深色有隔内生真菌(DSE)功能和重金属耐性机制研究进展

重金属污染具有滞留时间久、难恢复和难治理等特点,重金属污染土壤修复备受关注。深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes,DSE)可与多种植物建立良好的共生关系,其在促进植物生长、与植物联合共生增强植物对重金属的耐性机制及修复重金属污染土壤方面发挥着重要作用。为系统阐述DSE功能及其对重金属耐性机制,本文综述了DSE的结构特征及定植规律,其促进宿主植物生长的作用机制,重点分析了重金属胁迫下DSE的应答机制(吸附螯合、调控基因表达、抗氧化应激和“区室化”作用等),总结了DSE-植物共生体系在修复重金属污染土壤中的应用现状和前景,以期为DSE在重金属污染环境中的应用提供理论参考。

‘光谱’月季对Cd、Zn的富集特征和耐性机制

为进一步研究月季对Cd、Zn的富集特征和耐性机制,以‘光谱’月季(Rosa‘Spectra’)为研究对象,采用盆栽污染模拟试验,研究不同Cd含量(0、25、50、100、200 mg·kg^(-1))和Zn含量(0、500、1000、1500、2000 mg·kg^(-1))单一胁迫下‘光谱’月季的生物量和生理指标变化,以及重金属积累转运机制。结果表明:低含量Cd、Zn处理促进‘光谱’月季的生长,随着处理含量的增加‘,光谱’月季生长受到抑制,但都未致死。‘光谱’月季体内吸收的Cd、Zn主要积累在根系,含量分别为68.48、918.74 mg·kg^(-1),其中Cd主要以NaCl提取态存在,占比为25.19%~60.80%,Zn主要以HAc提取态和去离子水提取态存在,占比分别为20.20%~46.65%和12.69%~29.33%。随处理含量的增加,Cd、Zn处理组都提高了毒性较低的提取态占比,以减弱Cd、Zn对植物根系的毒害。根系中的Cd、Zn均主要富集在细胞碎屑组分,占比分别为55.01%~77.38%、52.35%~63.17%,其次是金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分。随处理含量的增加,‘光谱’月季根系内的Cd、Zn表现出向可溶性组分转移的特征。Cd、Zn处理下,‘光谱’月季根系细胞中均出现黑色颗粒物质,且其密度随着处理含量的增加而增大。根系细胞壁上与Cd、Zn结合的官能团均是羟基、氨基。研究表明,通过根部吸收限制、细胞壁固定、液泡区隔化将Cd、Zn转化为低活性的形态赋存,以及用细胞壁上的羟基、氨基提供结合位点,可能是‘光谱’月季应对Cd、Zn胁迫的重要机制。

重金属对植物的毒害及植物的耐性机制

重金属是一类重要的环境污染物.受重金属胁迫,植物细胞的膜透性、光合代谢、呼吸代谢、酶代谢、遗传效应发生改变、脯氨酸积累;植物的耐性机制表现在耐重金属生态型的产生、重金属结合多肽的形成、重金属离子的区域化以及活性氧自由基清除系统的活化.

锰超富集植物种质资源及耐性机制研究进展

工矿业引起的土壤和水体锰污染问题正引起人们的重视,利用超富集植物清除土壤和水体环境中的重金属和类金属污染的植物修复技术因其潜在的高效、廉价及环境友好性获得政府和企业的广泛关注。超富集植物是植物修复的基础。文章对国内外文献报道的重金属和类金属超富集植物种质资源进行了分类整理,迄今发现超富集植物492种,但绝大多数属于镍超富集植物(329)种,锰超富集植物22种。在系统综述锰超富集植物种质资源和锰富集特性的基础上,从区隔化作用、螯合作用、外排作用、抗氧化系统、离子交互作用等方面探讨植物的锰耐性机制,并提出锰超富集植物未来的研究重点,以期为探讨植物锰超富集机理和锰污染环境修复提供参考依据。

镉对水稻的毒害效应及耐性机制的研究进展

概述了镉对水稻的毒害作用及其对镉的耐性机制,阐述了水稻在镉胁迫下所采取的保护防御机制。

铜处理下节节草耐性机制的探讨

通过盆栽试验研究了外源铜胁迫下节节草对铜的耐性机制。结果表明节节草具有较强的解毒功能,可通过多种途径提高植物对铜的耐受性。钝化根系土壤中Cu2+的生物有效性,降低土壤中交换态铜含量,阻止过量Cu2+进入体内;细胞壁及残渣、含核糖蛋白体的细胞溶质部分是结合铜的主要部位,进一步降低了进入体内的铜含量;进入体内的Cu2+以沉淀或螯合蛋白的形式存在,显著降低铜离子的生物有效性和毒性;SOD和POD在铜处理下节节草细胞活性氧防御机制中起关键作用。

植物对重金属的耐性机制

近年来,重金属污染土壤的植物修复作为一种成本低廉、环境友好的修复方法,成为环境修复领域的研究热点。本文就植物对于重金属的耐性机制做了概述,从区隔化作用、螯合作用、外排作用、抗氧化系统、离子交互作用等方面进行了探讨,并提出超富集植物对重金属耐性机制在未来的研究重点,以期对我国重金属污染治理的研究和实践提供帮助。

酿酒酵母对产物的分子耐性机制研究进展

酿酒酵母是人类最亲密的微生物之一,广泛应用于生产生活的方方面面。在大力发展替代化石能源的生物质能源中,近期酿酒酵母的研究热点集中在如何更高效的生产乙醇,产物抑制和高温是在生产乙醇过程中重要不利因素,因此有必要梳理近期关于酿酒酵母对产物抑制和高温的耐性研究。为科研工作者更好的开发利用酿酒酵母提供思路。

植物对镉的耐性机制以及对镉污染土壤修复的研究进展

镉作为土壤中毒性较高的重金属之一,对我国土壤的污染作用日益严重,并有逐渐恶化的趋势,不仅威胁着植物的正常生长,也会通过食物链的传递对人体健康产生严重危害。为了减少镉污染对生态环境的影响,必须对已经污染的土壤进行治理。研究植物如何从土壤中吸收和转运镉离子,以及对其积累和解毒的机制,对开发植物修复技术及生态环境的恢复具有重要意义。本文综述了近些年来植物对重金属镉的吸收、转运、积累、分布的研究进展,并且按胞外至胞内的空间顺序,分别从植物根系分泌物的解毒、细胞壁的固定、质膜的选择透过性、液泡的区隔以及植物分子调控中的螯合作用和转运蛋白的调控作用等机制,关于植物对镉的耐性和解毒机制进行了论述。此外,还从植物修复的重要性和对修复植物筛选的角度出发,对修复植物的判定标准和基本特征等进行了概括。提出将筛选出的修复植物进行合理化应用,通过实际推广来切实降低土壤中的镉浓度,可能成为下一个新的研究热点。

2种常见园林灌木对Zn的富集及耐性机制研究

大叶黄杨和黄杨是城市绿地2种常见园林灌木,对锌(Zn)污染土壤有一定修复潜力。为探究这2种灌木对Zn的富集特征和耐性机制,文章通过盆栽污染模拟实验,研究不同浓度Zn处理(0、500、1000、1500、2000 mg/kg)对2种灌木叶、枝、根生物量与Zn富集含量和转移特征的影响,分析Zn在2种灌木根系中的化学形态和亚细胞分布特征,对根系细胞超微结构变化及根细胞壁的Zn吸附固定特性进行研究。结果表明,Zn处理下,大叶黄杨和黄杨的叶、枝生物量无明显变化,但根系生物量明显下降。各器官中Zn含量随着Zn处理浓度升高呈增长趋势,整株Zn含量的最大值为1046.9 mg/kg(大叶黄杨)、2632.78 mg/kg(黄杨),黄杨对Zn的富集能力大于大叶黄杨。Zn含量均为根系最高,根系中Zn主要以NaCl提取态和HAc提取态存在,占比分别为19%~54%、13%~27%,主要分布于根系的细胞碎屑组分,占比41%~70%,其次是金属富集颗粒和热稳定蛋白组分,占比分别为11%~29%、4%~28%。高浓度Zn处理下,2种灌木根系细胞中均出现黑色颗粒物质,大叶黄杨根系细胞受损程度相对较小,说明大叶黄杨根系对Zn的耐受能力强于黄杨。大叶黄杨根系细胞壁上主要是羟基、氨基与Zn结合。黄杨根系细胞壁上主要是脂类物质转化成的游离羧基参与Zn的吸附。因此,将Zn以低活性的形态赋存、固持在细胞壁,以及用细胞壁上的羟基、氨基、羧基为Zn提供结合位点,可能是2种灌木应对Zn胁迫重要耐性机制。

改良铅锌矿渣对栾树幼苗铅锌富集与耐性机制

植物修复是尾矿区恢复的一项生态技术,添加基质改良剂可以减轻重金属对植物的胁迫,提高修复效率.以木本植物栾树(Koelreuteria paniculata)作为供试植物,分别在100%尾矿(S)、 90%的尾矿+5%蘑菇渣(SMC)+5%CaCO_(3)(MS)和天然红壤(RS)中进行盆栽试验.探究不同处理下栾树耐受Pb和Zn的生长富集效应、微观特征变化和基质中微生物多样性变化.结果表明,改良剂的添加相比于尾矿可以显著改善尾矿基质的理化结构,显著提升栾树的生物量、株高和叶绿素含量等相关生理指标,增加栾树中积累的重金属含量.处理组MS相较于对照组RS总根长增长达到69.3%,而对照组RS平均根径相较于对照组S下降118.7%.处理组MS与对照组S相比,Pb和Zn残渣态增加266.67%,弱酸可提取态和氧化物结合态显著降低,重金属对于植株迁移活性减弱.同时,多数重金属被栾树截留在根部,其根系构型的变化表明其在面对高浓度的Pb胁迫时具有较强的适应性.透射电镜(TEM)分析表明,对照组S中较高浓度的重金属含量会破坏细胞壁结构,对植物细胞造成毒害.改良剂的添加有效缓解了重金属胁迫对栾树各组织的影响,影响微生物群落的结构,显著提高微生物丰富度和多样性,增强栾树对重金属的适应性和植物修复能力.

丛枝菌根真菌修复重金属污染土壤及增强植物耐性研究进展

丛枝菌根真菌(AMF)作为一种能与大多数植物共生的土壤有益菌,其与植物共生形成的菌根体系在提高植物重金属耐性、强化植物修复重金属污染方面发挥着重要作用。为系统阐述AMF在重金属污染土壤中的作用及其增强植物耐性的机制,本文综述了AMF在植物生长及环境治理方面的应用,着重对其在重金属修复方面的效果进行讨论,并总结了其增强植物重金属耐性的机制(生长稀释及限制吸收作用、抗氧化机制、螯合重金属机制、吸附固持重金属机制),以期为AMF在重金属污染环境中的应用提供科学和理论支撑。

微生物强化植物修复铅污染土壤的机制研究进展

重金属铅(Pb)是造成土壤污染进而对生物安全构成严重威胁的重金属之一,微生物在缓解植物受Pb的毒害中发挥重要作用。与植物根际相互作用过程中,土壤微生物通过多种途径改善根际微生态环境促进植物对Pb的修复及降低Pb的毒害作用。聚焦了土壤微生物与重金属Pb生物化学作用过程,综述了微生物对植物修复Pb污染的作用机制,结论如下:(1)微生物细胞壁表面存在大量的结合位点和带负电荷的官能团,对Pb具有较强的吸附作用。(2)微生物在与重金属作用过程中,阳离子与重金属发生离子间的相互交换作用。(3)微生物通过代谢分泌胞外分泌物,与重金属形成稳定的Pb络合物。(4)微生物通过氧化还原反应改变或转化土壤中重金属的形态,或将Pb氧化还原为难溶沉淀,降低土壤重金属的毒性。(5)微生物分泌的生长激素可以促进植物生长发育,提高植物抗性,其代谢产物可以改善根际重金属的特性,促进植物对Pb的吸收或将Pb固定在植物根际以降低Pb对植物的毒害作用。对微生物吸附Pb的主要机理进行了全面讨论,总结了微生物联合植物修复Pb污染土壤中微生物与植物间的作用关系,为深入了解土壤重金属修复过程中植物、微生物、重金属三者间相互作用的机制提供依据。

铜在狐尾藻中的积累及亚细胞分布和化学形态

为探索狐尾藻对重金属铜的积累和耐性机制,本研究通过水培试验,研究不同浓度铜处理(0、20、50 mg·L^(-1))对狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)生长生理特性以及叶片表皮细胞形态的影响,分析各器官中铜吸收转运及铜在各组织器官亚细胞中的分布和化学形态。结果表明:各浓度铜处理下狐尾藻均能存活,但铜浓度高于50 mg·L^(-1)时,狐尾藻根、茎、叶生物量相比对照(铜0 mg·L^(-1))处理降低53.48%、36.99%和32.22%。铜处理后,狐尾藻根、茎和叶铜含量分别为11.81~186.34、1.32~7.89、2.11~11.99 mg·kg^(-1),根系中铜含量均高于叶片和茎部。铜在狐尾藻中的亚细胞分布主要位于根、茎、叶的细胞壁部分(36.49%~49.61%、45.44%~49.92%、41.45%~55.92%),其次是可溶性组分(21.65%~25.99%、23.03%~27.65%、18.01%~34.63%)。狐尾藻中铜的赋存化学形态以盐酸提取态、醋酸提取态和乙醇提取态为主,所占比例为76.34%~86.67%,均是活性较低的形态。因此,狐尾藻是铜富集较好的植物,其根部的耐性大于茎、叶。铜以吸附态或蛋白质、果胶酸盐等低活性形态赋存于细胞壁或可溶性组分(液泡)中是狐尾藻积累和耐受铜的重要机制。

锰毒及植物耐性机理研究进展

综述了近些年国内外关于锰毒及植物耐锰机理的研究成果,并指出了存在的问题和发展前景。锰毒是酸性土壤上限制作物产量的重要因子,国内外针对锰毒及植物耐受机制进行了相关研究,但进展较为缓慢。锰对植物的毒害效应体现在不同的细胞组织及生理生化水平上,不同植物耐受锰的机理也存在差异性,但大都集中在有机酸的螯合解毒、内部积累、外部排斥及氧化等方面。某些锰胁迫所诱导的基因也被筛选出来,并且部分生物学功能得以鉴定。此外,锰与其他营养元素间的协同或拮抗作用也得以阐述,伴随锰超富积植物-商陆在中国的发现,对锰毒及植物耐性机理的深入研究和探讨,将会对植物修复技术的开展产生理论和实践意义。

水稻镉耐性研究进展

镉(Cd)是重要的土壤污染物且极易被水稻吸收,对水稻造成毒害.开展水稻耐Cd性研究已成为当前水稻育种的重要课题.文章综述了Cd对水稻生长发育、农艺性状、生理生化特性的影响,以及水稻耐镉性的生理生化机制、遗传机理和分子生物学研究进展,并对进一步开展水稻镉耐性研究提出一些建议.

植物对土壤钼污染的响应及其耐钼机制研究进展

钼是植物、动物和微生物必需的微量元素之一,同时也是一种重金属元素。以往对钼的研究主要关注钼缺乏对农作物产量与品质的影响及危害,对钼污染导致的生态风险及应对策略研究较少。本文在分析我国土壤钼污染现状及其生态风险的基础上,综述了钼污染对植物生长发育的影响、钼对植物的毒害阈值及其影响因子,以及植物对钼污染的耐性机制,并展望了未来土壤-植物系统钼污染的研究方向,以期为土壤钼污染的风险管控及修复提供参考。

植物耐镉机制研究进展

重金属镉不仅影响植物的生长发育,而且对人体也有毒害作用。综述了近年来重金属镉离子对植物的毒害及植物耐镉性机制等方面的研究进展,主要包括金属镉离子对植物的影响,植物吸收镉离子的影响因素,镉离子在植物体内的运输途径,植物抵抗镉毒害的防御方式及植物耐镉基因等。

水稻作物对重金属镉的积累、耐性机理以及栽培调控措施进展

为了更加深入研究水稻作物对土壤中镉的积累与毒害耐性机理、了解栽培调控措施对稻米安全生产的意义,本文归纳了水稻作物对镉的转运和积累,分析了水稻镉积累差异及其特征;总结了水稻作物耐镉胁迫的机制,从抗氧化系统,限制吸收和运输,螯合作用等方面分析了水稻对镉胁迫的耐性机制;从肥料、水分等方面分析了栽培措施对水稻镉吸收和积累的调控效应。提出了应加强污染预防品种的选育和栽培调控措施研究等工作的意见和建议。