9种植物对钴的吸收转运特征研究

[目的]探讨Co胁迫条件下植物对重金属Co的吸收转运特征。[方法]通过盆栽试验,分析田菁、紫花苜蓿、猪屎豆、毛苕子、大豆、绿花菜、番茄、红甜菜、空心莲子草9种植物在Co胁迫条件下对Co的吸收转运能力。[结果]Co胁迫条件下,各个植物地上部、根部Co含量均极显著高于对照(P<0.01),其中大豆(开8157)地上部Co含量增幅最大,是对照的26.5倍,增幅最小的是空心莲子草,是对照的5.7倍;空心莲子草根部Co含量增幅最大,是对照的567.4倍,增幅最小的是番茄,是对照的16.3倍。在Co胁迫处理条件下,除紫花苜蓿、大豆(丰豆5号)由于对照组根部Co含量低于检出值无法计算转移系数外,其他7种植物的Co转移系数均显著低于对照(P<0.05),其中转移系数降低最多的为空心莲子草,仅为对照的1.0%,降低最少的为田菁,为对照的48.5%,4个品种大豆的转移系数均极显著降低,均小于等于0.10。[结论]除紫花苜蓿、大豆(丰豆5号)外,其余7种植物在Co胁迫条件下地上部、根部Co含量显著增加,转移系数显著降低。

铜锌复合胁迫对斑叶芒生理及富集转运特征的影响

为探究铜锌复合胁迫对斑叶芒(Miscanthus sinensis‘Zebrinus’)生理机制的影响及其铜锌耐受性,采用盆栽实验法,探究不同质量分数的铜锌复合胁迫处理时斑叶芒生长、抗氧化酶活性指标及铜、锌的富集、转运特征。结果表明:时间及铜锌胁迫质量分数的增加对斑叶芒的生长抑制作用逐渐增大。株高、根长随铜锌胁迫质量分数的升高逐渐降低,其中,株高受毒害作用显著高于根长。铜锌复合胁迫质量分数为“800+1200”mg·kg^(-1)时,其对斑叶芒生长的抑制作用最大,此时斑叶芒的株高、根长较对照分别降低了51.25%、30.92%。随铜锌胁迫质量分数的升高,丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、过氧化物酶(POD)活性呈递增趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性呈先增后减的趋势。斑叶芒富集及转运锌的能力强于富集及转运铜的,植株地下部吸收及富集铜的能力强于地上部,植株地上部吸收及富集锌的能力强于地下部。通过Pearson相关性及主成分分析可以看出,株高与根长呈显著正相关,丙二醛质量摩尔浓度、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性四者间呈极显著正相关,表明这4种物质协同作用会形成一条抗氧化链以抵御重金属胁迫。斑叶芒能够耐受并适应“Cu^(2+)+Zn^(2+)”≤“200+200”mg·kg^(-1)时的环境。

黄淮海不同类型玉米干物质积累、分配与转运特征

以3种不同类型的玉米为材料,于2019—2020年设置4.5万、6.0万、7.5万、9.0万、10.5万株/hm^(2)5个种植密度,分析种植密度对玉米籽粒产量及干物质的影响,研究不同类型玉米对种植密度的响应,为黄淮海区域选用适宜机械化生产的玉米品种提供依据。结果表明,3种类型玉米品种籽粒产量随密度的增大而先增加后减小。单株各器官干物质及单株总干物质呈现下降趋势,成熟期各器官干物质所占比例表现为籽粒>茎秆>叶片>穗轴>叶鞘>苞叶;玉米种植密度不同,各器官的干物质转运也存在明显差异,叶鞘和茎秆没有稳定干物质输出,只有叶片在适宜的密度下有干物质转运。2年试验结果表明,黄淮海区域耐密早熟品种表现为“源”弱“库”小,只有通过合理安排种植密度,实现增“源”扩“库”,才能提高群体生产潜力。

籼、粳超级稻光合物质生产与转运特征的差异

为阐明籼、粳超级稻干物质积累及光合生产特征的差异,以江苏地区大面积推广种植的5个超级杂交籼稻组合和5个常规粳型超级稻品种为试验材料,对稻麦两熟制条件下籼、粳超级稻干物质积累、分配、运转及叶面积、光合势、群体生长率、净同化率、秧苗素质、叶型等方面进行了系统的比较研究。结果表明,粳稻生育前期(移栽至拔节期)干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及上三叶叶长、叶基角、叶开角、披垂度和叶面积衰减率、收获指数均小于籼稻,而生育中后期(拔节至成熟期)干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及有效叶面积率、高效叶面积率、粒叶比(颖花/叶、实粒/叶、粒重/叶)、最大叶面积指数、总充实量、实收产量、生物产量、茎鞘最大输出量和表观输出量及比率均大于籼稻,差异显著或极显著。虽然粳稻主要生育期单茎干物重均不及籼稻,但群体数量优势保证粳稻具有较高的群体干物质积累量和叶面积,且随着生长发育的持续,群体光合物质生产优势不断加大,群体干物质积累量于抽穗后25 d前后超过籼稻。粳稻灌浆后期(乳熟至成熟期)仍保持强劲生长优势,而灌浆初期(抽穗至乳熟期)茎鞘贮存物质合理输出,有效保障了高效光合层的安全支撑及高积累产量库的流畅充实。高生物学产量的稳定形成和叶面积"稳升缓降"态势以及拔节至成熟期较强的高效光合物质生产,是粳稻光合系统高效持续产出、灌浆充实多及高产形成的重要特征和原因。

重组K^+运输蛋白转运特征研究

研究了重组脂蛋白体中 K+运输蛋白对 K+的转运特征。当外界 p H值为 7.5时 ,ATPase和 K+转运的相对活力最高。加入 10 μmol/L钒酸钠 ,抑制 5 0 % ATPase活力和 K+转运 ,表明对钒酸钠敏感 ;同时 ,由该运输蛋白参与的 K+跨膜运输受外界 ATP和 K+浓度影响 ,其 Km值分别为 6 0 μmol/L和 14 μmol/L,表明专一性亲和 ATP和 K+ ,与膜两侧电势梯度无关。

芦苇对人工盐碱湿地中Na^+的吸收与转运特征

以芦苇为材料,通过构建人工盐碱湿地研究芦苇对Na^+的转运特征及Na^+在湿地系统中的分布特征。实验设置4个处理,CK、T1(浇灌100 mmol·L^(-1)的盐水)、T2(浇灌200 mmol·L^(-1)的盐水)及T3(浇灌300 mmol·L^(-1)的盐水),于不同时间测定各处理下芦苇地上及地下部分Na^+与K^+含量,计算Na^+/K^+及二者的转移系数,从而分析湿地盐分对芦苇体内Na^+、K^+平衡的影响及芦苇对Na^+的转运特征;测定土壤及水体中Na^+与K^+的含量,计算去除率,分析芦苇对湿地的脱盐作用。结果显示:与CK相比,高浓度(T3)Na Cl处理使芦苇地上及地下部分Na^+含量最终分别增加了6.09倍和1.61倍,地上及地下部分K^+含量分别降低了26.88%和18.10%。地上部分Na^+/K^+随处理时间逐渐升高,地下部分则相反。CK及T1的Na^+转移系数为0.30~0.86,随处理时间延长而减小;T2及T3的Na^+转移系数为0.51~0.91,随处理时间延长而增加。芦苇对处理组土壤Na^+及K^+的去除率分别为11.0%~13.4%和3.8%~9.8%,对处理组水体Na^+及K^+的去除率分别为42.7%~51.6%和6.8%~74.2%。研究结果表明,盐胁迫会影响芦苇体内的Na^+、K^+平衡,芦苇能有效地吸收Na^+,将Na^+从植物地下部分转运到地上部分。芦苇对湿地具有一定的除Na^+脱盐作用,且高浓度Na^+的存在会影响芦苇对K^+的吸收及去除。

长苞香蒲对人工盐碱湿地Na+和K+的吸收与转运特征

为揭示长苞香蒲(Typha domingensis)对盐生湿地生态系统中Na^(+)和K^(+)的吸收与转运特征,探讨长苞香蒲对盐生湿地的生态修复效果,该研究采用人工模拟盐生湿地的方法,设置CK(对照)、T1(浇灌100 mmol·L^(-1)盐水)、T2(浇灌200 mmol·L^(-1)盐水)及T3(浇灌300 mmol·L^(-1)盐水)4种不同盐浓度的人工湿地生态系统,并分别于5月5日(开始盐胁迫处理,S0)、5月30日(S1)、6月30日(S2)和7月30日(S3)测量其株高和干重、植株地上与地下部分Na^(+)和K^(+)的含量以及底泥和水体中Na^(+)和K^(+)的含量以分析长苞香蒲对盐碱湿地的脱盐作用。结果表明:(1)各处理的长苞香蒲的株高和干重随着处理时间的延长呈增加趋势,但与CK相比,各处理生长量随盐浓度升高出现下降趋势。(2)高浓度盐处理(T3)使长苞香蒲的地上部分和地下部分的Na^(+)分别增加了2.56倍和1.75倍,地上部分及地下部分的K^(+)含量分别降低了34.1%和35.8%。(3)地上部分和地下部分的Na^(+)/K^(+)在处理和对照间均随处理时间延长呈增加的趋势,选择性转移系数与Na^(+)和K^(+)转移系数总体随处理时间延长呈降低的趋势。(4)在S0至S3期间,长苞香蒲对处理组土壤Na^(+)和K^(+)的去除率为10.6%~15.8%和2.3%~12.8%,对处理组水体Na^(+)和K^(+)的去除率为55.0%~65.1%和1.6%~67.0%。综上表明,盐胁迫能影响长苞香蒲体内的Na^(+)和K^(+)平衡,长苞香蒲能够有效地吸收Na^(+),并在一定盐浓度下能通过K^(+)的交换将Na^(+)从根部吸收转运至地上部分。因此,长苞香蒲可通过离子转运的形式完成对盐离子的吸收,可作为盐碱湿地生态修复的优良植物。

HPLC考察白头翁汤4种标志成分在Caco-2细胞模型的转运特征

目的研究白头翁汤中标志成分秦皮甲素、秦皮乙素、小檗碱、白头翁皂苷B4在Caco-2细胞模型的转运特征及其机制。方法通过HPLC建立白头翁汤指纹图谱以及4种标志成分的同时定量分析方法,随后以Caco-2细胞模型和P-gp抑制剂维拉帕米考察复方标志成分的双向转运机制,通过HPLC检测药物浓度计算其表观渗透系数(Papp)。结果①秦皮甲素在顶端(AP)和底端(BL)双向转运大致相同,为被动转运机制;②秦皮乙素在AP侧转运大于BL侧,维拉帕米可抑制AP侧向BL侧转运,为主动转运机制;③小檗碱在AP侧和BL侧转运大致相同,对于BL→AP侧外排Papp值显著低于单体的文献报道值,在复方中可能存在化学成分抑制小檗碱BL侧向AP侧外流载体,促使外流减少,增加小檗碱的摄取;④白头翁皂苷B4紫外响应弱,未能检测出。结论白头翁汤中秦皮甲素、秦皮乙素、小檗碱可通过HPLC考察其在Caco-2细胞模型的转运特征。

四环素类抗生素对不同蔬菜生长的影响及其富集转运特征

本研究探讨了四环素类抗生素(TCs)对两种蔬菜生长的影响及其在蔬菜体内的富集和转运特征,以期为四环素类抗生素的植物毒性和对人体健康的风险评价提供理论基础.采用土培试验研究了不同水平(0、50和150 mg·kg-1)的四环素类抗生素(四环素TC、土霉素OTC、金霉素CTC)对生菜和小白菜生长、抗生素含量及其富集转运特征的影响.结果表明,TCs总体上抑制了生菜的生长,地上部和地下部鲜重分别较CK降低了1.56%~26.84%和17.36%~51.04%,小白菜地上部和地下部鲜重反而较对照提高了3.7%~7.3%和3.1%~82.2%.TCs在一定程度上增加了生菜和小白菜的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),抑制了生菜的净光合速率(Pn),Pn在TCs为150 mg·kg-1时较CK降低了32.43%~82.43%.TCs还抑制了生菜和小白菜的SOD活性,较CK降低了29.17%~223.12%,以OTC的抑制作用最强.生菜和小白菜的MDA含量在TCs为150mg·kg-1时达到最大值(生菜地上部除外).小白菜地上部和地下部TCs的含量均高于生菜,以CTC处理的小白菜和生菜TCs含量较高.种植生菜的土壤TCs残留量高于小白菜土壤,以OTC处理的土壤TCs残留量最高.小白菜对TCs的富集系数和转运系数分别是生菜的1.07~7.35倍和1.15~2.25倍.3种四环素类抗生素中以OTC和CTC的生态风险较大.

左旋紫草素肠道转运及Caco-2细胞转运特性

目的研究左旋紫草素肠道及Caco-2细胞转运特征及其机制。方法应用翻转肠囊法和Caco-2细胞模型考察时间、浓度对左旋紫草素转运吸收特性的影响,应用P-糖蛋白抑制剂维拉帕米对左旋紫草素转运吸收机制进行研究,采用HPLC法测定左旋紫草素的浓度,计算其表观渗透系数(Papp)。结果在Caco-2细胞模型,随浓度增加和时间延长,左旋紫草素的累积转运量逐渐增加;加用维拉帕米后,使AP侧到BL侧的表观渗透系数Papp(AP→BL)显著增加,而从BL侧到AP侧的表观渗透系数Papp(BL→AP)显著降低。在翻转肠囊模型,100μmol·L-1左旋紫草素中加入维拉帕米后Papp显著增加。结论左旋紫草素的转运存在被动转运和主动转运2种形式,P糖蛋白参与主动转运过程;该药经肠道吸收中等,加入维拉帕米可能促进吸收。

贵州中低海拔黄壤区土壤-辣椒系统重金属迁移累积特征研究

为探究重金属在中低海拔黄壤区土壤-辣椒系统中的迁移累积规律,对贵州省典型中低海拔黄壤区(绥阳县黄杨镇)种植的4个辣椒品种(小米椒、朝天椒1号、朝天椒2号和二荆条)植株及其根际土壤重金属镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)含量开展调查、评价及分析。结果表明,研究区土壤主要污染元素为Cd、Pb,60个样品中有21个样品Cd含量、16个样品Pb含量超过了对应农用地土壤污染风险筛选值,个别地块存在5项重金属复合污染现象。主要受Cd影响(Cd污染指数最大值为10.40),研究区土壤重金属综合污染指数高达7.35。在辣椒所有部位(鲜样)中,叶片对Cd的吸收能力最强,小米椒、朝天椒1号、朝天椒2号、二荆条叶片Cd含量分别为0.77、0.80、1.44、1.12 mg/kg。As易在辣椒植株中转移,进入果实中大量累积。小米椒、朝天椒1号、朝天椒2号、二荆条果实As含量分别为1.89、1.73、1.69、1.76 mg/kg。Pb、Cr含量均为根部>茎部>果实,Zn在植株体内无明显分布特征。食用风险评估结果表明,研究区存在辣椒果实Cd、As含量超过《食品中污染物限量》(GB2762—2017)标准值的情况。其中,Cd超标比例大,但人均每周摄入量远低于限量标准(PTWI),不具备健康风险;仅1个小米椒样品As含量超过限量标准。相关性分析结果表明,土壤中Zn全量与果实中各重金属含量之间无显著相关性,土壤有效态Zn含量显著影响了果实Cd、Zn含量,相关系数分别为-0.385和0.573(P<0.01)。因此,在中低海拔黄壤区种植辣椒应重点关注其Cd、As含量,可通过活化土壤Zn达成Cd阻抗效果,以实现该类型土壤的安全利用。

铅胁迫下杉木幼苗生长与养分含量的变化及铅富集特性

【目的】探讨铅(Pb)胁迫对杉木幼苗生长与营养元素吸收的影响及Pb的富集与转移特性。【方法】以1年生杉木幼苗为试验材料,采用盆栽试验,设置0(CK)、250 mg/kg(T1)、500 mg/kg(T2)、750 mg/kg(T3)、1000 mg/kg(T4)和1500 mg/kg(T5)Pb胁迫处理,测定不同处理杉木幼苗的形态(株高、地径)、生物量、叶片光合色素含量及各器官(吸收根、运输根、主干、枝、叶)中氮(N)、磷(P)、钾(K)、Pb含量,计算各器官的Pb富集系数和不同处理的Pb转运系数。【结果】(1)随着土壤中Pb含量的增加,杉木幼苗株高、地径净生长量以及总生物量均呈先升高后下降的趋势,但各处理株高净生长量与CK之间均无显著差异,T4、T5处理地径净生长量和总生物量与CK差异达到显著水平。(2)随着土壤中Pb含量的增加,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量呈先升后降的趋势,其中T5处理的叶绿素a和总叶绿素含量显著小于CK,其余各处理与CK无显著差异,各处理间叶绿素b和类胡萝卜素含量无显著差异。(3)随着土壤中Pb含量的增加,杉木幼苗各器官的N、K元素含量均呈先升高后下降的趋势;而地下部分P元素含量总体呈上升趋势,地上部分则呈先上升后下降趋势,吸收根、运输根、枝、叶P元素含量均显著大于CK。(4)随着土壤中Pb含量的增加,杉木幼苗各器官中Pb含量呈上升趋势,且在同一Pb胁迫处理下,各器官Pb含量由大到小依次为吸收根、运输根、主干、叶、枝。(5)随着土壤中Pb含量的增加,杉木幼苗各器官Pb富集系数总体呈先升高后下降的趋势,各处理间Pb转运系数无显著差异。【结论】杉木幼苗对Pb的转运能力有限,但在低含量Pb胁迫环境中生长受到促进,由于杉木生长迅速,因此可将其作为低含量Pb污染地区的造林树种。

六种木本植物对铅锌尾矿库重金属富集力的研究

通过对湖南省资兴市某已闭库并实施生态修复的铅锌尾矿库及周边受污染土壤和植物的采样分析,以ICP—ASE电感耦合等离子体发射光谱法测定了杉木、杨树、栾树、泡桐、香樟和乌桕等6种木本植物中Pb、Zn、Cu和Cd等重金属元素的含量,并运用转运系数和富集系数分析了植物相应的富集能力与转运特征。结果表明:6种植物中,对Pb富集系数最大的为乌桕,达到0.029;对Zn富集系数最大的为泡桐,达到0.374;栾树对Pb的转运系数达到1.314;泡桐对于Zn的转运系数达到1.452。6种植物均能适应铅锌重度污染的生长环境,其中乌桕、泡桐、栾树富集和转运Pb、Zn能力突出,适宜作为铅锌矿区植物修复的主要木本树种。

生物滞留池内3种植物对四环素胁迫的响应

为探究生物滞留池体系内(bioretention cell,BRC)植物对抗生素及氮、磷复合污染的响应,选用菖蒲(Acorus calamus)、虉草(Phalaris arundinacea)和芦苇(Phragmites communis)作为研究对象,在不同四环素(tetracycline,TC)浓度(0,0.1,0.6,1.2,1.8μg/mL)下进行间歇批次试验。检测TC、氮素、磷素复合污染物在植物体内的富集量及BRC系统出水中的浓度,考察污染物的富集转运及去除特征;分析有机酸的变化,探讨根系分泌物对复合污染的响应机制。结果表明:1)在TC胁迫下,植物对TC的富集能力为菖蒲>虉草>芦苇,3种植物氮、磷富集系数(bioconcerntration factors,BCF)均与TC浓度呈负相关,氮磷转运系数(translocation factors,TF)顺序为芦苇>虉草>菖蒲;无TC胁迫下,3种植物的氮BCF差异不显著,均在4.80~5.39,磷BCF差异显著且顺序为虉草>菖蒲>芦苇。2)3种植物BRC系统均可稳定高效去除TC,在0.1μg/mL TC时去除率接近99.70%,在0.6,1.2,1.8μg/mL TC时去除率均高于99.90%。TC胁迫时,菖蒲和芦苇BRC的总氮(TN)去除率均有下降,分别从73.15%、70.55%下降至最低为54.45%、47.70%,虉草BRC的TN去除率保持稳定在65%左右,菖蒲、虉草和芦苇BRC的TP去除率均明显增高,分别由75.53%、82.71%和78.64%升至最高为96.79%、98.80%和97.91%。3)TC胁迫下,3种植物柠檬酸分泌能力均增强,且菖蒲和虉草的柠檬酸分泌量与TC去除率呈显著正相关,芦苇的柠檬酸分泌量与TP去除率呈显著正相关,柠檬酸可作为外源有机酸提高植物BRC系统对TC、TP的去除。该研究结果对植物BRC去除抗生素污水的实际工程具有参考价值。