Distribution of cadmium in oilseed rape and Indian mustard grown on cadmium contaminated soil

Heavy metal distribution in the specialized accumulating plants was important for phytoextraction technique. Hydroponic and pot experiment were conducted to investigated Cd phytoextraction ability and Cd distribution in the plant of oilseed rape species. The results showed that oilseed rape Chuanyou Ⅱ-10 was more effective in phytoexetraction Cd among 21 varieties of oilseed rape and indicator plant Indian mustard. Cd concentration in the shoot of Chuanyou Ⅱ-10 and Indian mustard gradually decreased with an increase in growth period, while the amount of Cd uptake increased with the increase of growth period. There was constantly decrease in Cd concentration from the base leaves to the top leaves of Chuanyou Ⅱ-10 and Indian mustard, the percentages of Cd uptake in older leaves were higher than those of younger leaves. Older leaves of Chuanyou Ⅱ-10 and Indian mustard extracted more Cd for the Cd contamination soil, leaves should as far as possible develop before they reached the soil and the older leaves were harvested in priority.

印度芥菜对土壤中难溶态Cd的吸收及活化

通过根际袋法土培试验,研究了印度芥菜对石灰性土壤中难溶态Cd的吸收、活化和体内累积规律.结果表明,印度芥菜能活化、吸收石灰性土壤中的难溶态Cd,随着土壤中加入CdCO3量的增加,印度芥菜地上部和根系中Cd含量显著增加.印度芥菜吸收的Cd 71%～82%累积在地上部;在土壤中加入难溶态Cd 5～40mg/kg条件下,印度芥菜对土壤的净化率为0.83%(1.25%.

EDTA与EDDS螯合诱导印度芥菜吸取修复重金属复合污染土壤研究

盆栽试验比较研究了EDTA和易降解的EDDS对复合污染土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的活化能力及印度芥菜对4种重金属的吸收与转运特征。结果表明:施用量相同的条件下,EDDS活化土壤Cu的能力与EDTA相当;而EDDS活化土壤Zn、Pb、Cd,尤其是活化土壤Pb、Cd的能力小于EDTA,这与两种螯合剂与不同重金属形成螯合物的稳定常数相一致。向复合污染土壤中施入3mmol/kg和6mmol/kgEDDS均可诱导印度芥菜叶中超量积累Cu。本研究中3mmol/kgEDDS的不同施用方式(单次施,分2次和4次施)对印度芥菜叶片Cu含量的影响差异不显著。各处理印度芥菜叶中的重金属浓度要远高于茎中的浓度,茎中的Cu浓度随土壤溶液Cu浓度线性增加,而叶中Cu的浓度随土壤溶液Cu浓度先增加后下降。

印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响

在石灰性土壤加入CdCO3条件下 ,通过温室土培盆栽试验研究印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响 .试验结果表明 ,印度芥菜和油菜互作时 ,印度芥菜对养分的竞争能力强 ,地上部干重高于单作时的 ;而与之互作的油菜由于根际土壤溶液中的有效态镉含量增加或对养分的竞争能力弱 ,地上部干重低于单作时的 .印度芥菜的根系有很强的活化能力 ,和油菜互作时可提高植物提取修复难溶态镉污染土壤的能力 ,和单作相比 ,互作对印度芥菜吸收镉的能力无显著影响 ,但却可以显著增加油菜植株体内的镉含量 ,在土壤相同镉量的条件下 。

超积累镉油菜品种的筛选

以超积累植物印度芥菜为参比植物,通过温室盆栽土培试验,研究了13个不同油菜品种Cd吸收累积特征的差异。结果表明,中油杂1号具备超积累Cd植物的特征,且修复Cd污染土壤的能力甚至优于印度芥菜。滁县小油菜、茅庵花籽、中油119具有超积累Cd的潜力。

氮肥形态和螯合剂对印度芥菜和高积累镉油菜吸收镉的影响

用Cd污染的土壤做盆栽试验,研究了氮肥形态和螯合剂对印度芥菜和高积累Cd油菜吸收Cd的影响。结果表明,生长后期浇入EDTA可增加植株地上部的吸Cd量和对土壤的净化率,而浇入柠檬酸的作用相反。在施氮量相同的条件下,施用不同形态氮肥对印度芥菜和油菜川油Ⅱ-10地上部和根吸Cd量有显著影响,施用硫酸铵的处理印度芥菜和高积累Cd油菜吸Cd量高于施用硝酸铵和硝酸钙的处理。

有机酸施用对印度芥菜吸收Pb,Cd的影响

采用盆栽试验研究了EDTA、柠檬酸、草酸和苹果酸对土壤中Pb,Cd的活化和印度芥菜吸收Pb,Cd的影响.结果表明,向土壤中施加EDTA不但促进了对Pb的活化而且显著提高了印度芥菜对Pb的吸收,芥菜地上部分的Pb含量是对照的7倍;而柠檬酸、草酸和苹果酸则抑制了Pb的活化,但对印度芥菜地上部分的Pb含量影响不大.有机酸对Cd的影响相对较弱,除草酸显著降低了交换态Cd的含量外,其他有机酸对Cd的活化和印度芥菜吸收Cd的影响与对照均没有明显差异.

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法原位分析印度芥菜中Cd、P、S、Cu等7种元素

建立了茎中7种元素Cd,P,S,K,Ca,Cu和Zn的LA-ICP-MS原位分析及二维成像方法,并研究了其在镉富集型印度芥菜茎中的分布特征。印度芥菜经50-mol/L Cd处理14 d后,利用包埋剂包埋,冷冻切片后,用Nd:YAG laser(213 nm)器扫描,激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定各元素强度,同时选择13C作为内标元素,对各元素强度进行标准化处理。结果表明,在富集型印度芥菜茎部,Cd大量积聚于由韧皮部与木质部组成的维管组织中,除此以外,茎的韧皮部细胞中及表皮层也分布着大量的Cd。7种元素的分布相关性表明,Cd与Ca具有相似的分布规律,而K和Ca,P和S的分布呈显著正相关。说明重金属元素进入植株体内并被其吸收运输过程是伴随着植物对其它元素的吸收,且具有相似的运输机制。本研究建立的元素原位分析方法证明LA-ICP-MS在植物样品中元素空间分布的研究方面具有很大的潜力。

蚯蚓对污染土壤中黑麦草和印度芥菜吸收累积锌的影响

以长江冲积物形成的高沙土为供试土壤，分别加入4个浓度的Zn（100、200、300、400mg／kg）以模拟Zn污染土壤，设置了接种蚯蚓（Pheretima sp．）处理与不加蚯蚓的对照处理，并种植黑麦草和印度芥菜，以研究蚯蚓活动对不同植物吸收、累积Zn的影响。结果表明：除低浓度Zn处理外（Zn≤100mg／kg），蚯蚓活动明显增加了污染土壤的DTPA提取态Zn含量，进而促进植物对Zn的吸收。蚯蚓活动同时提高了印度芥菜和黑麦草地上部和地下部生物量及植株体Zn浓度，促进了植物对土壤Zn的吸收。加入蚯蚓后印度芥菜和黑麦草中Zn总累积量较无蚯蚓对照分别提高了57．8％～131．6％、51．4％～150．5％。两种植物相比，印度芥菜植株Zn浓度明显高于黑麦草，但由于印度芥菜生物量低，不论是否接种蚯蚓，其Zn累积量均低于黑麦草（未加Zn处理除外）。黑麦草生长条件要求不高、可多次刈割，因而具有很大的修复中、轻度Zn污染土壤的潜力。

印度芥菜(Brassica juncea L.)重金属耐性机理研究进展

印度芥菜可富集/忍耐Cd、Zn等多种重金属,是研究植物修复技术的一种模式植物。高浓度的重金属离子会改变植物的基因表达、细胞形态、细胞结构,最终使植物生长受抑,甚至死亡。印度芥菜高效的抗氧化系统、损伤修复系统以及对重金属的螯合、区域化可部分解除重金属的毒性,缓解重金属离子的毒害作用。利用基因工程技术在印度芥菜中导入重金属耐性及运输相关基因可大幅度提高其重金属富集能力,在重金属污染修复方面具有广阔的应用前景。

胁迫浓度和胁迫时间对印度芥菜中镉形态分布的影响

螯合作用是植物对细胞内重金属耐受的主要方式之一,植物中螯合肽(PCs)在植物耐重金属毒害中的作用己有许多报道,但作用程度并未得出一致的结论,关于PCs是在镉刺激下直接合成还是以谷胱甘肽为底物合成同样存在争议。本文研究了胁迫浓度和胁迫时间对超积累植物印度芥菜(Brassica juncea)中镉形态分布的影响。印度芥菜幼苗分别用0.5、1.0、3.0、5.0、10.0 mg/L镉标准溶液胁迫24 h、48 h、72 h、96 h后收获,用体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱技术测定植物体根部和叶部中镉形态的含量。结果表明,在低胁迫浓度下(≤3.0 mg/L),植物叶中PCs-Cd的含量与胁迫浓度成正比;在高胁迫浓度下,PCs-Cd含量反而降低,根中PCs-Cd的含量持续增加,但叶中PCs-Cd总量高于根部,说明PCs在植物体内会由根部向叶部转移,从而提高了镉耐受性。在持续长时间胁迫下,PCs-Cd含量也降低,表明PCs在镉解毒机制中仅有短暂的作用;持续高浓度胁迫下,植物会引发其他机制来抵制Cd的毒性。研究认为PCs在镉解毒机制中的作用需要考虑胁迫时间和胁迫浓度这两个重要参数。

体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法同时测定印度芥菜(Brassica Juncea)中镉铜锌形态

建立了体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法同时测定印度芥菜中镉、铜、锌形态分析方法。为了防止巯基化合物氧化反应的发生,样品采取液氮保护并在-70℃保存,样品分析全流程采取氮吹防氧化措施。在镉、铜、锌胁迫下,诱导产生植物螯合肽(PCs)。在叶片和根部均检测到3种元素的4种形态,植物螯合肽(PC)3-Cd(Cu,Zn)、植物螯合肽(PC)2-Cd(Cu,Zn)、谷胱甘肽(GSH)-Cd(Cu,Zn)、半胱胺酸(Cys)-Cd(Cu,Zn)及其在植物体内的分布规律。结合植物不同部位Cd、Cu、Zn分布规律初步推断,Cd、Cu、Zn在与GSH及Cys的结合上存在竞争。

印度芥菜对土壤中难溶态镉、铅的吸收差异

通过根际袋法土培盆栽试验,研究了印度芥菜对石灰性土壤中难溶态Cd、Pb的吸收差异.试验结果表明,印度芥菜能吸收石灰性土壤中的难溶态Cd、Pb并对其有较高的忍耐性.印度芥菜吸收的Cd 70%以上累积在地上部而吸收的Pb 83%以上累积在根系;印度芥菜根际土壤中的DTPA提取态Cd显著高于非根际土壤,但根际与非根际土壤中的DTPA提取的Pb含量差异不显著.本试验条件下,印度芥菜对土壤Cd的净化率为0.83%~1.25%,对土壤Pb的净化率则只有0.04%~0.07%.

铁肥形态及施用方式对印度芥菜镉积累的影响

利用实际镉污染土壤（含镉0．08—1．89mg／kg）进行盆栽试验，研究FeSO4、Fe2（SO4）3、EDTA·Na2Fe3种铁肥和底施、追施2种施肥方式对印度芥菜（Brassicajuncea）镉积累的影响。结果表明：施用Fe2（s04）。的印度芥菜生物量与对照非常接近，而施用FeS04和EDTA·Na2Fe的印度芥菜生物量均明显高于对照；底施EDTA·NaeFe时，印度芥菜地上部Cd含量最低，比对照低76％-85％；追施Fe2（SO4）3时，印度芥菜地上部Cd含量、吸Cd量、对土壤中Cd的净化率均最高，分别比对照提高48％-236％、52％-63％、110％-260％。研究认为底施EDTA·Na211e等络合态亚铁肥，可用于改善食用印度芥菜的品质；追施Fe2（SO4）3时，可用于强化印度芥菜对镉污染土壤的修复。为铁基复合肥生产及其在镉污染土壤修复和无公害农产品生产中的应用提供了依据。

淡紫拟青霉A10的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积Cs^+的影响

从种植印度芥菜的盆栽土壤(ρ[Cs^+]为10 mmol·kg-1)中筛选出淡紫拟青霉(A10),通过测试分析A10溶磷、解钾、分泌植物生长素(IAA)类似物及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积Cs^+的影响,研究A10的植物促生特性及其发酵液在印度芥菜蓄积Cs^+过程中的作用,为植物-微生物互作在Cs^+污染环境修复中的应用及其互作机制研究提供实验依据。结果显示:A10对Cs^+的耐受性和富集能力强,ρ(Cs^+)为50～100 mg·L^(-1)时A10的溶磷能力被显著抑制(P<0.05);Cs^+处理及外源色氨酸均可显著诱导A10分泌IAA类似物;用1/2 Hoagland营养液稀释A10发酵液后再配制ρ(Cs^+)为25～100 mg·L^(-1)的处理液,用其培养印度芥菜,ρ(Cs^+)为0 mg·L^(-1)(CK)时A10发酵液对印度芥菜幼苗根的生长呈现"低促高抑"的生长素效应,稀释35倍时的促根效果最佳;A10发酵液稀释5、35倍和55倍条件下,ρ(Cs^+)为100 mg·L^(-1)时幼苗地上部Cs^+蓄积量均显著升高,其中稀释35倍时Cs^+蓄积量达最大值,地上部为8.86 mg·g-1DW,地下部为16.76 mg·g-1DW,印度芥菜幼苗蓄积Cs^+与其吸收K+呈显著的负相关性。研究表明,淡紫拟青霉A10具有显著的植物促生特性,A10发酵液有利于提高印度芥菜幼苗对外源Cs^+的蓄积。

EDDS对印度芥菜Cu积累的影响及与P-ATPase的关系研究

通过水培的方法研究了可降解螯合剂EDDS对印度芥菜对Cu积累的影响,分析了根系中与Cu主动排出有关的P型ATPase的活性及其基因表达。结果表明:根系中Cu的积累量随外界浓度的升高而升高,但Cu在茎杆与叶片中的积累量则变化不大。随着外加EDDS浓度的增加,根、茎、叶中的Cu的积累量均出现下降的趋势。上述结果表明,根系以Cu离子为主要的吸收形式,而不是EDDS-Cu。通过对印度芥菜根系细胞膜上P型ATPase活性及基因表达分析后发现,不加EDDS时,随着外界Cu浓度的升高,ATPase活性增强,而当Cu达到16μmol L-1时出现降低的趋势。但是,ATPase活性随着外加EDDS的浓度增加而降低,这是因为EDDS降低了外界的Cu活度。RT-PCR分析结果表明,该ATPase的基因(BjHMA)在转录水平上的表达与活性变化一致。由于P型ATPase的作用是将Cu排出细胞,因此上述结果说明,其活性大小以及转录水平的变化受到外界Cu离子活度的影响,在一定的范围内可以调节植物对Cu的积累。

二氧化碳对铜污染土壤中印度芥菜生长及其铜积累的影响

【研究目的】为了研究CO2施肥对超积累植物生长和积累金属能力的影响。【方法】在温室内对不同Cu浓度土壤中生长的印度芥菜进行两种不同浓度的CO2施肥试验,【结果】通过结果表明CO2施肥能促进Cu污染土壤中印度芥菜的生长和发育,当土培中不添加Cu时,1200μL/L和800μL/L处理组分别比对照组的印度芥菜提前了3d和2d开花;各CO2处理组的植株高度与对照组呈极显著差异,收获时最大单叶面积、叶片数和干物质重均比对照组有所增加,其中1200μL/L处理植株与对照植株的叶片数达极显著差异,叶面积和根重达显著性差异,各处理组的地上部干重均比对照组有显著的增加。CO2施肥处理也显著地增加植株体内对Cu的积累,两处理组植株根中Cu含量均显著高于对照组,且两处理组的植株根中Cu浓度也达到了极显著水平。CO2施肥处理同样也促进了植株茎、叶对Cu的积累,并在CO2800μL/L、Cu100mg/kg试验条件时最高,分别达到茎:13696mg/kg干重、叶:4589mg/kg干重。此外,试验还表明,CO2施肥能增加Cu在印度芥菜体内积累的叶根比,说明CO2施肥有利Cu由根向植物叶子的运输。【结论】印度芥菜对Cu有很好的超积累能力,CO2施肥能促进印度芥菜的生长,增加植株体内对Cu的积累和叶根比。

芥菜试管苗玻璃化的控制

对宽帮青菜(Brassica juncea var.latipa cv.‘Kuanbangqingcai’)和红叶大头菜(Brassica juncea var.megarrhiza cv.‘Hongyedatoucai’)试管苗玻璃化的控制研究表明,培养基中添加青霉素可以降低两种芥菜玻璃苗的发生频率。根皮苷(500mg/l)、泛酸钙(100mg/l)能降低红叶大头菜的玻璃苗率,但对宽帮青菜无明显效果。蔗糖浓度增至4%时,可防止红叶大头菜苗的玻璃化和减少宽帮青菜玻璃苗的发生。琼脂浓度对两种芥菜玻璃苗的发生影响很小。降低培养温度至19℃能减少玻璃苗的发生,但延长低温培养时间,则不能减少其频率。棉塞封口的试管苗玻璃化率比聚丙烯薄膜封口的低。

络合剂对转基因印度芥菜修复重金属污染土壤的影响

为研究络合剂木醋液(wood vinegar,WV)和EDTA对转基因印度芥菜修复重金属污染土壤的影响,采用田间试验方法,对不同种类的印度芥菜分别浇WV和EDTA,以浇清水为对照,研究重金属在芥菜不同部位的分布。结果表明,与对照相比,EDTA显著提高了Cu、Zn、Cd、Pb的转移系数,而WV未能提高Cu、Zn、Cd、Pb的转移系数;EDTA和WV均能显著提高印度芥菜3个品系对Cu、Zn和Cd的修复效率。

氮肥形态对印度芥菜吸收土壤中铅的影响

[目的]研究不同形态氮肥对印度芥菜吸收土壤中铅的影响。[方法]在盆栽试验中,将印度芥菜播种到含醋酸铅的土壤中,分别对其施以不同形态的氮肥:(NH4)2SO4、NH4NO3和Ca(NO3)2,研究不同形态氮肥对印度芥菜吸收土壤中铅的影响。[结果]在施氮量相同的条件下,不同形态氮肥对印度芥菜地上部干重和根系干重没有显著影响,而对地上部和根系含铅量有显著影响。不同形态氮肥处理对印度芥菜地上部和根系铅含量的影响依次为:(NH4)2SO4>NH4NO3>Ca(NO3)2。[结论]在施氮量相同的条件下,施用不同形态氮肥对印度芥菜地上部和根系含铅量有显著影响,施(NH4)2SO4时含铅量最高。