香根草和鹅观草对Cu、Pb、Zn及其复合重金属的耐性研究

采用根伸长实验研究了香根草和鹅观草对重金属的耐性随着溶度的升高,耐性指数下降,当香根草和鹅观草受Cu2+、Pb2+、Zn2+单一污染时,三元素的危害作用依次为Cu2+>Pb2+>Zn2+;在Cu、Pb、Zn混合溶液中,其两种植物耐性指数的大小及变化与单一元素Cu溶液最为相似,Cu在溶液中起到主导因子作用;香根草与鹅观草相比,不论是受Cu、Pb、Zn单一污染还是三者的复合污染,香根草比鹅观草都具有较强抵制重金属的胁迫能力,其耐性指数大都大于0 5。因此香根草具有对重金属较强的耐性,在重金属污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料。

6种植物对Pb的吸收与耐性研究

为了选择和筛选重金属Pb的耐性与富集植物 ,在温室砂培盆栽条件下对铅锌尾矿区附近生长的 6种植物 (山野豌豆 (ViciaamoenaFisch)、草木樨 (MelilotussuavenaLedeb)、披碱草 (ElymusdahuricusTurca)、酸模 (Rumexace tosa)、紫苜蓿 (Medicagosativa)和羽叶鬼针草 (BidensmaximowiczianaOett) )体内Pb的含量与分布、重金属Pb的迁移总量、根系的耐性指数做了研究 ;拟定了 6种植物对Pb的耐性临界值。Pb设了 6个浓度梯度 (10 0、2 0 0、40 0、80 0、10 0 0、15 0 0mg·L-1) ,研究结果表明 :1)随着Pb离子浓度的增高 ,羽叶鬼针草、酸模茎叶和根系含Pb量也增高 ,在 15 0 0mg·L-1浓度下含Pb量达最大值 ,而其它 4种植物体内Pb的含量先增加后降低 ;2 )随着Pb处理浓度的增加 ,羽叶鬼针草地上部迁移总量在Pb处理浓度为 5时高达 11.2 9mg ,酸模在Pb处理浓度为 6时地上部迁移总量为 9.17mg;3)羽叶鬼针草和酸模的根系耐性指数较高 ,分别为 1.6 3(Pb处理浓度为 1时 )、1.42 (Pb处理浓度为 2时 ) ,其它 4种植物的根系耐性指数在 1.0左右。结论 :羽叶鬼针草和酸模能够富集重金属Pb ,对Pb有很好的耐性 。

水稻镉耐性差异及镉低积累种质资源的筛选

比较水稻亲本材料的镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safe cultivars,CSCs)的培育提供遗传材料。以收集的具有明显遗传差异的145种水稻亲本材料为研究对象,通过水培试验,研究水稻植株生长性状和镉积累特征,比较不同材料的镉耐性和镉积累差异,并以耐性指数和镉含量为指标,筛选镉低积累种质资源。结果表明:(1)在镉胁迫条件下,水稻生物量和株高受到不同程度的抑制,根长和根冠比呈不同程度增加。(2)恢复系各材料间镉含量和积累量最大值分别为最小值的2.79倍和6.45倍,保持系各材料间镉含量和积累量最大值分别为最小值的2.00倍和2.98倍。(3)根据耐性指数差异将恢复系和保持系各分成耐性不同的5类,并将耐性较强材料进行镉积累差异分类,得到恢复系镉低积累种质资源13种,分别是"MR183"、"MR86"、"R047"、"R364"、"泸恢602"、"泸恢615"、"泸恢17"、"GR548/M63//527_2"、"R18"、"成恢838"、"GR548/M63//M63_5"、"GRL17/IRBN95-199_3"和"GRL17/ATTP//L17_3";保持系镉低积累种质资源2种,分别是"玉香B"和"D62B"。(4)镉耐性较强材料中,高积累材料的镉含量和镉积累量表现为恢复系中分别为低积累材料的1.97倍和2.03倍,保持系中分别为低积累材料的1.43倍和1.40倍;镉含量和镉积累量在两系的低积累材料间无明显差异。筛选镉低积累材料培育镉安全品种将成为解决镉安全威胁的关键。

小白菜镉耐性形成的生理生化机理研究

以50μmol/L Cd胁迫培养13个品种的小白菜,通过形态指标和生理生化指标的测定,探讨其Cd耐性形成的生理生化应答机制。结果表明:Cd胁迫下,供试材料生长和生理生化代谢均不同程度受到抑制,但与其茎叶Cd累积量无直接关系,且不同品种小白菜对Cd耐性不同。对供试材料Cd耐性指数(Tolerance index,TI)分析表明,基于植株干物质累积的耐性指数(TI-P)与基于茎叶生长的耐性指数(TI-S)极显著相关(R2=0.686),而前者与基于根系生长的耐性指数(TI-R)的显著相关(R2=0.349)。可见,以基于茎叶生长的耐性指数比基于根系生长的更能反映小白菜的Cd耐性。Cd胁迫条件下,供试材料体内脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量以及抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性都有不同程度的提高。Cd胁迫下,各品种叶片脯氨酸增量、SOD活性增量均与供试小白菜Cd耐性正相关,二者可作为供试材料Cd耐性的生化指标。

铅胁迫对金盏银盘的生长及其根系耐性的影响

通过水培模拟试验，在不同质量浓度（5、10、20、50、100mg·L^-1）铅（Pb）处理下，研究沼生药用植物金盏银盘（Bidensbiternata）地上部与根系生物量、根系长度和根活力、根系的耐性指数、体内Pb的质量分数与分布。结果表明：Pb处理质量浓度≤20mg·L^-1时，对金盏银盘生长有促进作用。随着Pb处理质量浓度的升高，生物量和根长开始下降，当Pb处理质量浓度达100mg·L^-1时，其生物量和根长均极显著降低（P〈0．01）。各质量浓度处理下的金盏银盘根系活力均低于对照，且都随着处理时间的延长而降低.随着Pb处理质量浓度的升高，金盏银盘体内各部位Pb质量分数基本表现为先升高后降低，其中叶和茎的Pb质量分数在Pb处理质量浓度为20mg·L^-1时达到最大；而根系在Ph处理质量浓度为10n培·L^-1时Pb质量分数最大，对铅的积累显著，质量分数高达2080．89mg·kg^-1。在Ph处理同质量浓度下，Pb在各部位的质量分数由大到小的顺序是根系、茎、叶。各处理质量浓度下的转移系数均小于0．1。在Pb处理质量浓度为10～20mg·L^-1时，金盏银盘的根系耐性指数大于1．0；随着Ph处理质量浓度的增加，根系耐性指数降低。

铜、水分胁迫下金属型植物海洲香薷耐性和生长变化

金属型植物生长土壤重金属含量高,保水性和持水能力差,易造成重金属和干旱双重胁迫。据此,本项目选用污染区(CS)、非污染区海洲香薷(NCS)为试材,以水培方法构成Cu、水分胁迫,研究金属型植物的耐性和生物量的变化。结果表明,Cu、水分胁迫以及"Cu+水分胁迫"处理6 d和14 d后,NCS的根耐性指数(TI)均明显下降,但是CS的TI仅在水分胁迫以及"Cu+水分胁迫"处理14 d明显下降。幼苗处理14 d后,NCS的生长受到Cu、水分胁迫以及"Cu+水分胁迫"的明显抑制,CS的生长受到水分胁迫和"Cu+水分胁迫"的明显抑制,但是NCS的生长抑制作用更为明显。此外,20μMCu对CS生长无明显影响。综之,CS耐Cu胁迫,耐短期干旱,耐"Cu+短期干旱"复合胁迫,但是NCS对这3种形式胁迫均比较敏感。实验结果可为矿山生态恢复及其它污染土壤植物修复提供科学依据。

香根草和香茅草对铜、锌的耐性研究

通过香根草和香茅草的水溶液培养,研究不同浓度的铜和锌对香根草、香茅草的生理和生态的影响。结果表明:香根草对重金属铜和锌的耐性指数大于香茅草的耐性指数,香根草和香茅草对锌的耐受能力比对铜的耐受能力要强,富集的重金属主要部位是根部。

锌胁迫对重金属富集植物黑麦草养分吸收和锌积累的影响

采用土培根袋试验研究了锌胁迫对重金属富积累植物黑麦草4个品种生长,N、P、K养分及Zn吸收积累的影响.结果表明,Zn在一定范围内(0～520 mg/kg)促进了黑麦草生长,RTI(根系耐性指数)≥1.0 (0～520 mg/kg Zn2+).在Zn2+≤260 mg/kg(根系)或Zn2+≤520 mg/kg(地上部)时,黑麦草吸收N、P、K并未受到抑制.植株地上部和根系最大N、P、K含量大多出现在生物量最大或次高的260,520 mg/kg Zn2+处理中.黑麦草植株Zn含量随Zn胁迫的增加而增加,以泰德植株Zn含量和对Zn的转运率最高(其植株Zn地上部最大含量为583.9 mg/kg DW,加Zn处理的S/R>1).

镉胁迫对吊兰生长与土壤酶活性的影响

选用观赏植物吊兰进行盆栽试验,研究了吊兰对Cd的耐性、高浓度Cd胁迫对土壤酶活性以及土壤有效态Cd含量的影响.结果表明,随着Cd浓度的不断提高,脲酶活性显著下降.过氧化氢酶和蔗糖酶活性在Cd浓度为10 mg.kg-1的时候均达到了顶峰,而土壤磷酸酶活性则在Cd浓度为50 mg.kg-1的时候最大.4种土壤酶对重金属的敏感顺序为:脲酶>磷酸酶>蔗糖酶>过氧化氢酶.吊兰对Cd具有很强的耐性,在1500 mg.kg-1Cd胁迫浓度范围内,吊兰对Cd的耐性指数均大于50%.土壤有效态Cd与土壤Cd添加量和土壤酶活性呈显著相关性,可将土壤有效态Cd含量和土壤酶活性这两类指标作为镉污染土壤的评价指标.

黑麦草分泌有机酸的生物特性对铅污染修复的影响

为了揭示根系分泌有机酸对植物修复效果的影响,该文采用液培试验研究根系分泌有机酸对黑麦草生理特性及重金属Pb2+吸收转移的影响。结果表明,黑麦草根系分泌有机酸为草酸、酒石酸、苹果酸、冰乙酸和柠檬酸。0.1～1mmol/L的丙二酸和2～3mmol/L冰乙酸有利于黑麦草地上和根系干质量的增加。0.1mmol/L的酒石酸、0.5～1mmol/L的丙二酸、2～3mmol/L的冰乙酸促进耐性指数的增加。1～3mmol/L的丙二酸,酒石酸对地上部分Pb2+质量浓度起促进作用,1～3mmol/L的冰乙酸有利于黑麦草生物量的增加,同时也有利于根系重金属Pb2+质量浓度的增加。该研究可为重金属污染的植物修复技术提供参考。

水稻耐光氧化特性的QTL定位

利用由127个株系组成的来源于籼稻品种窄叶青8号和粳稻品种京系17的加倍单倍体群体,以耐性指数和敏感性指数为指标,采用QTL Mapper 1.6统计软件进行水稻耐光氧化反应特性的QTL定位和上位性分析,共检测到控制耐性指数的1个加性效应QTL,位于第3染色体上;控制敏感性指数的加性效应QTL5个,分别位于第1、1、6、8和9染色体上。还检测到3对影响耐性指数的加性×加性上位性互作效应QTL和5对敏感性指数的上位性QTL。还对41个水稻材料进行了光氧化实验筛选。

两个不同来源的齿果酸模种群对铜吸收与抗性差异

不同浓度的Cu2+处理下,在实验室内对种子分别来源于污染区与非污染区的齿果酸模进行了比较研究。结果显示,来源于污染区的齿果酸模种群根长、生物量受铜的抑制作用均小于非污染区种群,且在相同浓度条件下,污染区种群地上部分的铜含量均低于非污染区种群。这表明来源于污染区的齿果酸模对铜的抗性比非污染区齿果酸模强,而其根对铜的滞留作用对它耐受铜污染起重要作用。

外源重金属对杏鲍菇生长发育的影响研究

杏鲍菇是中国等亚洲国家广泛栽培的一种食用菌,培养基中重金属影响杏鲍菇的生长和品质。采用常规袋栽培技术,通过对杏鲍菇栽培过程中添加不同水平Pb、As、Hg和Cd,研究了其毒害效应、耐受性以及对生长发育、产量的影响。结果表明,在试验设置的浓度范围内,外源添加Pb、Hg、Cd的处理对杏鲍菇菌丝生长均产生抑制作用,菌丝生长速度最低值分别比空白对照降低了24.0%、31.0%、18.7%;但浓度为5～50mg.kg-1的As可能会促进菌丝生长,且添加As的处理促进杏鲍菇提早出菇。杏鲍菇对4种重金属的耐性指数排列顺序为As>Cd>Pb>Hg。添加一定浓度的重金属可导致杏鲍菇细胞变形、细胞壁溶解,且细胞质中形成大量黑色颗粒状结晶异物。因此,在杏鲍菇栽培中应控制其培养料中的重金属含量。

低温弱光对黄瓜幼苗生长发育的影响

以18份黄瓜高代自交系为试材,研究了10℃低温避光发芽试验及幼苗进行低温弱光处理(昼/夜,12℃/8℃;80μmol·m-2·s-1)对种子的发芽特性和幼苗的耐低温弱光特性的影响。通过调查黄瓜幼苗低温弱光耐性指数筛选出耐性品系M22、Ma1、M32、M11和不耐低温弱光品系M44、M36、M14。同时调查耐性不同品系的发芽特性、叶面积、株高、节数、茎粗、干物质重等指标。结果表明:黄瓜耐性指数与株高、发芽率、茎粗、干物质重等形态学性状显著相关,株高与干物质重与耐性指数关系最紧密,受低温弱光性影响最强。试验表明,可以耐低温指数为主,结合低温发芽能力与苗期生长量进行低温弱光耐性筛选。

长江中下游麦区小麦地方品种幼苗耐镉性的差异

为了明确不同小麦地方品种耐镉(Cd)性的差异,采用水培方法,测定了长江中下游麦区32个小麦地方品种的苗期生长指标、叶绿素含量、荧光参数和光合参数,并对参试品种的Cd耐性进行了比较和聚类分析。结果表明,32个小麦地方品种镉耐性指数变异系数为10.4%～49.4%,耐Cd性差异较大。根据耐性指数可将参试品种分成耐镉型(7个)、较耐镉型(4个)、中间型(6个)、镉较敏感型(8个)、镉敏感型(7个)5组。

不同品种杞柳对高锌胁迫的忍耐与积累研究

采用营养液培养实验方法,研究了高浓度Zn对3个杞柳品种"微山湖"、"大红头"、"一枝笔"生长、耐性及Zn吸收积累的影响。结果表明,Zn对杞柳生长的影响与品种、植物部位以及介质中Zn浓度有关,低Zn(100μmol·L-1)、高Zn(1000μmol·L-1)均不同程度降低了3个杞柳品种的生长参数,低Zn显著减少了"微山湖"、"大红头"的根长及"大红头"根生物量,高Zn显著降低了3个品种株高、根长、生物量等生长参数;3个品种对Zn吸收与积累存在一定差异,地上部Zn含量随介质中Zn浓度升高而降低,根系中Zn含量随Zn浓度升高而增加,Zn在根中含量高于地上部,低Zn时3个品种地上部Zn含量为1477.58～1583.19μg·g-1,平均1530.29μg·g-1;位移系数(TF)随Zn浓度升高而降低,低Zn时"微山湖"、"一枝笔"位移系数高于"大红头"而接近1;迁移总量随Zn处理浓度增加而降低,3个品种迁移总量为2332.58～3871.41μg,平均3266.27μg,迁移总量比大于1;耐性指数(TI)随营养液中Zn浓度增加而降低,低Zn时3个品种耐性指数均大于0.5。以上结果表明,高Zn严重干扰了3个杞柳品种的生长,3个品种对低Zn有较强的耐性及积累能力,显示出具有修复≤100μmol·L-1Zn潜力。

不同品种小麦幼苗耐镉差异

为比较不同品种小麦幼苗耐镉性生物学差异及幼苗不同器官镉吸收和积累情况,采用水培方法对13个小麦常见品种进行培育,研究100μmol/L镉胁迫下不同品种小麦幼苗的生长情况、不同器官镉累积量与镉转移系数和13个小麦品种对镉的耐性指数。结果表明:相同镉浓度下,镉胁迫对小麦幼苗生长的影响随时间的增长而加大,相比对照组镉处理后小麦生长缓慢,根长变短,叶片黄化有黄褐色斑点,鲜质量和干质量减小;不同小麦品种间镉转移系数差距较大,与根系耐性指数没有表现出相关性,因此镉转移系数可能不是筛选耐镉型小麦品种的参考依据;13个小麦品种耐镉指数变异系数为1.98%~15.98%,对不同小麦品种的镉耐性分析结果与根系耐性指数基本一致,可作为耐镉型小麦品种的筛选依据。根据相对叶长和相对根长的耐镉指数可将13个试验品种分为耐镉型(3个)、较耐镉型(4个)、镉较敏感型(2个)、镉敏感型(4个)。

钾高效玉米遗传规律的研究

利用筛选得到的钾高效玉米自交系,以耐性指数为指标,进行钾效率的数量遗传学分析。结果表明:钾效率性状受多基因控制,存在加性、显性和互作现象,极耐与中等耐性基因型的遗传差异以负显性和加显互作为主;极耐与不耐基因型间所有效应均存在,而且有显性的正向互作现象;负显性效应和加性互作是钾低效的主要原因。

有机肥料对重金属镉在土壤-小萝卜体系中的迁移及对小萝卜生长的影响研究

采用盆栽培养方法,研究了施加自制有机肥料对小萝卜在不同质量分数镉污染的土壤中生长的影响,分析了重金属镉在土壤-小萝卜体系中的迁移特征.对各组小萝卜生物量的分析表明,在镉污染的情况下,肥料的使用促进了小萝卜根对镉的吸收;当镉质量分数为40mg/kg时,小萝卜根对镉的吸收与空白对照组相比增加了209.6%;镉对小萝卜根生长的抑制作用随着肥料质量分数的增加没有显著变化.镉污染对小萝卜地上部分的影响并不显著,肥料的施加促进了小萝卜地上部分的生长,当肥料的质量分数为3g/kg时,促进作用最为明显.小萝卜的根系耐性指数(RTI)和迁移系数(TF)的分析结果表明:小萝卜的根部受镉污染的影响比较大,其根部与镉接触后大部分镉保留于根部而未进行迁移.对小萝卜地上部分和地下部分含镉量以及各层土壤中含镉量的测定结果表明:地下部分(根部)含镉量显著高于地上部分,根的长度和吸收位置影响土壤中镉的分布.

水培条件下不同普通白菜品种镉铅累积和转运差异

采用水培方式,以南方地区常规种植的17个普通白菜品种为试材,在单一镉胁迫、单一铅胁迫和镉铅复合胁迫3种处理下分析不同品种的生物量、耐性指数、植株中镉铅含量以及转运系数差异,探讨镉与铅在普通白菜植株中含量、累积量之间的相互作用关系。结果表明:大部分普通白菜品种的生长受到镉、铅单一胁迫抑制,而镉铅复合胁迫在不同程度上缓解了其生长抑制作用。17个普通白菜品种地上部镉、铅含量存在明显差异。在单一镉胁迫下,17个普通白菜品种地上部镉含量范围为103.4~183.0 mg·kg^(-1),根系向地上部的镉转运系数为0.104~0.295,镉铅复合胁迫下地上部镉含量为69.4~142.1 mg·kg^(-1),镉转运系数为0.104~0.222;在单一铅胁迫下,17个普通白菜品种地上部铅含量范围为21.64~75.19 mg·kg^(-1),根系向地上部的铅转运系数为0.057~0.283,镉铅复合胁迫下地上部铅含量为12.66~31.91 mg·kg^(-1),铅转运系数为0.027~0.187。镉、铅在普通白菜植株中主要累积部位为根系,且根系对铅的固定能力高于镉。与镉、铅单一胁迫相比,镉铅复合胁迫下的大部分普通白菜品种地上部镉、铅含量显著降低,表明普通白菜对镉铅吸收、转运可能具有竞争拮抗作用。在单一铅胁迫和镉铅复合胁迫下,正旺达88小白菜、中蔬快菜1号、圣翠快菜地上部铅含量较低,属于铅低积累品种,在重金属污染农田中种植铅超标风险相对较低。