棉花SOD基因家族生物信息学分析

研究基于镉胁迫下棉花幼苗根系的转录组测序数据,鉴定获得16个棉花SOD基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明:16个棉花SOD基因编码的蛋白长度为127~333 aa,相对分子质量为13048.69~35974.31 Da,等电点为4.43~8.50,均为非分泌蛋白,且都无跨膜结构特征,表现为亲水性;其中75%属于酸性蛋白,69%属于稳定蛋白;大部分亚细胞定位在叶绿体;16个棉花SOD可分为Fe-SOD、Mn-SOD和Cu/Zn-SOD 3个亚家族,3个亚家族均含有各自的保守基序,其中Fe-SOD和Mn-SOD亚家族亲缘关系较近,推测两者功能更相似。棉花SOD家族基因的鉴定、分析对棉花SOD基因功能及镉响应机制研究具有借鉴意义,可为筛选耐镉棉花品种提供基因资源。

陆地棉耐镉胁迫的遗传与QTL定位分析

【目的】棉花是1种较耐重金属镉的作物,培育与种植耐镉胁迫棉花品种对于镉污染土壤的修复具有重要意义。本文旨在研究陆地棉耐镉性的遗传并对相关数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)进行定位分析。【方法】以陆地棉种质HS46和MARCABUCAG8US-1-88为亲本构建的188个重组自交系(recombinant inbred line, RIL)为材料,调查RIL群体在镉胁迫条件下的发芽率、发芽势,以及苗期叶片的叶绿素含量、株高和干/鲜物质质量等表型数据,并计算各家系的镉胁迫系数;采用完备区间作图法对RIL群体的各性状的镉胁迫系数及镉胁迫综合系数进行QTL定位和遗传分析。【结果】MARCABUCAG8US-1-88为耐镉材料,HS46则为镉敏感材料,188个RIL家系的耐镉性相关性状基本服从正态分布,包含强耐镉型材料23份、耐镉型材料49份、中等耐镉型材料67份、镉敏感型材料49份。连锁分析共鉴定到28个与镉胁迫系数相关的QTL,分布于14条染色体上,单个位点解释1.58%~8.41%的表型变异,其中根鲜物质质量镉胁迫系数位点qRFW-13-1在2个环境下均被检测到,分别解释7.66%和7.71%的表型变异。【结论】棉花耐镉性为多基因控制的数量遗传,受环境影响较大,定位到的耐镉QTL qRFW-13-1为稳定QTL,该结果对于棉花耐镉分子育种具有一定的应用价值。

重金属镉胁迫下棉花纤维品质和棉籽油质量的变化及评价

为探究Cd污染对棉花纤维品质和棉籽油质量的影响,明晰棉花产物质量变化规律,本试验以棉花品种中棉所65为材料,设置6个土壤有效Cd含量[0.97 mg·kg^(-1)(Cd1)、11.21 mg·kg^(-1)(Cd11)、14.26 mg·kg^(-1)(Cd14)、23.30 mg·kg^(-1)(Cd23)、49.36 mg·kg^(-1)(Cd49)和77.11 mg·kg^(-1)(Cd77)],测定不同含量Cd胁迫下棉花叶片SPAD值、净光合速率、各个器官的Cd含量、部分农艺性状、纤维品质及棉籽油质量,评价棉花纤维和棉籽油中Cd含量。试验结果显示:Cd胁迫对棉花株高影响差异显著。Cd11处理棉花总生物量较Cd1处理显著增加,而Cd23处理棉花总生物量显著下降。棉花富集Cd的主要器官为叶柄、茎和根,且不同含量土壤Cd污染环境下棉花不同器官对Cd的富集能力存在差异。随着Cd含量的增加,棉花纤维上半部平均长度、整齐度指数、纤维伸长率和纺纱均匀性指数显著降低,而断裂比强度和马克隆值变化不显著。在Cd49和Cd77处理条件下,棉花纤维中Cd含量超过GB/T 18885—2020规定的总Cd含量,棉花纤维使用存在风险。棉籽油中未检测到Cd,Cd胁迫对棉籽油的过氧化值影响不显著。随着Cd离子含量增加,棉籽出油率先上升后下降,棉籽油的酸价增加,导致棉籽油质量下降。研究表明,棉花具有优异的Cd耐受性及Cd累积能力,Cd胁迫显著降低了棉花纤维上半部分平均长度、整齐度指数、纤维伸长率和纺纱均匀性指数,降低了棉籽油出油率,增加了棉籽油酸价。

3个陆地棉种质(系)重金属镉的积累、转运和富集特性分析

以2个转基因陆地棉种质系(ZD-90和SGK3)和陆地棉标准系TM-1为材料,于2009-2010年进行盆栽试验,对镉胁迫下棉花植株不同器官镉的累积、转运和富集特性进行了研究。结果表明,3个棉花种质(系)不同器官镉的累积量随镉胁迫浓度的增加而增加,其中纤维中镉累积量最低,叶柄中镉累积量最高;营养器官镉累积量远高于种子和纤维。各器官累积镉能力的顺序为:纤维<种仁<棉子壳<根<叶片<茎秆<铃壳<叶柄。3个棉花种质(系)各器官的镉转运能力和富集系数与镉累积能力顺序一致,但品种间有显著差异,SGK3和ZD-90的镉累积能力和镉富集系数高于TM-1。棉花具有较强的吸收、转运和聚集重金属镉的能力,体内存在较好的镉运输机制,具备作为超富集植物的基本特征,可以作为超富集植物来治理土壤镉污染。

镉、铅、锌单一和复合污染对棉花中重金属富集的影响

采用桶栽试验,研究了土壤镉、铅、锌单元素污染和土壤镉、铅、锌复合污染条件下镉、铅、锌在棉花各器官内的富集规律.结果表明:1)土壤镉污染条件下,棉花根、茎、叶、棉絮的镉含量随着土壤镉质量分数的增加呈现显著增加的趋势.当土壤镉质量分数较低时,镉主要富集在棉花的茎、叶中,随着土壤镉质量分数的增加,镉则主要富集在棉花的叶片和根中.2)土壤铅污染条件下,棉花各部位铅含量随着土壤铅含量的增加而显著增加.铅在棉花体内的分布规律为:土壤铅质量分数小于800 mg·kg-1时,棉花叶片和茎的铅含量较高.土壤铅质量分数大于1 200 mg·kg-1时,棉花根和叶片的铅含量较高;各处理中棉絮的铅含量最低.3)土壤锌污染条件下,棉花各部位锌含量随着土壤锌污染质量分数的增加而显著增加.土壤锌质量分数小于100 mg·kg-1时,棉花叶片和茎的锌含量较高.土壤锌质量分数大于400 mg·kg-1时,锌则主要富集在棉花的叶片和根中.各处理中棉絮的锌含量最低.4)土壤镉、铅、锌复合污染处理中,棉花根、茎、叶中的镉含量随着土壤镉含量的增加,呈现先增加后减少的趋势.同一镉质量分数污染条件下,棉花叶片的镉含量均小于镉单一污染处理条件下棉花叶片的镉含量.棉花根、茎、叶片铅含量的最高值均显著低于单一铅污染处理.棉花叶片、棉絮的锌含量均显著低于锌单一污染处理.

镉胁迫对3个棉花品种生理生化特征及农艺性状的影响

【目的】了解棉花对镉污染土壤的修复能力以及指导耐镉棉花品种的选育工作。【方法】采用酶联免疫法对C184、湘杂棉15和湘419这3个品种在不同镉浓度胁迫下全生育期功能叶的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)过氧化氢酶(Catalase,CAT)的酶活及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的累积量进行了测定比较,同时对三者全生育期各个器官的镉含量及部分农艺性状进行了比较和分析。【结果】镉胁迫下抗氧化酶活性均受到抑制,并随着镉浓度的增加抑制作用愈明显,其中POD活性受到抑制作用最为显著;5 mg·L^(-1)镉胁迫对棉花抗氧化酶活性、MDA的累积以及农艺性状指标的影响最大。【结论】3个棉花品种中杂交种湘杂棉15较其他2个常规棉表现出更优异的镉耐受性及镉累积能力。

镉胁迫对三个棉花品种(系)产量、纤维品质和生理特性的影响

以抗草甘膦棉花种质系ZD-90和转Bt基因抗虫棉品种s GK3为材料,以陆地棉标准系TM-1为对照,研究了镉(Cd)胁迫下棉花生育期内的植株生长、产量、农艺性状、纤维品质和抗氧化酶系统活性。结果表明,低浓度Cd对棉花植株的生长发育有一定的促进作用;高浓度Cd对植株的生产发育有显著的抑制作用,植株生长量、子棉产量和皮棉产量显著降低。Cd胁迫对棉花单株铃数、铃重和单铃种子数的影响较大,而对衣分无显著影响。不同浓度Cd处理间的棉花纤维品质性状无显著差异。棉花植株体内的抗氧化化物酶(POD、SOD和CAT)活性在棉花生长发育的初期或低浓度胁迫条件下迅速升高,但随着Cd浓度的增大和胁迫时间的延长,酶活性受到抑制。植株体内累积的MDA含量则随着Cd处理浓度的增加和胁迫时间的延长呈逐渐升高趋势。3个品种比较,TM-1对Cd较敏感,ZD-90次之,s GK3受Cd胁迫的为害相对较轻,是一个较耐Cd的棉花品种。

卟啉配合物-巯基棉体系分光光度法测定中药中铅、镉、铜

研究了卟啉与铅、镉、铜的反应及配合物的电子吸收光谱。结合巯基棉分离富集方法 ,将此金属卟啉配合物体系成功地应用于中药中微量铅、镉、铜的测定。方法简便 ,测定体系抗干扰的效果好 ,灵敏度高。实际样品测定的RSD在 3 3%～ 9 6 %之间。样品加标回收率在 90 %～ 1 0 3%之间。

铅、镉-卟啉配合物的研究及其分析应用

研究了卟啉与铅、镉的反应及其相应配合物的电子吸收光谱。并结合巯基棉富集分离方法 ,将该具有特定光学性质的分析体系成功地应用于中药中痕量铅、镉的测定 .方法简便 ,测定体系抗干扰的效果好 ,灵敏度高 .对Pb(Ⅱ )、Cd(Ⅱ )的摩尔吸光系数分别为 2 .5× 10 5L·mol- 1·cm- 1和 5 .1× 10 5L·mol- 1·cm- 1.实际样品测定的RSD在 3.3%～ 13.0 %之间 .样品加标回收率在 85 %～ 110

土壤镉处理对棉花镉吸收及分布规律的影响

用CdCl2将盆栽土壤Cd浓度处理为1mg/kg、5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、30mg/kg种植棉花,研究棉花对镉的吸收及镉在棉花体内的分布规律。结果表明,当土壤镉浓度小于30mg/kg时,镉在棉花体内的分布呈现不同的规律。当土壤镉浓度小于5mg/kg时,镉主要分布在棉花的地上部;当土壤镉浓度大于20mg/kg时,镉主要分布在棉花的叶片、根、茎中,其中叶片的镉含量最高,棉絮镉含量最低。不同镉污染水平下,棉花的镉富集系数均小于1。当土壤镉污染浓度为5mg/kg时,棉花叶片的镉富集系数为0.76。在同一镉污染水平下,棉花叶片的镉转运系数最高。当土壤镉含量小于20mg/kg时,棉花茎、叶、棉絮的转运系数平均为4.63。

镉胁迫对转基因棉花SGK3和ZD-90种子品质性状的影响

以陆地棉标准系TM-1为对照,通过盆栽模拟试验,采用ICP-MS技术和NIRS技术测定不同水平镉胁迫下2个棉花品种(系)种子种仁的镉含量和营养成分。结果表明,3个参试的棉花品种(系)种仁中的镉含量随镉处理浓度的增加而显著增加,其中转基因抗虫棉品种SGK3种子种仁的镉含量最高,低、中、高镉浓度处理后的种仁镉含量均显著高于其他品种(系),说明该品种具有较强的镉累积能力。转基因抗草甘膦棉花种质系ZD-90种仁中的镉含量虽显著低于SGK3,但高于甚至显著高于陆地棉标准系TM-1。镉处理可降低棉花种子的物理品质性状,且品种(系)间的差异达到显著水平。3个陆地棉品种中,镉处理对于TM-1的蛋白质、油分和棉酚含量有较大的影响,差异达到了显著水平。而SGK3和ZD-90的种子种仁营养成分受镉处理影响相对较小,不同处理间种仁的营养成分差异未达显著水平。耐镉害能力为SGK3>ZD-90>TM-1。相关性分析结果表明,棉花种子种仁的镉含量与棉酚含量呈显著负相关,但与其他种子物理品质性状和种仁营养品质性状的相关性未达显著水平。

利用巯基棉富集分光光度法测定水样中的镉

研究了在聚乙烯醇和阿拉伯胶共存情况下,罗丹明B和CdI42-的高灵敏显色反应,并对有关反应条件进行了详细探讨.在最佳条件下,罗丹明B和CdI42-形成的缔合物的最大吸收波长λmax=598nm,表观摩尔吸光系数ε=6.44×105L·mol-1·cm-1,Cd(Ⅱ)的浓度在0～0.092μg/mL,遵守比尔定律.结合巯基棉富集技术,用本方法测定河水水样中镉的含量,结果良好,回收率可达94.8%～101.9%.

锑膜电极检测天然彩棉和染色棉中痕量重金属

以锑膜电极为工作电极，采用微分脉冲阳极溶出伏安法直接测定天然彩色棉和染色棉样品中痕量铅和镉，考察了支持电解质、锑膜浓度、富集电位和富集时间等因素对检测结果的影响。结果表明，在0．01mol/LLHCl溶液中，锑膜质量浓度350μg／L，富集电位-1．2V，富集时间180s的条件下，锑膜电极对铅和镉的氧化溶出具有良好的电化学响应。当Pb（Ⅱ）和cd（Ⅱ）离子的质量浓度在5-100μg／L的范围内，其阳极溶出峰电流与Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）浓度呈良好的线性关系，Ph（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的检出限分别为．52μg/L0．82μg/L。利用锑膜电极连续测定50μg/LPh（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）15次，相对标准偏差分别为4．7％和6．3％，说明该方法具有良好的重现性和稳定性。将该方法应用于天然彩色棉和染色棉中痕量Ph（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的测定，其测定结果与电感耦合等离子体质谱法测定结果基本一致。

巯基棉对废水中镉的吸附

通过硫代乙醇酸对巯基棉进行改性后对废水中的镉离子进行了吸附研究。结果表明:50mL 25mg·L^(-1)的镉标准溶液中,在pH=7以及巯基棉用量为0.2g时能达到良好的吸附效果(吸附率超过90%)。巯基棉对镉离子的吸附可用伪二级动力学方程拟合,吸附在100min左右达到平衡。吸附等温线可用Langmuir等温式拟合,温度升高饱和吸附量减小,因此低温有利于该吸附反应的进行。

超声辅助分离富集-催化极谱法测定中草药中痕量镉

针对中草药中重金属镉含量较低,不易直接测定的问题,本文提出了以巯基棉在超声辅助条件下分离富集,催化极谱法测定中草药中痕量镉的新方法.研究发现,在超声辅助下巯基棉对草药中痕量镉具有良好的吸附作用,被吸附的镉可用醋酸和磷酸分步定量洗脱,基于此建立了超声辅助巯基棉分离富集中草药中痕量镉的方法.在最佳条件下,巯基棉对镉的富集因子为8,方法检出限为0.52 ng/mL,加标回收率为97.1%ц102%,将该方法用于麦冬和鱼腥草中痕量镉的测定,结果满意.

镉胁迫对棉花幼苗生长效应及不同器官镉积累的影响

以转基因抗虫棉品种农大棉9号(ND9)和国欣棉3号(GX3)为材料,设4个镉(Cd)处理(0μmol·L-1、25μmol·L-1、50μmol·L-1、100μmol·L-1)。结果表明:随Cd处理浓度升高,棉苗干物质质量、根系总根长、总表面积和总体积呈下降趋势;根冠比和根系直径呈升高趋势。Cd在根、茎、叶中的积累量表现为(叶片+叶柄)>根系>茎。当Cd处理浓度为50μmol·L-1时的转移率(TF)达到最大,为对照的2.2倍;处理浓度为100μmol·L-1时,TF则呈下降趋势。表明Cd胁迫增加棉苗体内Cd积累量,根系生长受到抑制,阻碍地上部植株发育,最终对棉苗产生毒害作用。

巯基棉分离富集光度法测定垃圾渗滤液中镉的含量

在酸性条件下,甲基紫（MV）-亚硝基R盐（NRS）与Cd（Ⅱ）发生显色反应生成具有正、负吸收峰的紫色三元络合物.其最大吸收波长位于634（正吸收）和566 nm（负吸收）,线性范围为0~2.65（正吸收）和0~2.90μg.mL-1（负吸收）,表观摩尔吸光系数ε为1.13×104（正吸收）和2.18×104L.mol-1.cm-1（负吸收）.若采用双波长叠加测定,灵敏度更高（ε为3.30×104L.mol-1.cm-1）.探讨了反应条件、主要分析化学性质及三元缔合物的配位比.结合巯基棉分离富集方法,该体系用于垃圾渗滤液中镉的测定,结果满意.

黄原酯棉纤维柱分离-氢化物发生-原子荧光光谱法测定大米中的镉和铅量

采用黄原酯棉柱分离-氢化物发生-原子荧光光谱法测定大米中的镉和铅的含量。大米样品采用硝酸-高氯酸（4＋1）混合酸消解,以5mL·min-1流量经黄原酯棉柱吸附分离后,用氢化物发生-原子荧光光谱法进行测定。镉和铅的质量浓度均在一定的范围内与其荧光强度呈线性关系,镉和铅的检出限（3s/k）依次为0.85,4.5μg·kg-1。对5μg·L-1的镉、铅混合标准溶液连续测定11次,两者测定值的相对标准偏差依次为1.5%,2.3%。方法用于大米样品分析,加标回收率在94.0%~105%之间。

石墨炉原子吸收法测定棉纺织品铅镉效果探讨

探讨微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定纯棉纺织品中铅和镉的效果。将市售的几种纯棉纺织品样品进行了微波消解,而后通过石墨炉原子吸收光谱法测定其铅和镉的总含量。试验数据表明:该法对铅的检出限为40.0μg/kg,对镉的检出限为1.3μg/kg;相对标准偏差小于10%;铅和镉的加标回收率分别为95.2%与106.3%。认为该法适用于纯棉纺织品中铅和镉的定量测定,且具有简便易行,准确可靠等优点。

巯基棉富集-原子吸收法测定不同中药材中镉和铅

以云三七、云木香、重楼、茯苓、黄连为研究对象,通过巯基棉分离富集后,用火焰原子吸收法测定了样品中镉和铅的含量,对镉、铅的富集条件及洗脱条件进行了研究。结果表明：2种元素测定的相对标准偏差为0.34%～2.86%,回收率在96.32%～103.70%之间。该方法可用于测定中药材中镉和铅的含量。