重金属镉锌联合胁迫下鲫鱼组织中金属硫蛋白的动态变化

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了重金属镉锌联合胁迫对鲫鱼肝脏和肾脏组织中金属硫蛋白(MT)含量的影响。结果表明,在0.005、0.010、0.050、0.100、0.500 mg.L-1镉分别与1.0 mg.L-1锌联合胁迫下,鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,均为先升高后降低再升高,MT含量在第12小时达到峰值,肝脏MT含量达(5.735±0.016)^(10.640±0.023)μg.g-1,肾脏MT含量达(8.346±0.014)^(12.990±0.031)μg.g-1。在试验的0—12 h内肝脏中MT增加速率为0.22~0.69μg.g-1.h-1,在试验的0—6 h内肾脏中MT增加速率为0.83~1.67μg.g-1.h-1。在0—12 h内鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT增加量与镉含量呈正相关,表现出一定的剂量-效应关系,表明水体中镉锌联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在0—12 h之内。研究表明,鲫鱼肝和肾组织中MT可作为评价外源重金属污染的指标。

作物-水-盐的联合胁迫与响应模型的研究评估

将节水灌溉理论用于盐渍土和劣质水资源的利用 ,在论述土壤水盐联合胁迫过程对作物响应原理的基础上 ,对作物水盐响应模型 (MCRWS)的建模假定、建模方法及一些代表性模型的特征和应用效果进行了较系统评估 ;将 2 0世纪末期相关研究中学科前沿出现的新概念、新方法、对某些传统假设和理论提出的挑战作了重点介绍 ;并对今后有关 MCRWS的深入研究提出一些初步构想。

铜镉联合胁迫处理对鲫体内重金属和组织病理的影响

采用半静态铜镉联合胁迫处理鲫(Carassius auratus),研究铜和镉在鱼体各组织的富集以及对各组织的病理损伤。结果表明,在鲫的肝脏、鳃丝、肠道和肌肉中均可富集铜和镉,且铜的蓄积比镉显著。在鲫各组织中镉含量随着铜、镉浓度的增加逐渐增加,而铜含量则呈下降趋势,可能是镉抑制了机体对铜的吸收。在0.15 mg/L铜联合0.20 mg/L镉处理鲫14d后,其肌肉中镉含量为0.13 mg/kg,超出了行业标准的阈值(0.10 mg/kg)。在铜镉联合处理鲫后,其肝组织出现血细胞聚集、脂沉积、细胞空化等症状;鳃丝组织上皮增生、水肿和黏膜肿胀;在肠组织中杯状细胞肿胀、柱状细胞增生、固有层出现液泡、肠黏膜糜烂、肠绒毛脱落坏死;在肌组织中肌纤维断裂、聚集、崩溃、溶解,同时肌纤维间隙增大。研究结果表明,铜和镉不仅能在鲫体内富集,而且能够对鲫各组织产生病理损伤,且浓度越高、损伤越严重,这主要是由于鲫体内镉浓度的升高所导致。研究可为重金属污染对鲫生长状况和食用安全性的影响分析提供数据支撑。

铜、镉联合胁迫对羊角月牙藻的自由基氧化损伤影响研究

分析了铜和镉联合胁迫对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的影响,运用国内应用较少的新型技术——叶绿素荧光技术检测了胁迫下微藻的最大光能转化效率(Fv/Fm)受到的影响,并尝试通过膜脂过氧化损伤产物丙二醛(MDA)和其他指标在胁迫下的变化,对铜、镉联合胁迫机制进行初步探究。结果表明:(1)羊角月牙藻在铜、镉联合胁迫下生长受到抑制,表现出明显的浓度-效应关系。铜、镉的联合胁迫的相加指数为-1.63,表现为典型的拮抗作用。(2)通过叶绿素荧光技术的应用,探明Fv/Fm随毒性浓度的变化表现为浓度-效应关系,毒性浓度越大,羊角月牙藻的Fv/Fm越低,但在低毒性浓度刺激时随胁迫时间延长有回升迹象。(3)随毒性浓度的增加,羊角月牙藻的MDA增加,表现为显著的浓度-效应关系;可溶性蛋白质大体呈先升后降的趋势。(4)铜、镉联合胁迫下,MDA与羊角月牙藻生物量、Fv/Fm呈显著负相关。脂质过氧化是导致生物量下降和Fv/Fm受抑制的原因之一。(5)在微藻体内铜、镉发生拮抗作用的机制也可能与重金属的脂质过氧化作用由于拮抗受到抑制有关。

干旱和光联合胁迫对长春花CesA基因和Pme基因表达的影响

以长春花叶片为材料,通过同源序列扩增法,获得与细胞壁合成相关的纤维素合成酶(Cellulose synthase,CesA)基因和与细胞壁重要组成部分果胶的变化密切相关的果胶酯酶(Pectin methylesterase,Pme)基因,利用定量的RT-PCR,对干旱和光联合胁迫下CesA基因和Pme基因的表达情况进行了研究。结果表明:干旱胁迫条件下,CesA基因表达稍有减弱,Pme基因表达稍有增强。光胁迫条件下,CesA基因表达明显弱于正常光条件,呈逐渐减弱趋势,CesA基因表达与光胁迫的关系为负调控;而Pme基因表达则明显强于正常光条件,呈现增强趋势,Pme基因表达与光胁迫的关系为正调控。说明光胁迫是CesA基因和Pme基因表达变化的主要影响因素。在干旱和光联合胁迫下,CesA基因表达整体减弱,Pme基因表达整体较强。

镍铜联合胁迫对向日葵幼苗生长影响的研究

为了解重金属镍铜联合胁迫对向日葵幼苗生长的影响,试验测量了向日葵幼苗叶片可溶性蛋白含量、光合色素含量、可溶性糖含量、电导率等生理生化指标。结果表明:在镍、铜2种重金属胁迫浓度较低时,向日葵幼苗的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、电导率与对照组相比差异不显著,随着胁迫浓度的不断加大,可溶性蛋白含量、电导率呈上升的趋势,可溶性糖含量呈下降趋势。重金属胁迫后各试验组光合色素含量均明显下降,但彼此间差异不显著。

Cu和Cd联合胁迫对海草泰来藻光合作用的影响

利用叶绿素荧光技术研究了重金属Cu和Cd联合胁迫对热带海草泰来藻(Thalas-sia hemprichii)光合作用的影响。结果表明:Cd与较高浓度Cu(1.0mg·L-1)的联合胁迫均使荧光参数——最大光量子产量(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)及非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低,且海草于暴露5d后死亡,表明在Cd与较高浓度Cu的联合胁迫下泰来藻的光合作用遭受严重破坏,光保护机制丧失;而Cd与较低浓度Cu(0.1mg·L-1)的联合胁迫5d后使qP和NPQ反而有所上升,并且在恢复期,Fv/Fm可恢复至暴露前的水平,表明Cd与较低浓度Cu的联合胁迫可激发泰来藻的光保护机制。另外,在Cu和Cd的联合胁迫下,海草叶片色素含量均表现出随Cd浓度的上升而增加的趋势,表明在复合胁迫下,仅用叶绿素等色素含量判断海草受胁迫程度存在不准确性,需要结合其他指标做进一步的分析。

Cu和Cd联合胁迫对海草泰来藻体内Cd的亚细胞分布的影响及其生态学意义

利用差速离心法研究了Cu和Cd联合胁迫下热带海草泰来藻(Thalassia hemprichii)体内Cd的亚细胞分布,并分析了该联合胁迫对Cd的亚细胞分布的影响及其生态学意义。结果表明,在Cu和Cd联合胁迫下,叶是泰来藻累积Cd的主要部位,且根和叶中细胞溶质部分的Cd始终占据绝对优势,其比例为65%～94%,说明细胞溶质部分是Cd在泰来藻体内的主要分布位点,这种分布特性可能会增强海草Cd的动物可利用性。泰来藻叶和根及其各亚细胞组分的Cd含量具有显著的Cu和Cd浓度依赖性(P<0.05)。三种浓度的Cd(0.001 mg/L、0.01 mg/L和0.1 mg/L)分别与低浓度Cu(0.1 mg/L)的复合处理下,泰来藻长势依然良好,但使叶和根对Cd的累积量显著增加,且Cd在亚细胞的分布显示出细胞壁上的分配比例显著增加的趋势,这种分配特性可能会增大Cd在碎屑食物链上传递效率。另一方面,同样三种浓度的Cd与高浓度Cu(1.0mg/L)的复合处理下,泰来藻根和叶各亚细胞组分对Cd的累积量明显低于Cd与低浓度Cu的复合处理,但Cd在叶绿体上的分配比例却显著增加,这是致使泰来藻衰亡的主要原因。本研究首次分析了重金属的联合胁迫对泰来藻根和叶中Cd的亚细胞分布的影响,发现不同金属浓度的联合胁迫可改变Cd在泰来藻根和叶的亚细胞分布,可为Cd在海洋食物链上的传递研究提供基础支撑。

植物响应联合胁迫机制的研究进展

自然界中,植物通常面对多重联合胁迫。在全球气候变化日益加剧的背景下,多重联合胁迫对植物生长发育及作物产量形成的不利影响日益显著。阐明植物响应和适应联合胁迫的生理与分子机制,对人们理解植物对自然环境的适应机理,及培育耐受联合胁迫的新品种有重要意义。研究表明,植物响应联合胁迫的机制是特异的,不能简单地从单一胁迫响应叠加来推断。植物遭受联合胁迫时,各种生理、代谢和信号途径相互作用,使得植物响应联合胁迫非常复杂。该文综述了植物响应联合胁迫的生理与分子机理的最新进展,并阐述了植物响应联合胁迫的研究方法。

镉锌联合诱导金属硫蛋白在鲫鱼肝脏和肾脏中的表达

以鲫鱼Carassius auratus为试验材料,研究了在一定环境条件下重金属镉(Cd)锌(Zn)联合胁迫对鲫鱼肝脏和肾脏组织中金属硫蛋白(MT)质量分数的影响。结果表明,Cd2+与Zn2+联合胁迫下,鲫鱼的肝脏和肾脏组织中MT质量分数的总体变化趋势较为一致,都是呈先升高后降低再升高,MT的质量分数在12h时达到峰值,肝脏MT质量分数达(4.84±0.28)～(10.63±0.72)μg·g-1,肾脏MT质量分数达(6.34±0.39)～(12.99±0.52)μg·g-1。从诱导的数量来看,Cd2+与Zn2+联合胁迫下肝脏和肾脏中MT质量分数均高于单独Cd2+试验组中的结果,这表明Zn2+的存在可以增强Cd2+诱导鲫鱼组织中MT合成的能力;肝脏在试验后的12h内的增加速率最大为0.16～0.64μg·g-1·h-1,肾脏在试验后的6h内的增加速率最大为0.41～1.70μg·g-1·h-1,表明水体中的Cd2+与Zn2+联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在12h之内。

多环芳烃(萘)与聚苯乙烯微球联合对普通小球藻的急性毒性效应

为了解多环芳烃类污染物与微塑料的联合毒性效应,实验通过检测藻密度、叶绿素a含量(Chl.a)、总蛋白(TP)、丙二醛含量(MDA)、过氧化氢酶活性(CAT)和超氧化物歧化酶活性(T-SOD)等指标,探究了环境中持久型污染物萘(Nap)和5μm聚苯乙烯微塑料(MPs)联合胁迫对普通小球藻96h的急性毒性效应。结果表明:Nap和MPs单独和联合胁迫时对普通小球藻均有抑制作用,单独胁迫时最高抑制率分别为68.26%和57.40%,联合胁迫时最高抑制率为52.05%;对Chl.a也均产生抑制作用,与藻密度呈现出较好的一致性。在单独及联合胁迫下,TP含量均显著下降,MDA含量均显著上升。Nap单独胁迫时CAT和T-SOD活性均呈显著下降趋势;MPs单独胁迫和联合胁迫时,CAT和T-SOD活性均先上升后下降,且联合胁迫实验组最终CAT和T-SOD活性均显著高于对照组。Nap和MPs对普通小球藻的EC_(50)-96h分别为81.35和383.3 mg/L,Nap较MPs对普通小球藻的毒性更强;Nap和MPs(毒性单位比1﹕1)对普通小球藻的EC_(50)-96h为1.320 TU,联合毒性效应表现为拮抗作用。可见,MPs的存在降低了Nap的毒性,在短期内体现出一定的保护作用。

PEG预处理对干旱和盐复合胁迫下水稻幼苗AsA-GSH循环的影响

以盐粳48水稻幼苗为材料,采用10%聚乙二醇(PEG)-6000模拟干旱预处理水稻幼苗3 d,然后复水3 d,再用100 mmol/L NaCl+15%PEG联合胁迫3 d,研究PEG预处理对干旱和盐复合胁迫下水稻幼苗叶绿素含量、抗氧化酶活性及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中的关键酶活性和非酶类抗氧化剂含量的影响。结果表明,干旱和盐复合胁迫下,水稻幼苗叶绿素a含量降低;超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低,但过氧化物酶(POD)活性显著增加;AsA-GSH循环中还原型抗坏血酸(AsA)含量、还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著降低;在PEG预处理3 d时,其叶绿素a含量与胁迫处理相比显著增加;其POD活性、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著高于胁迫处理;AsA-GSH循环中除谷胱甘肽还原酶(GR)外,其AsA、GSH含量和APX活性也显著高于胁迫处理。说明PEG预处理有助于缓解干旱和盐复合胁迫对水稻幼苗的伤害。

高温干旱双重胁迫对高羊茅生长和生理特征的影响研究

高羊茅为冷季型草坪草,在夏季生长过程中,常遭受高温与干旱的双重胁迫。试验通过模拟干旱和高温环境条件,研究了高温与干旱双重胁迫对高羊茅生长及生理特征的影响。研究表明:随着双重胁迫时间的延长,对照组高羊茅无明显伤害症状,而处理组高羊茅的伤害症状逐步升级;叶片内过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现出先增加后降低的趋势,与对照组相比,6 d始发生显著性差异;叶片可溶性糖含量、MDA含量、相对电导率逐渐增加,与对照组相比,6 d始发生显著性差异;叶片Pro含量逐渐增加,叶片含水量逐渐下降,与对照组相比,9 d始发生显著性差异。

温度和光照对莫索湾地区两种典型短命植物光合系统的损伤特征研究

为探究莫索湾地区2种优势短命植物对光照和温度的光合适应机制,该文测定了卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和硬萼软紫草(Arnebia decumbens)在不同温度下(25~60℃)及恒定常温(25℃)与胁迫高温(50℃)下不同光强间(80~400μmol·m^(-2)·s^(-1))的叶绿素荧光参数,以探讨其光损伤情况和光合活性变化。结果表明:(1)随温度升高,2种短命植物的光合效率和电子传递速率先升后降,40℃时达到最高值,其后快速下降,并伴随着光系统Ⅱ(PSⅡ)非调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]和光系统I(PS I)受体端热耗散效率[Y(NA)]的上升,受体端激发压积累,光合系统受损。(2)在80~400μmol·m^(-2)·s^(-1)的光照范围内,常温下,光合效率随光照强度增加而增加;而高温下,光照与高温对植物产生了联合胁迫,造成光合活性下降,PSⅡ调节性能量耗散的量子产量[Y(NPQ)]降低,并且当光强达320μmol·m^(-2)·s^(-1)时,环式电子传递流逐渐消失。综上所述,一定范围内的光照和温度能够提升2种短命植物的光合活性,激活热耗散和环式电子传递流,减少光抑制,但温度增加及高温下光强的增加会使2种短命植物的适应能力减弱,光保护机制消失,其主要原因为PS I受体侧激发压积累和调节性热耗散保护能力不足使植物光合系统受损。

单一与混合重金属在泥蚶体内的累积特征

通过室内半静态暴毒实验,在铜、铅、镉三种重金属的单一胁迫与两两联合胁迫条件下,研究了繁殖期泥蚶(Tegillarca granosa)对重金属的富集规律。结果表明:泥蚶对单一Cu2+、Pb2+、Cd2+的生物富集系数(BCF)分别为210.16～1 178.66、128.15～603.84和198.84～659.37;联合重金属胁迫条件下,Cd2+对Cu2+的富集具有一定的拮抗作用;Cd2+和Cu2+在泥蚶体内以可溶形式存在,而Pb2+以不溶形式存在;Cu2+和Cd2+对泥蚶富集Pb2+有一定的协同效应;砂滤海水中的暂养的泥蚶,其体内的重金属含量除Cu2+外都较为稳定。

泥蚶不同组织器官对重金属(Cu、Pb、Cd)的富集规律

通过室内半静态暴毒试验,研究三种重金属(Cu、Pb、Cd)的单一与联合胁迫作用下,泥蚶(Tegillarca granosa)不同组织器官对重金属的富集能力、富集途径,以及两两重金属之间的交互作用。结果发现:单一胁迫条件下,泥蚶各组织器官对Cu的富集能力是鳃>内脏团>肌肉,对Pb和Cd的富集能力是鳃>肌肉>内脏团;肌肉和鳃对Pb的富集速率显著(P<0.05)高于内脏团,即泥蚶对Pb的富集可以通过鳃的呼吸作用和体表的渗透作用两条途径实现。联合胁迫条件下,Cd能够拮抗Cu的富集;一定量的Cu也能够在内脏团中发挥作用,拮抗Pb和Cd的累积;在其他各组织中累积的Cu和Cd则不影响Pb的累积,说明Cd和Cu在泥蚶体内以可溶形式存在,而Pb以不溶形式存在。重金属的富集与金属种类、金属浓度、累积途径、生物体的解毒机制等等多种因素有关。