一种新发现的湿生铬超积累植物——李氏禾(Leersia hexandra Swartz)

通过对广西某电镀厂附近的植物和土壤的野外调查,发现了湿生铬超积累植物--李氏禾（Leersia hexandra Swartz）.结果表明,多年生禾本科李氏禾对铬具有明显的超积累特性,叶片内平均铬含量达1786.9mg/kg,变化范围为1084.2～2977.7mg/kg;叶片内铬含量与根部土壤中铬含量之比最高达56.83,叶片内铬含量与根茎中铬含量之比最高达11.59,叶片内铬含量与水中铬含量之比最高达517.86.李氏禾不仅对铬有很强的富集能力,而且具有生长快、地理分布广、适应性强的特点,因此李氏禾的发现将为植物的铬超积累机理与铬污染环境的植物修复研究提供新的重要物种.

不同浊度水体下李氏禾(Leersia hexandra Swartz)叶绿素荧光特性研究

为探究不同浊度水体胁迫下李氏禾(Leersia hexandra Swartz)的叶绿素荧光特性,将李氏禾幼苗置于浊度分别为0、30、60和90 NTU的水体中完全淹没。试验处理持续13天,于第1天开始间隔一天采用水下调制荧光仪(DIVING-PAM)测定叶片叶绿素荧光的实时光量子产量(Yield)、最大光量子产量(Fv/Fm)、暗适应最小荧光(F0)、相对光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)。结果显示:第7天时30 NTU的水体中,Fv/Fm、ETR、qP的值降到最低,李氏禾的光合作用受阻;此时30 NTU的Fv/Fm、Yield、qP值比0 NTU分别高9.3%、8.4%、21.1%,表明李氏禾在一定时间内能适应30 NTU的胁迫。该研究结果将有助于认识李氏禾在浊度下的生理变化,对李氏禾在浑浊水体的消涨带植被修复的应用具有指导意义。

六蕊假稻Leersia hexandra病原真菌稻平脐蠕孢Bipolaris oryzae的分子鉴定及致病性研究

为了筛选获得具除草潜力的病原真菌菌株,经形态学观察和18s rDNAITS序列分析,6株分离自感病六蕊假稻的菌株被鉴定为稻平脐蠕孢Bipolaris oryzae。采用培养皿生测法和盆栽生测法分别评价其发酵液毒素和菌丝体悬浮液的除草活性,同时用盆栽生测法测定了菌丝体悬浮液对主要作物的安全性。试验结果表明:6株稻平脐蠕孢培养14 d的发酵液对稗草根长、芽长均有很高的抑制作用,根长和芽长最高抑制率分别为100%和80.38%。培养7 d的菌丝体悬浮液对稗草的感病率、感病指数、株高抑制率、鲜重抑制率最高可达100%、72.00、50.29%和63.31%。6株稻平脐蠕孢菌丝体悬浮液对稗草、千金子、六蕊假稻、鸭舌草、矮慈姑、野荸荠具有不同程度的致病性,对双穗雀稗、异性莎草、看麦娘不致病。6株稻平脐蠕孢对主要农作物安全或致病性很弱,具有进一步开发为生物除草剂的潜力。

Quantification of phenolic compounds and antioxidant capacity of an underutilized Indian fruit:Rayan[Manilkara hexandra(Roxb.)Dubard]

The fruit of Manilkara hexandra(Roxb.)Dubard is one of the most underutilized fruits of India and in Gujarat state.It is popularly known as‘Rayan’.The fruit and seed of Rayan were analysed for their total phenolic and flavonoid content,phenolic compounds and total antioxidant capacity with six different assay methods.The results indicated that the methanolic extract of Rayan fruit being a good source of phenolic(811.3 mg GAE/100 g fw)and flavonoid(485.56 mg RE/100 g fw)content.Also,eleven known phenolic compounds were tentatively identified for the first time from the fruit and seed of Rayan.The LC–MS/MS analysis of fruit revealed the presence of major phenolic compounds such as gallic acid,quercetin and kaempferol,while quercetin,gallic acid and vanillic acid in seed.The presence of quercetin suggests health benefits.The fruit of Rayan was also proved to be a better source of antioxidants as measured by FRAP,RPA,DPPHRSA,ABTSRSA and HRSA except NORSA in comparison with that of seed.The current study explains that M.hexandra is a relatively good source of antioxidants such as phenols and flavonoids for diet.

Genetic Differentiation Caused by Chromium Treatment in <i>Leersia hexandra</i>Swartz Revealed by RAPD Analysis

Randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) technique was applied to assess the genetic variations and phylogenetic relationships in genetic differentiation within 4 Chromium-treatment Leersia hexandra. The fresh leaves of Leersia hexandra cultivated on the condition of chrome pollution and exogenous organic acids were used as experimental material. The genomic DNA of Leersia hexandra was extracted by using CTAB method. The results showed that different samples of Leersia hexandra exhibited DNA polymorphism when using the random primer S43, S51and S55 as the primers in the RAPD reaction. One specific DNA band about 1000 bp was found in the sample which treated with 10 mmol/L concentration EDTA when used the S43 primer to RAPD. The obvious differences between different EDTA-treatment levels suggest that EDTA has certain effects on enrichment to heavy metals of Leersia hexandra, it will be more favored to Leersia hexandra accumulation of chromium when EDTA concentration increased.

李氏禾内生细菌Bacillus cereus J01吸附Cr^(3+)的研究

为考察李氏禾内生细菌蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01菌株吸附Cr^(3+)的性能,以蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体作为生物吸附剂,采用单因素实验方法考察pH、温度、Cr^(3+)初始浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对Cr^(3+)吸附性能的影响,分析其等温吸附过程、动力学过程及热力学过程,并采用红外光谱方法对吸附机理进行初步分析。结果表明:(1)在50 mL反应体系中,当pH值为6、温度为40℃、Cr^(3+)初始浓度为150 mg·L^(-1)、吸附剂投加量为0.2 g、吸附时间为12 h时,蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附性能达到最佳,其平衡吸附量和Cr^(3+)去除率分别为34.30 mg·g^(-1)、91.60%。(2)等温吸附过程分析结果显示,朗格缪尔吸附等温模型能更好地模拟蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附,其吸附过程更倾向于单分子层吸附。(3)吸附过程动力学分析结果显示,蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附更符合准二级动力学速率方程。(4)吸附过程热力学分析结果显示,在40℃下,吸附过程的△G、△H和△S分别为-2.609 kJ·mol^(-1)、61.792 kJ·mol^(-1)和206.11 J·mol^(-1),该温度下吸附过程是自发过程。(5)红外光谱分析结果显示,蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附可能通过细胞成分中的氨基、羟基和羰基起作用。该研究结果表明该菌的失活菌体对Cr^(3+)具有较强的吸附性能,并在铬污染的环境治理中具有较好的应用潜力。

不同氮肥形态对李氏禾铬富集能力的影响

为了优化李氏禾(Leersia hexandra Swartz)铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态(硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵)对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明:与对照(不施氮肥)相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾生长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾生物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍(P<0.05)。相关性分析结果表明,李氏禾的生物量、根平均直径、总根表面积、总根体积和根系活力均与土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。

有机酸对铬超富集植物李氏禾吸收Cu的影响

许多研究表明有机酸的施加对植物吸收重金属的量具有不同的影响。文章采用盆栽试验研究了EDTA、柠檬酸、草酸和酒石酸对土壤中Cu的活化和李氏禾(Leersia hexandra Swartz)吸收Cu的影响。结果表明,当向土壤中施加质量摩尔浓度为2mmol·kg-1的EDTA时,土壤中Cu质量分数为220.16mg·kg-1与空白土壤中500.31mg·kg-1相比明显减少,说明EDTA可以极显著的降低土壤中的铜质量分数,使其转化成水提取态的Cu浮于土壤表面,并大部分聚集在根部周围,同时向土壤中施加EDTA不但促进了对Cu的活化而且显著提高了李氏禾对Cu的吸收,叶中最高质量分数达到336.54mg·kg-1是对照中80.34mg·kg-1的四倍;而柠檬酸、草酸和酒石酸则抑制了Cu的活化,但对李氏禾地上部分的Cu质量分数影响不大。有机酸对Cu的影响相对较弱,除EDTA显著降低了土壤中Cu质量分数外,其他有机酸对Cu的活化和李氏禾吸收Cu的影响与对照均没有明显差异。

李氏禾修复重金属(CrCuNi)污染水体的潜力研究

李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)是中国境内发现的第一种铬超富集植物。通过水培实验,评价了李氏禾对水中Cr、Cu、Ni的去除潜力。结果表明,李氏禾能够有效去除水体中的Cr、Cu、Ni污染物,重金属初始浓度分别为10和20mg·L-1的营养液,10d后Cr浓度降低到原子吸收分光光度法检出限以下,10d后Cu浓度降低到1.02mg·L-1和1.25mg·L-1,20d后Ni浓度降低到1.10和2.14mg·L-1。收获的植物根、茎、叶中重金属含量均较高,根中重金属含量显著高于茎、叶。单株生物量的比较结果表明,含Cr培养液中生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少(P>0.05),含Cu、Ni营养液中生长的李氏禾生物量均显著低于对照(P<0.05),表明李氏禾对Cr的耐性强于Cu和Ni。李氏禾适宜于湿生环境中生长,能对多种重金属产生大量富集,对Cr、Cu、Ni等重金属污染水体的修复表现出较强的潜力。

铬超富集植物李氏禾对铜的富集特征研究

李氏禾是中国境内发现的第一种铬超富集植物。本文通过野外调查和水培试验,研究了李氏禾对铜的富集特征。野外调查结果表明,李氏禾能够将淤泥和水体中的铜转运到地上部,叶中铜平均含量为1717.85mg·kg-1,根和茎中铜平均含量为533.42mg·kg-1,叶中铜含量与水和淤泥中铜含量之比分别为291.88和14.01。营养液培养条件下,李氏禾对铜也有较强的富集能力。当培养液中铜浓度为40mg·L-1时,叶中铜含量最高达到2357.26mg·kg-1。这些结果表明,无论是在野外生长条件下还是在营养液培养条件下,李氏禾均对铜表现出很强的富集能力。李氏禾生长迅速,地理分布广,且能对铜、铬等多种重金属产生富集,因此,是一种优良的修复铜、铬等重金属污染土壤和水体的物种。

氮肥形态对李氏禾富集铬的影响及其生化分析

通过盆栽试验研究了在土壤铬含量分别为100、400 mg/kg时,不同氮肥((NH4)2SO4、NH4NO3、Ca(NO3)2)对Cr超富集植物李氏禾生长和Cr积累的影响。结果表明:在土壤铬含量为400 mg/kg时,用(NH4)2SO4处理后李氏禾的根、茎和叶中的铬浓度最大,分别达到19 546、3 265、6 118 mg/kg,约为对照处理铬含量的1.5～4倍。NH4NO3处理的李氏禾生物量相对其他处理及对照较高;两种铬浓度处理的土壤中,施加(NH4)2SO4、Ca(NO3)2及对照处理,生物量差异性均不显著。不同氮肥处理中,在400 mg/kg铬处理土壤上生长的李氏禾总糖都多于100 mg/kg铬处理;而NH4NO3处理的李氏禾蛋白质和叶绿素高于其他处理。NH4NO3能提高李氏禾生长速度,总糖浓度的增加能提高李氏禾对逆境的适应机制。

同源四倍体水稻与假稻杂交结籽的胚胎学机理研究

利用激光扫描共聚焦显微技术对同源四倍体水稻与假稻杂交给籽的特殊生殖现象进行了研究。研究结果表明 ,假稻的花粉粒不能在二倍体水稻的柱头上荫发 ,因而二倍体水稻与假稻的生殖隔离很严格。然而 ,假稻的花粉粒在同源四倍体水稻的柱头上能萌发 ,前者的花粉管能在后者的花柱中伸长并能将雄配子送人胚囊内。在同源四倍体水稻与假稻的杂交中受精作用比较特殊 ,其中包括精细胞与卵细胞的单受精作用 ,也包括精细胞与次生极核的单受精作用 ,还包括正常的双受精作用。总受精率和总成胚率分别为 2 2 .89%和 2 0 .82 %。

铬污染对李氏禾生理指标的影响

通过比较李氏禾在正常及铬污染环境下的生理指标差异,探讨其对重金属污染的耐受性,为其是否适合作为环境修复材料提供科学参考。结果表明,李氏禾在铬污染环境下,其叶片的叶绿素和脯氨酸含量及SOD、POD活性有所降低,可溶性糖、MDA、类黄酮化合物、可溶性蛋白含量及CAT活性均有所升高,SDS-PAGE显示无差异蛋白条带,说明李氏禾能适应一定浓度的铬胁迫并作出相应的调节。

李氏禾种子生活力的四唑法测定研究

比较了李氏禾(Leersia hexandra)种子在25℃、30℃和35℃3种温度下分别用0.5%和1.0%的TTC溶液染色的效果,以探讨李氏禾种子生活力的四唑法测定条件。结果表明:在35℃、0.5%的TTC浓度下染色30h可获得最佳染色效果,可作为李氏禾种子生活力测定的适宜条件。

水分、光照和肥料交互作用对铬超富集植物李氏禾生长的影响

用含质量浓度为20 mg/L、80 mg/L的Cr3+(CrC l3)营养液培养雁山、荔浦、桃花江3个李氏禾(LeersiahexandraSwartz)种群,火焰原子吸收分光光度法测定重金属Cr3+含量,筛选出对铬富集能力偏高的荔浦种群进行水分、光照和肥料交互作用培养试验,记录李氏禾的生长状况和测定不同状况下的叶绿素和蛋白质含量。结果表明:在土壤含水量为60%、中光照度(3 000 lx左右)和适当追肥的共同作用下,李氏禾生长速度最快;施肥会增加李氏禾的分蘖数和最大根系长度。这一结果能为提高李氏禾的生物量,将其应用于污染水体和土壤的修复提供理论依据。

多金属富集植物李氏禾根系对铜吸收机理的研究

李氏禾(Leersia hexandra Swartz)是一种多金属富集植物,通过研究其根系吸收铜的途径和方式,有助于解释李氏禾对铜的富集现象,为开发李氏禾修复铜污染土壤的植物修复技术提供科学依据。本文在温室水培条件下,利用钙离子通道抑制剂(LaCl3)和钾离子通道抑制剂(TEA),研究了李氏禾根系铜吸收与钙、钾离子通道的关系;同时,在研究ATP酶抑制剂、解偶联剂和低温作用对铜吸收影响的基础上,探讨了李氏禾根系铜吸收与能量代谢的关系。结果表明,在1 mmol·L-1钙离子通道抑制剂的作用下,李氏禾根对铜的吸收明显被抑制了(p<0.05)。处理48 h后,李氏禾根中铜的浓度较对照下降了39.2%。这说明李氏禾根吸收铜与钙离子通道密切相关。在5 mmol·L-1钾离子通道抑制剂的作用下,李氏禾根对铜的吸收与对照没用显著差异。这表明,李氏禾根系对铜的吸收可能不是通过钾离子通道进行的。ATP酶抑制剂钒酸钠(Na3VO4)显著地抑制李氏禾根对铜的吸收(p<0.05)。25μmol·L-1和50μmol·L-1 Na3VO4处理48 h后,李氏禾根中铜的浓度较对照分别下降了26.2%和31.0%。由此,推测李氏禾根系对铜的吸收是一个消耗能量的过程。该结果与解偶联剂抑制实验结果相一致。在25μmol·L-1和50μmol·L-1解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP)作用下,李氏禾根系中的铜浓度较对照分别下降了25.8%和42.7%。低温处理对李氏禾根吸收铜的抑制作用较解偶联剂和ATP酶抑制剂更为明显。2℃下暴露48 h,李氏禾根中铜的浓度较对照(25℃)下降了60.1%。这进一步证明了,李氏禾根系对铜的吸收存在消耗能量的主动过程。

超富集植物李氏禾根系对Cr(Ⅵ)吸收机制的研究

通过盆栽试验,研究了超富集植物李氏禾根系对C(rⅥ)的吸收特征。结果表明,解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP),ATP酶抑制剂(Na3VO4)和低温(2℃)处理均显著地抑制了李氏禾根对C(rⅥ)的吸收(P<0.05)。其中,低温处理的抑制作用最明显,李氏禾根中铬的浓度较对照降低69.8%,说明李氏禾根对C(rⅥ)的吸收是需要能量的主动过程。此外,李氏禾根系对C(rⅥ)的吸收符合Michaelis-Menten方程,其米氏常数(Km)为91.08μmol·L-1。在5 mmol·L-1SO2-4处理下,该米氏常数是对照的1.27倍;而在SO2-4缺失的条件下,李氏禾根对C(rⅥ)吸收的米氏常数较对照减少了24.3%。这种拮抗关系表明李氏禾根对C(rⅥ)的吸收可能与硫酸根吸收体系有关。

李氏禾对电镀污泥污染土壤中铬铜镍的吸收和积累

通过盆栽试验研究了在电镀污泥(0、25%、50%、75%、100%)污染土壤中生长的李氏禾对Cr、Cu、Ni复合污染的耐受和积累能力。100%电镀污泥中总Cr、Cu、Ni含量分别为32 452.91、15 784.82、12 115.27 mg/kg。结果表明,李氏禾能够在25%电镀污泥中保持正常生长,地上部Cr、Cu、Ni含量随着土壤重金属含量增加而显著升高;Cr、Cu、Ni积累量在100%电镀污泥中可达70.87、41.68、43.18μg/株。李氏禾对较高浓度重金属复合污染土壤中的Cr、Cu、Ni有较强的耐受和积累能力,在重金属复合污染土壤的植物修复方面具有一定潜力。

外源物质对李氏禾超富集铬的作用

通过水培实验发现,施加EDTA、CTAB、SA对铬超富集植物李氏禾地上部分和地下部分的铬含量及生理特性产生不同的的影响。EDTA使叶绿素含量上升,SOD/POD、SOD/CAT的活性比降低,抗氧化酶系统的平衡略有恢复,MDA含量降低,同时促进Cr6+从根部向地上部分运输及积累,根系铬含量降低,总体铬含量仍有较大地提高;CTAB使叶绿素降低,酶活性比值升高,抗氧化酶系统失衡加剧,MDA含量增加,并有效促进根部对Cr的吸收和积累,总体铬含量有大幅度提高;水杨酸可使叶绿素含量、酶活性比值有所恢复,减少MDA的积累,对Cr6+的吸收和运输无显著影响。研究结果既可以为提高超富集植物的修复效率提供科学依据,同时也为研究超富集植物富集重金属铬的生理机制提供良好的线索,在理论和技术上均具有重要价值。

李氏禾对镍的富集特征

通过野外调查和营养液培养实验,研究了李氏禾对镍的富集特征。结果表明,李氏禾能够将土壤和水体中的镍转运到叶和茎,叶中镍最高含量达到1 349 mg/kg,叶中镍含量与水体和淤泥中镍含量之比最高分别达到415.2倍和18.82倍。营养液培养条件下,李氏禾对镍也表现出很强的富集能力,叶中镍的含量最高达到2 926 mg/kg,叶的生物富集系数最高达到156.5。李氏禾生长迅速、地理分布广,且能对镍、铬等多种重金属产生富集,因此,是一种潜在的修复镍、铬等重金属污染土壤和水体的物种。