Cr胁迫对‘中山杉406’幼苗生长和生理生化特性的影响

采用水培法模拟实验,以亲本落羽杉〔Taxodium distichum(Linn.)Rich.〕为对照,比较了不同浓度和处理时间Cr胁迫对‘中山杉406’(‘Zhongshanshan 406’)幼苗生长、抗氧化系统和光合系统的影响。结果显示:在中浓度(5.00μmol·L^(-1))和高浓度(20.00μmol·L^(-1))Cr处理28 d时,‘中山杉406’幼苗的相对生长速率和相对含水率以及叶片的相对电导率、叶绿素含量和丙二醛(MDA)含量的变幅均小于落羽杉。随着Cr浓度的增加和处理时间的延长,‘中山杉406’幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性总体呈升高的趋势,而落羽杉幼苗叶片的SOD和POD活性总体呈先升高后降低的趋势,‘中山杉406’在处理后期(28 d)能维持较高的抗氧化酶活性。与对照(0.00μmol·L^(-1)Cr)相比,在1.25和5.00μmol·L^(-1)Cr处理下,‘中山杉406’幼苗叶片的PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ有效光化学效率(F_(v)′/F_(m)′)和PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))总体变化不大,而落羽杉的这3个叶绿素荧光参数在5.00μmol·L^(-1)Cr处理下显著降低,且在20.00μmol·L^(-1)Cr处理28 d时的降幅明显大于‘中山杉406’;随着处理时间的延长,‘中山杉406’幼苗叶片非光化学猝灭系数(NPQ)总体呈升高的趋势,而落羽杉从处理14 d开始变化不大。Cr胁迫下2种植物相对生长速率与叶片的光合系统指标(叶绿素含量、F_(v)/F_(m)值、F_(v)′/F_(m)′值、Φ_(PSⅡ)值)以及抗氧化系统指标(SOD活性、POD活性和MDA含量)有较高关联度,Φ_(PSⅡ)值和叶绿素含量与抗氧化系统指标间有较强关联性。综上所述,‘中山杉406’和落羽杉对低浓度(1.25μmol·L^(-1))Cr胁迫有一定的生长适应性,‘中山杉406’对中、高浓度Cr胁迫的抗性更强。Cr胁迫下较强的PSⅡ光化学性能、抗氧化能力和PSⅡ热耗散能力是‘中山杉406’维持较高生长速率以及防御光抑制和光破坏的重要机制。

Cr^6＋对菹草叶绿素荧光参数、抗氧化系统和超微结构的胁迫影响

研究了不同浓度的Cr6+(0、1、10、30、50 mg.L-1)对菹草叶片叶绿素、叶绿素荧光参数、抗氧化系统、可溶性蛋白含量、膜脂过氧化产物、可溶性糖含量、超氧阴离子(O2.—)产生以及细胞超微结构的胁迫影响。结果表明,随着Cr6+浓度的增加,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a/b均呈下降趋势,Fo先升后降,Fv/Fm、Fm及Fv/Fo均逐渐降低;可溶性蛋白和谷胱甘肽(GSH)含量先升后降,抗坏血酸(AsA)含量逐渐下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐下降,而过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性均呈先升后降趋势;O2.—产生速率、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量均表现先降后升趋势;电镜观察发现:随着Cr6+浓度的增加,对细胞超微结构的损伤也加剧,表现为叶绿体膨胀,被膜破裂,类囊体片层解体;线粒体嵴数目减少,呈空泡状。可见,Cr6+破坏了菹草正常生理活动的结构基础,造成菹草生理功能紊乱。

Cr^(3+)胁迫对萝卜幼苗生长的影响

采用砂培研究了萝卜幼苗受到Cr3+胁迫时,根冠比、根系活力、叶绿素含量和植株体内脯氨酸含量的变化。结果表明,在低浓度Cr3+(≤20 mg/L)胁迫下,植株的根冠比大于对照组,根系活力有所提高,叶中叶绿素含量增加,萝卜幼苗表现出对低浓度Cr3+有较强的抗性作用;而高浓度(25、30 mg/L)的Cr3+使根系活力降低,叶绿素的含量减少,根冠比呈下降趋势。在试验过程中,受Cr3+胁迫的萝卜幼苗体内脯氨酸含量变化明显,呈现出规律性升高趋势,从而降低Cr3+对细胞的伤害,提高植物对重金属盐的抗性。

Cr^(6＋)胁迫对水花生(Alternanthera philoxeroides)愈伤组织多胺代谢的影响

利用植物组织培养技术培养水花生愈伤组织并以此为实验材料,研究了不同Cr6+浓度(0、0.1、0.3、0.6、0.9 mmol/L)对水花生愈伤组织中腐胺(putrescine,Put)、亚精胺(spermidine,Spd)、精胺(spermine,Spm)、脯氨酸(Pro)含量及精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)、多胺氧化酶(PAO)和二胺氧化酶(DAO)活性的影响.结果表明,随着Cr6+处理浓度的增大:(1)游离态腐胺(f-Put)、亚精胺(f-Spd)和精胺(f-Spm)的含量先升后降,且均在0.6 mmol/L时达到峰值;(2)结合态腐胺(结合态Put)含量在0.1 mmol/L时达到最大值,之后下降;而结合态Spd和结合态Spm含量则逐渐上升;(3)束缚态Put、束缚态Spd和束缚态Spm含量先升后降,在0.6 mmol/L时束缚态Put与Spd达到最大值;而束缚态Spm则是在0.1 mmol/L时达到最大值,之后逐渐下降;(4)ADC酶和ODC酶活性逐渐上升;而PAO、DAO酶活性则表现为先升后降;(5)Pro含量呈先升后降趋势.可见,重金属Cr6+胁迫下,破坏了水花生愈伤组织内多胺代谢平衡,造成多胺(polyamines,PAs)大量积累,较高的内源PAs在提高愈伤组织抵抗Cr6+胁迫能力的过程中发挥重要作用.

3种甜高粱萌发期对Cr^(6+)胁迫的响应及抗性评价

为探讨Cr^(6+)胁迫对甜高粱种子萌发的影响,以晋甜杂1号、晋甜杂2号、晋甜杂3号为试验材料,采用发芽毒理试验,研究了不同Cr^(6+)浓度对3种甜高粱种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,在Cr^(6+)胁迫下,晋甜杂1号和晋甜杂3号的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长、胚根鲜质量、胚芽长以及胚芽鲜质量均随Cr^(6+)浓度的增加而呈下降趋势;晋甜杂2号的胚根长、胚根鲜质量、胚芽长以及胚芽鲜质量均随Cr^(6+)浓度的增加而呈下降趋势,但其发芽势、发芽率和发芽指数在浓度<1.15 mmol/L时呈上升趋势;3种甜高粱种子的耐Cr^(6+)性大小为晋甜杂2号>晋甜杂3号>晋甜杂1号。

生物炭的施入对Cr(Ⅵ)胁迫条件下玉米幼苗的生理响应及铬吸收的影响

为了研究生物炭的施入对Cr(Ⅵ)胁迫条件下玉米幼苗的生理响应及铬吸收的影响。以玉米为供试作物,试验设5个处理,测定了玉米苗的地上和地下生物量,叶片丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活、过氧化物酶活、过氧化氢酶活等生理生化指标,并测定了玉米根系、地上部分的Cr含量。试验结果表明:在Cr(Ⅵ)胁迫条件下,地上部分鲜重相对于CK1增幅分别为12.73%、32.73%、38.40%,其中BC450、BC600处理相对于CK1达到显著性差异(P<0.05);BC600处理根系铬含量仅为1.258 mg/kg,相对减少铬吸收量65.75%,同时地上部分铬含量仅为0.36 mg/kg;丙二醛、脯氨酸、CAT酶活、POD酶活、SOD酶活等指标随明显增加(P<0.05);其中BC600的处理相对于铬胁迫CK1明显降低丙二醛、脯氨酸含量、POD、CAT、SOD酶活(P<0.05),而使可溶性蛋白、可溶性糖含量明显增加(P<0.05)。通过综合评定,施用生物炭处理,玉米苗期受到的Cr(Ⅵ)胁迫程度低于对照,生物炭对Cr(Ⅵ)具有一定的固定效应,其中BC600处理最为明显。

重金属铬(Cr^(6+))胁迫对地黄幼苗生长影响的研究

本研究以怀地黄苗为材料,采用组织培养法,探究了不同Cr^(6+)浓度及胁迫时间对其幼苗株高、根茎叶生长状况及生物量、死亡率的影响。结果表明:在给定胁迫时间下,低浓度的Cr^(6+)(0.5 mmol/L)对怀地黄幼苗生长表现出一定的促进作用,鲜重、干重、根长、叶片数量呈现上升趋势,而高浓度Cr^(6+)对幼苗生长表现出明显的抑制作用。怀地黄幼苗在1 mmol/L Cr^(6+)浓度下仍可以较好地生长,可见地黄对重金属铬毒害的抵抗能力较强。

一株Cr(Ⅵ)还原菌对Cr(Ⅵ)胁迫下小白菜幼苗植物毒性及植物有效性的缓解效应

【目的】研究Cr(Ⅵ)还原菌Exiguobacterium sp.EH5(简称菌株E)对Cr(Ⅵ)胁迫下四季青小白菜幼苗的植物毒性及植物有效性的影响。【方法】通过水培盆栽试验,向等体积、含有不同Cr(Ⅵ)质量浓度(0、1、2、3、4、5 mg/L)的水培营养液中按体积比1%添加菌悬液(菌悬液OD600nm≈4),考察菌株E对Cr(Ⅵ)胁迫下小白菜幼苗的生长量、叶绿素含量、蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性及铬含量的影响。【结果】(1)Cr(Ⅵ)质量浓度越高,Cr(Ⅵ)毒性抑制小白菜幼苗生长及其蛋白质、叶绿素合成的效果越显著。加入菌株E后,在相同最高Cr(Ⅵ)质量浓度(5 mg/L)对比下,小白菜幼苗茎长、根长、鲜重、叶绿素总量及蛋白质含量比不加菌E对照分别增加98.10%、5.32%、90.49%、10.07%、11.11%。(2)随着Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度升高,小白菜幼苗叶片中MDA含量增加,SOD活性随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高呈先增后降趋势。加入菌株E后,在相同质量浓度1~5 mg/L下,小白菜幼苗叶片中MDA含量比不加菌对照分别降低19.60%、17.05%、58.85%、28.19%、11.66%。在Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度≤4 mg/L时,加菌株E的SOD活性比不加菌对照有所降低,随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高(>4 mg/L),加菌株E的SOD活性比不加菌对照提高11.51%。(3)Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度越高,小白菜幼苗体内(根、茎叶)Cr含量越高。加入菌株E后,小白菜幼苗根、茎叶部分的Cr含量比不加菌对照均有不同程度的降低。【结论】添加菌株E可以在一定程度上缓解Cr(Ⅵ)对小白菜幼苗的生长毒性以及Cr(Ⅵ)诱导的氧化胁迫,并降低小白菜幼苗对Cr(Ⅵ)的可利用度。

土壤质地对铬胁迫下小麦灌浆期形态与旗叶光合特性的影响

为了探讨铬(Cr)胁迫条件下土壤质地对小麦植株形态及旗叶光合特性的影响,采用盆栽试验方法,研究了3种土壤质地(壤土、粘土、砂土)下灌浆期小麦的根长、分生根数、干物质量等形态指标及旗叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)、叶绿素相对含量等光合特性指标的差异。结果表明,随着Cr胁迫浓度的升高,小麦根长在粘土中呈逐渐变短的趋势,在壤土和砂土上则呈先升高后降低趋势,且根长达到最大值的Cr浓度为100 mg·kg-1;小麦分生根数在3种质地土壤上均呈逐渐减少趋势;Cr胁迫使不同器官的干物质量及干物质总重都有不同程度下降;旗叶的Pn在壤土上也随Cr浓度的升高逐渐降低,在粘土和砂土上则先升高后降低,且当Cr浓度分别为100和200 mg·kg-1时达到最大值;小麦旗叶Gs、Ci、Tr和叶绿素相对含量均呈先升高后降低趋势,且在壤土和粘土上达到最大值的Cr浓度均为100 mg·kg-1,在砂土上为200 mg·kg-1;旗叶WUE在粘土上呈先升高后降低趋势,砂土上则呈现升高趋势,壤土上波动不大。整体来说,Cr胁迫对小麦灌浆期各项光合指标起到了低促高抑或抑制作用,尤其当Cr浓度≥200 mg·kg-1时,Cr对小麦表现出明显的胁迫效应,导致根长降低,分生根数减少,旗叶Gs、Ci、Tr和叶绿素相对含量降低,各器官干物质量减少。此外,在3种质地土壤上,小麦灌浆期旗叶光合指标在Cr胁迫下不同程度下降,砂土的下降趋势比壤土和粘土明显。

六价铬对红芸豆种子萌发和幼苗生长的毒害作用及外源NO的缓解效应

为了研究铬(Cr)对红芸豆种子萌发和早期幼苗生长的胁迫作用及硝普钠(SNP,NO供体)的缓解作用,以红芸豆品种‘红芸3号’为试材,采用纸间发芽方法和水培法,研究Cr和外源NO对红芸豆种子萌发、种胚和幼苗抗氧化系统、幼苗光合特性以及营养元素吸收转运的影响。结果表明,20μmol·L^(−1)K_(2)Cr_(2)O_(7)胁迫诱发红芸豆种胚和幼苗氧化损伤,抑制幼苗对营养元素的吸收和转运,降低幼苗光合作用,进而抑制红芸豆种子萌发和早期幼苗的生长。添加100μmol·L^(−1)SNP(外源NO)可减轻Cr对种胚和幼苗的氧化胁迫伤害,降低Cr在幼苗中的积累,促进幼苗对营养元素的吸收和转运,增强幼苗光合作用。种子萌发生长72 h时,20μmol·L^(−1)K_(2)Cr_(2)O_(7)胁迫下添加SNP,种胚H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)和MDA含量分别比Cr胁迫处理降低36.15%、30.96%和34.97%;Cr胁迫下,添加SNP幼苗生长10 d,根系H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)和MDA含量分别比Cr胁迫处理降低55.25%、48.60%和33.54%,叶片H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)和MDA含量分别比Cr胁迫处理降低27.71%、36.40%和53.85%,根系活力比Cr胁迫处理升高59.16%;幼苗根和叶中Cr含量比Cr胁迫处理降低69.14%和24.08%,幼苗根中Mg、Fe、Cu和Zn含量比Cr胁迫处理分别增加37.10%、17.96%、5.17%和13.60%,幼苗叶中Mg、Fe、Cu、Zn元素含量比Cr胁迫处理分别增加32.57%、29.49%、22.45%和36.07%;幼苗净光合速率和PSⅡ最大光合效率比Cr胁迫处理提高58.60%和11.27%。外源NO通过诱导种胚抗氧化酶活性提高,降低幼苗对Cr的吸收,促进幼苗对营养元素的吸收和转运,增强幼苗光合作用,缓解Cr对红芸豆种子萌发和早期幼苗生长的胁迫作用。

铬胁迫对烟草叶片叶绿素荧光特性和活性氧代谢系统的影响

以福建省主栽烟草品种翠碧1号、K326和云烟87为材料,采用土培方法研究了铬(Cr)胁迫对烟草叶绿素荧光特性和活性氧代谢系统的影响。结果表明,以吸收光能为基础的总性能指数PIABS呈显著下降趋势,Cr胁迫首先影响了PSⅡ对光能的吸收和电子传递,降低PSⅡ反应中心活性,引起了发生在从PSⅡ供体侧(即OEC)到PSI末端电子受体还原整个光合电子传递链的光抑制伤害;铬添加量为30、60、90 mg/kg时,3种烟草叶绿素荧光诱导动力学曲线(O-J-I-P曲线)初始值与对照相比差异不大,未出现明显的K点;当铬添加量为90 mg/kg时,J-I-P段荧光值显著下降;低Cr添加量对烟草叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性有促进作用,高添加量则表现为抑制作用;烟草叶片过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量随Cr添加量的增加呈明显上升趋势,表明高浓度Cr胁迫对烟草叶片膜脂系统造成了氧化损伤,并超出了细胞内部的活性氧清除能力。铬对3个烟草品种的影响无显著差异。

外源锌对铬胁迫下烤烟锌、铬积累和多酚类物质的影响

【目的】探究不同锌(Zn)浓度对铬(Cr)胁迫下烤烟Cr和Zn积累及烟叶多酚类物质的影响,为烤烟种植过程中重金属污染的防治及修复提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,以不添加Zn和Cr为对照,设不同浓度单一Zn(20、60和100 mg/kg)及Zn+Cr(Cr为15、30和90 mg/kg)复合处理。在烟苗移栽后50和80 d,取7~11叶位的烟叶用于测定烟叶的绿原酸、莨菪亭和芦丁含量;80 d时另取根、茎、叶3个部位测定烟株生物量、Cr和Zn的吸收量,所得数据进行差异显著性检验、双因素方差分析和Pearson相关分析。【结果】单一Zn处理下,烟株生物量随Zn浓度增加呈先升后降的变化趋势,其中60 mg/kg处理的生物量最高,根、茎、叶分别比对照增加28.1%、14.5%和7.4%。Zn和Cr复合作用下,15 mg/kg Cr与Zn复合处理的烟株生物量与对照相差较小,而90 mg/kg Cr浓度下的烟株生物量均低于对照。单一Zn处理对烟株根部的Cr吸收具有低促高抑效应,且降低烟叶Cr富集、促进烟叶Zn积累。Zn和Cr复合处理增加烟株根部Cr积累、降低Zn积累,同时烟叶Cr含量均低于对照,降幅范围为41.9%~72.7%,而烟叶Zn含量除15 mg/kg Cr与Zn复合处理外均低于对照。外源添加Zn能降低烟叶Cr的生物累积系数(BAF),除0、15 mg/kg Cr和100 mg/kg Zn复合处理外,其余处理茎叶/根的位移系数(TF)均低于对照。单一Zn处理能促进烟叶绿原酸、芦丁和莨菪亭积累。Cr和Zn复合处理下,土壤Zn/Cr添加比例为20/15、60/15和100/15时能促进烟叶绿原酸和芦丁的积累。【结论】添加外源Zn能降低Cr在烟叶中的积累,土壤Zn/Cr添加比例高时能促进烟叶中Zn、绿原酸和芦丁的积累,抑制根中Cr积累。可考虑通过添加Zn元素调节土壤中Cr、Zn比例以降低烟叶中Cr含量和调控烟叶中多酚物质积累。

铬胁迫对黄瓜种子萌发及某些生理生化指标的影响

探讨了不同浓度铬(Cr6+)胁迫对黄瓜种子萌发、幼苗早期保护酶活性(SOD、POD、CAT)及膜脂过氧化(MDA含量)的影响。结果表明,在不同浓度Cr6+的胁迫下,黄瓜种子的发芽率随Cr6+浓度的增大而减小。黄瓜胚轴中SOD活性随Cr6+胁迫浓度的增加呈先升后降的趋势,而POD、CAT活性呈上升趋势;MDA含量则是持续上升。

铬胁迫对油菜种子萌发和生长的影响

以"青绿一号"、"青梗一号"、"夏抗F1"油菜为试材,采用水培法研究不同浓度重Cr6+对油菜种子的萌发和幼苗生长的影响。结果表明:当Cr6+>4.0mg/L时,3个油菜品种的的发芽势、发芽率、根长、苗高以及发芽指数和活性指数均受到抑制,受Cr6+抑制作用的强弱顺序为"青绿一号">"青梗一号">"夏抗F1"。

外源一氧化氮对铬胁迫下小麦幼苗生理的影响

研究了在40 mg·L-1Cr6+胁迫下,0.1 mmol·L-1～1.0 mmol·L-1外源NO供体硝普钠(SNP)处理对小麦幼苗生长、叶绿素含量、丙二醛含量、相对电导率、叶片保护酶(SOD、POD和CAT)活性和可溶性糖含量的影响.结果表明,NO缓解小麦幼苗Cr6+胁迫具有剂量效应,以0.4 mmol·L-1SNP的效果最好.

发状念珠蓝细菌细胞对Cu^(2+)、Cr^(2+)和Pb^(2+)胁迫的响应

【目的】对发状念珠蓝细菌细胞进行重金属离子Cu2+(CuSO4)、Cr2+(CrCl2)和Pb2+(PbCl2)胁迫,探讨发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应。【方法】25℃,80μmol/(m.s)光照下,BG11培养液培养发状念珠蓝细菌,利用不同浓度(0、0.1、1.0、10、100 mg/L)Cu2+、Cr2+和Pb2+胁迫发状念珠蓝细菌细胞,测定其质膜透性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量以及海藻糖含量,分析发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应。【结果】在Cu2+、Cr2+和Pb2+胁迫下,发状念珠蓝细菌细胞的外渗率和丙二醛(malondialdehyde)含量随着重金属离子浓度的升高而升高,相对渗透率和膜脂过氧化水平的变化趋势一致。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase)活性随重金属离子浓度的升高先升后降,脯氨酸含量随着重金属离子处理浓度的升高,呈先降后升的趋势,可溶性糖含量随浓度的增大而减少。【结论】低浓度的重金属离子可以诱导发状念珠蓝细菌细胞产生结构和生理的应激响应,高浓度会导致发状念珠蓝细菌细胞膜结构和功能的严重损害。

低浓度铬对生菜种子萌发及幼苗的影响

[目的]探讨低浓度Cr6+对生菜种子萌发及幼苗生长的影响。[方法]采用0、5、10、20、30、40 mg/L的Cr6+溶液进行生菜种子发芽试验。[结果]Cr6+对生菜种子的发芽势和发芽指数影响不大、对发芽率影响极显著;活力指数随Cr6+浓度的增加而下降,Cr6+为20 mg/L影响显著,为40 mg/L影响极显著;Cr6+显著抑制苗长和根长,浓度越高影响越大;Cr6+≥5 mg/L显著降低生菜种子的成苗率。[结论]在该研究浓度下,不利于生菜种子的萌发和幼苗的生长。