作物根系镉滞留作用及其生理生化机制

一定程度的镉胁迫严重影响了作物的生长发育和农产品的产量及品质。文中全面综述了重金属镉胁迫对作物和人类的危害,以及镉在作物体内的吸收、转运和积累特征及其相关的主要调控基因和功能。简要概述了作物抗镉耐镉机制,重点讨论了其中的根系镉滞留作用的生理和生化机制。重金属镉主要通过根部吸收进入植株,在根中,Cd^(2+)首先进入由细胞间隙、细胞壁微孔以及细胞壁到质膜之间的空隙等构成的"自由空间",然后通过主动或被动吸收跨膜进入胞质,再经共质体或质外体途径运输到木质部导管中。水稻等作物主要通过下列途径来适应镉胁迫:细胞壁的滞留作用、原生质体的螯合作用、液泡的区室化作用、逆境蛋白和脯氨酸的积累、抗氧化酶系统活性的提高、根系的滞留作用。根系镉滞留作用作为一种重要的抗耐镉毒害的方式,在调控作物对镉的吸收、转运和分配积累,阻碍镉进入植株地上部和原生质体,减少镉对作物自身生长发育及农产品产量和品质的影响等方面起着非常重要的作用。主要包括根茎间低转运量导致的镉滞留、根系细胞壁滞留和液泡滞留。(1)根茎间低转运量导致的镉滞留。该种滞留作用主要受到根系木质部的镉装载能力和镉长距离运输载体——植物螯合肽(PCs)含量的影响;它们主要受到质膜上跨膜离子转运蛋白HMA2和HMA4以及细胞中的PCs合成酶及其相应基因(如HMA2、HMA4、PCs1等)的调控。这些蛋白和基因对木质部的镉滞留起到负调控作用。(2)细胞壁滞留作用。根系细胞壁滞留发生在质外体部分(包括细胞壁和胞间层),主要与质外体的组成成分和结构相关,其中起关键作用的是果胶多糖,半纤维素也起到一定作用。根据果胶和半纤维素滞留镉的作用方式的不同,细胞壁滞留作用可分为物理滞留和化学滞留。物理滞留主要与细胞壁的孔隙度和厚度有关,此二者均受到细胞壁果胶含量和果胶甲酯酶PME活性的影响。而化学滞留则是由半纤维素和低酯化果胶上的带负电荷基团,如-COO-等,与Cd2+发生静电结合作用所致。它们会受到PME14和XCD1等基因的调控。(3)液泡滞留作用。液泡滞留作用与细胞质和液泡中的PCs以及液泡膜上的转运蛋白密切相关,其对镉的滞留能力大小受到液泡分隔容量大小(VSC)的限制。在液泡的镉滞留中,不同分子量大小的PCs起到了重要作用,它们参与了胞质中镉的螯合、胞质与液泡间镉的转移及最终液泡中镉的沉积。而液泡膜上的转运蛋白则负责将胞质溶液中的低分子量PC-Cd复合物通过主动运输转移到液泡内,使镉被隔离在活跃生理区之外。作物根系中,这三种重金属滞留机制先后联合作用,降低了镉向原生质体和地上部的转移,从而减轻了镉对地上部的毒害,降低了籽实等收获器官中的镉含量。然而,由于木质部中PC-Cd占总镉比例以及细胞壁电荷总量和液泡VSC大小的有限性,从而使得根系镉滞留作用的强度和效果都存在着一定的限度。

注聚井注入状况诊断方法研究

在室内实验和动态分析的基础上 ,对引起注聚井注入困难的原因进行了分析 ,提出了利用单井动态预测结果和实际注入动态曲线对比判断聚合物注入状况的方法 ,建立了预测注聚井注入动态的预测模型 ,并对数值模拟计算结果进行了分析。同时还评价了现场应用效果。通过数值模拟和实际注入动态曲线对比 ,可以初步判断待措施井有无近井地带堵塞 ,为提高注聚井压裂解堵措施的有效性奠定了基础。

德国小蠊聚集信息素的生物活性与应用研究

德国小蠊的若虫和雌、雄成虫 ,这 3类试虫的活体诱源都对德国小蠊具有明显的诱集作用和滞留作用。其中雄成虫的诱集活性最弱 ,若虫和雌成虫的诱集活性都较强。粪便也是聚集信息素的重要来源 ,3类试虫粪便的聚集活性都大于相应的活体诱源 ,其中若虫粪便的聚集活性和滞留活性最强 ,雄成虫粪便的活性最弱。若虫的体表和粪便粗提物对 5龄若虫都具有明显的引诱作用和滞留活性 ,而且粪便提取物的引诱活性和滞留活性显著高于体表提取物。正己烷和二氯甲烷都是聚集信息素的有效提取剂。若虫的粪便粗提物能够明显提高蟑螂毒饵的杀虫效果。

注聚开发过程中近井地带黏度损失机理的室内模拟研究

大庆油田聚合物驱从目前应用的普通聚丙烯酰胺聚合物体系开发效果看,开发效益逐年变差,聚合物使用浓度偏高、聚合物用量较大的问题较为突出。为了进一步提高聚驱效率,节约聚合物干粉用量,降低聚驱开发成本,开展了聚合物溶液在近井地带的黏度损失室内模拟实验,进一步明确黏损机理,为合理生产制度的制定提供科学依据。本文首次应用超长20m岩心开展聚合物溶液流动实验,探索近井地带油层中聚合物溶液性质变化的主控因素。实验证明,热降解与化学降解对体系黏损影响较小,仅为5%、10%左右;机械降解与滞留作用为近井地带聚合物体系黏损的主控机理。注聚过程应尽量降低注入速度,减少机械黏损;同时加大注聚前分注、调剖力度,充分调堵高渗层段,降低近井地带滞留黏度损失,从而实现节约聚合物干粉用量,保证到达油藏深部的聚合物体系仍有较高的驱油性能。

IPCS调驱技术研究与应用

高含水期堵水调剖存在封堵半径小 ,增油有效期短的问题 ,地下仍有部分残余油和死油不能被驱出。现有的单一的调剖堵水工艺技术不能满足高含水期对改善层内、层间及平面矛盾的要求 ,以及动用水驱驱不到的剩余油。IPCS技术的目的就在于改善高含水期堵水调剖提高采收率的作用。