采用常规、含Cd^(2+)和含Pb^(2+)的马丁氏培养基,对云南省会泽县废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥(Arabisalpine)根际真菌进行分离,将分离的菌株接种到含不同浓度(0、0.05、0.5、5mmolL^(-1))Cd^(2+)的马铃薯葡萄糖培养液中,比较废弃铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的镉耐性.结果表明:Cd^(2+)显著抑制铅锌矿区和非矿区小花南芥根际真菌的生长;常规、含Cd^(2+)和含Pb^(2+)的马丁氏培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌Cd^(2+)的生长半数抑制浓度(EC50值)平均值和最大值均明显大于非矿区,表明铅锌矿区小花南芥根际真菌对Cd^(2+)的耐性强于非矿区;3种培养基分离的真菌中,含Cd^(2+)培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌对Cd^(2+)的耐性最强.