通过盆栽试验研究了垂序商陆(Phytolacca americana L.)在Cd胁迫下的生长响应和富集特征。试验表明,Cd处理浓度≤50 mg·kg-1时,垂序商陆根系的长度和生物量均随处理浓度升高而增加,随Cd处理浓度增加根系长度和生物量逐渐减小。Cd处理下植株株高和地上部生物量均大于对照,且分别在20、50 mg·kg-1处理下达到最大。垂序商陆根、茎、叶Cd含量都在130 mg·kg-1的处理时达到最高,分别为60.44、37.74和116.93 mg·kg-1。植株根部和地上部Cd的最大累积量分别为86.86和170.91μg.plant-1。Cd富集系数和迁移系数分别为0.42～0...

超积累植物的确证对成功实施重金属污染环境植物修复是必不可少的。对位于湖南省株洲冶炼厂厂区的植物进行了一系列的野外调查,以着力寻找镉的超积累植物。结果表明,商陆科Phytolaccaceae植物商陆Phytolacca acinosa对镉具有明显的富积特性,商陆在镉质量分数最高达106.0 mg.kg-1厂区土壤中依然生长良好,茎叶中镉质量分数高达63.8 mg.kg-1。盆栽条件下,商陆对生长介质中的镉具有很强的耐性和累积能力。当生长介质中镉质量分数为5.0 mg.kg-1时,其生物量与对照相比有所增加。随着生长介质中镉质量分数的升高,虽然其生物量与对照相比有所降低,但植株仍生长良好。其地上和...

【目的】揭示镉胁迫对生菜生长的影响及毒害机理,为阐明镉的毒理效应提供依据。【方法】以水培生菜品种“四季生菜”为材料,设置镉处理低(25 mg/L)、高(50,100 mg/L)水平,以无镉处理(0 mg/L)为对照(CK),用营养液膜技术(NFT)进行试验,处理7,14,21 d后取样,研究镉处理对生菜的地上部和地下部鲜质量、镉含量、镉富集转运特征、生理指标、抗氧化酶活性、光合色素指标及叶绿素荧光参数的影响。【结果】25 mg/L镉处理前14 d对生菜地上部和地下部鲜质量具有促进作用,21 d时25～100 mg/L镉表现出明显的抑制作用。镉处理生菜的地下部镉含量、富集系数均高于地上部;随着镉质量浓度的升高,富集系数总体呈现下降的趋势;处理7 d后,随着镉质量浓度增加,转运系数下降,14和21 d则先上升后下降。在25～100 mg/L镉处理后,生菜的可溶性蛋白含量随着镉质量浓度的升高而增加,但随着处理时间延长逐渐下降;MDA含量随着镉质量浓度升高以及处理时间的延长而增加。与CK相比,7 d时镉处理SOD活性显著升高,14 d显著下降;21 d各处理间差异不显著。镉处理7～21 d后POD活性均较CK显著升高(14 d时25 mg/L处理除外)。随着时间推移,镉处理CAT活性总体表现出先降低后升高的规律。与CK相比,7 d时镉处理生菜光合色素的含量明显增加,14 d时低质量浓度(25 mg/L)镉处理光合色素指标总体增大,高质量浓度(50,100 mg/L)镉抑制了光合色素的合成,21 d时镉处理光合色素指标较CK显著降低。25～100mg/L镉处理7～21 d后,镉对生菜叶绿素荧光参数有明显影响,其中镉处理21 d后PSⅡ最大光量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')、PSⅡ实际光量子效率(ΦPSⅡ)、稳态荧光衰减率(Rfd)较7 d均总体降低,而初始荧光值(Fo)和非光化学淬灭系数(NPQ)则表现为增大。【结论】镉质量浓度越高、处理时间越长,生菜的光能转化效率越低,叶片热量散耗越高,光合作用能力降低,植株生长受抑制程度越严重。

【目的】分析镉(Cd)对桢楠(Phoebe zhennan)幼树生长和各器官中营养元素含量及分配模式的影响,探讨桢楠对Cd的耐受能力及富集性,以正确选择桢楠的适生立地。【方法】以3.5 a桢楠幼树为试验材料,采用盆栽控制试验,设置0(CK),10,20,30,40和50 mg/kg 6个Cd(以Cd Cl2形式施入)处理水平,分5次施入,每2月施1次,试验结束后测定不同处理桢楠的叶面积、株高、根系活力和各个器官(叶、枝、主干、运输根、吸收根)的生物量及其N、P、K、Mg、Fe、Cd含量,计算各器官的Cd富集系数(BCF)和不同处理的Cd转运系数(TF),分析桢楠对镉胁迫的响应及其对镉的富集和转运特性。【结果】(1)当第4次施入Cd Cl2约15 d后,除CK外,其余Cd处理植株叶缘均出现枯萎现象,且随Cd胁迫的加重其叶缘枯萎面积逐渐增大。(2)与CK相比,桢楠幼树株高净生长量在Cd处理水平≥20mg/kg时显著(P<0.05)降低,总生物量、根系活力则是所有Cd处理均受到显著(P<0.05)抑制。(3)随施Cd量的增加,叶、枝、主干中的N含量总体呈降低趋势,吸收根中的N含量呈先降后增趋势且各处理均显著低于CK,而运输根中的N含量在各处理与CK间均无显著差异;枝和吸收根中的P含量均较CK显著降低,运输根中的P含量在施Cd量≥40 mg/kg时显著降低,而叶片和主干中的P含量在50 mg/kg Cd处理时显著高于CK;运输根中的K含量自20mg/kg Cd处理开始显著低于CK,其余器官中的K含量在各水平Cd处理下均较CK显著降低;运输根中Mg含量在各水平Cd处理下均较CK增高,其中10,20和50 mg/kg Cd处理显著增高,而各水平Cd处理下其他器官中的Mg含量均与CK无显著差异;除10 mg/kg Cd处理外,其余Cd处理下叶中Fe含量均较CK显著增高,但枝和主干中Fe含量分别在施Cd量大于等于50和40 mg/kg时显著低于CK,而在运输根和吸收根中各Cd处理Fe含量均与CK无显著差异。(4)随施Cd量的增加,吸收根、叶和枝中的Cd含量均呈增加趋势,主干和运输根的Cd含量呈先增后减趋势,且同一施Cd水平下,各器官中的Cd含量由大到小依次为吸收根、主干、运输根、叶、枝。(5)随施Cd量的增加,桢楠幼树叶和吸收根对Cd的BCF呈增加趋势,主干对Cd的BCF与CK相比无显著变化,枝和运输根的BCF呈降低趋势,且分别在施Cd水平大于等于20和30 mg/kg时显著低于CK;各施Cd处理桢楠植株的TF均显著低于CK,且各器官BCF和植株TF均小于1。【结论】桢楠幼树耐Cd性较弱,其对Cd的BCF和TF均小于1,在施Cd量≥10mg/kg时TF即显著下降,表明其富集Cd的能力有限,不宜在Cd污染严重地区种植及用于污染土壤修复。

【目的】探明不同草坪草及牧草品种种子发芽及幼苗生长对汞胁迫的响应及富集能力,为抗汞胁迫及汞富集力强的草品种选择提供依据。【方法】选取前期通过汞胁迫发芽试验筛选而得的多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)的盛宴(Feast)、紫羊茅(Festuca rubra L.)的派尼(Pernille)和传奇(Legend)3个草坪草品种及多年生紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的金黄后(Golden empress)1个牧草品种为试验材料,以0～180 mg/L 7个Hg~(2+)浓度梯度进行发芽试验,考察4个草品种的种子发芽期对汞的耐受性;再以0～181 mg/kg 5个Hg~(2+)浓度梯度对4个草品种进行土培盆栽试验,考察其苗期生长对汞胁迫的响应及富集能力。【结果】发芽期汞耐受性:随Hg~(2+)浓度升高,4个草品种的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均不同程度降低,下降幅度因品种存在差异,传奇和派尼的发芽相关指标较金皇后和盛宴的下降幅度大;苗期汞耐受性:随Hg~(2+)浓度升高,4个草品种的出苗率、株高、根长、鲜重、叶面积均不同程度下降,传奇和派尼的生长受抑制程度更大,低浓度Hg~(2+)对金皇后、盛宴和派尼的生长有一定促进作用;4个草品种的汞富集系数随Hg~(2+)浓度升高而明显下降,其中金皇后汞富集能力最强,盛宴和传奇次之,派尼最弱。【结论】4个草品种在不同浓度Hg~(2+)胁迫下,金皇后和盛宴比派尼和传奇受到的伤害程度低,显示出较强的抗汞胁迫能力,同时,金皇后和盛宴具有较好的汞富集能力,可选择为汞污染土壤植物修复的先锋草品种。

【目的】研究不同品种白菜对Cd的富集规律及栽培土壤中Cd的安全限量值，为筛选Cd低累积白菜品种提供参考。【方法】通过盆栽试验，研究6个白菜品种(中青麻叶，麻叶火锅菜，高抗100，抗病大麻叶，鸡窝趴地白，厚叶早熟5号）在Cd浓度分别为0（CK）、0.3 mg/kg、0.6 mg/kg、1.2 mg/kg、2.4 mg/kg、4.8 mg/kg条件下，其生物量变化、可食部分Cd含量富集特征及不同品种白菜与土壤Cd含量的相关性。【结果】随着Cd浓度增加，白菜没有出现毒害现象；不同白菜可食部分Cd富集系数为中青麻叶（1.61）＞抗病大麻叶（1.38）＞厚叶早熟五号（1.30）＞高抗100（1.02）＞麻叶火锅菜（0.76）＞鸡窝趴地白（0.64），富集系数小于1的品种有麻叶火锅菜、鸡窝趴地白；Logistic模型方程拟合表明白菜可食部分Cd含量和土壤Cd浓度间相关性显著，相关系数为中青麻叶（0.9981）＞麻叶火锅菜（0.9979）＞高抗100（0.9976）＞抗病大麻叶（0.9968）＞鸡窝趴地白（0.9949）＞厚叶早熟5号（0.9949）；不同白菜对应土壤Cd安全限量值为鸡窝趴地白（0.30 mg/kg）＞高抗100（0.24 mg/kg）＞麻叶火锅菜（0.17 mg/kg）＞厚叶早熟5号（0.12 mg/kg）＞抗病大麻叶（0.09mg/kg）＞中青麻叶（0.06 mg/kg）。【结论】依据白菜对土壤中Cd的耐受性、富集能力及对应土壤安全限量值，麻叶火锅菜、鸡窝趴地白、高抗100为Cd的低累积品种。

植物在形态学和生化代谢水平上对低磷胁迫逆境的响应,是特异表达基因在时空上精细协同作用的结果。以前期工作中鉴定的磷高效小麦品种石新828为材料,构建了富集不同低磷处理时间点特异表达基因的根系cDNA差减抑制杂交文库。获得的克隆总数为2 682个。对随机选取的文库克隆研究发现,克隆中插入的片段长度为250~750 bp。测序结果和功能比对发现,具有功能比对结果的克隆比例为70%,其中部分分别与小麦、大麦、水稻、玉米和拟南芥等植物种属高度同源,参与转录调控、蛋白质合成和代谢等多个生物学过程。该富集低磷胁迫响应基因文库为进一步鉴定小麦响应磷胁迫逆境的基因调控网络和克隆重要的磷高效相关基因奠定了坚实的基...

采用基质栽培法，研究了5种不同浓度Zn胁迫下的玉蝉花(Iris ensata)的耐性以及富集转运特征。结果表明，随着Zn胁迫浓度的升高，玉蝉花的生物量、株高、叶宽、叶面积逐渐减小，根冠比和根长分别呈先增大后减少、先减少后增加再减少的趋势；净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)随着胁迫浓度的升高表现出相似的下降趋势，而胞间CO_2浓度(C_i)逐渐增大，各处理间差异显著(P<0.05)；总叶绿素和叶绿素a含量、叶绿素a/b随着浓度升高而不断下降，叶绿素b含量在Zn浓度为200 mg·kg~(-1)时最大，在高浓度胁迫下逐渐降低。Zn含量升高使玉蝉花体内丙二醛(MDA)含量显著增加，超氧化物歧化酶(SOD)活性升高，过氧化物酶(POD)活性先升高后降低，过氧化氢酶(CAT)含量在Zn浓度为1 000 mg·kg~(-1)时最高，在2 000 mg·kg-1时最低。在不同程度的Zn污染下，玉蝉花的富集量随着浓度升高呈不断上升趋势，地下部分富集量始终高于地上部。在2 000 mg·kg~(-1)时到达吸收顶峰，总富集量高达15 844.44mg·kg~(-1)，转运系数为0.733。亚细胞分布结果表明，Zn主要分布于细胞壁和可溶性物质中。综合看，玉蝉花在Zn浓度为200～2 000 mg·kg~(-1)的土壤上栽植均受到了不同程度的影响，可以为其今后的园林应用提供一定的理论依据。

本文采用高通量Illumina Hiseq测序平台对紫花苜蓿(Medicago sativa)的铅胁迫处理组(Pb96)和对照组(CK)进行转录组测序,并对测序数据进行分析,探究紫花苜蓿抗铅应答的分子机制。结果表明,在铅胁迫处理下共检测到2 242个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。其中,1 321个DEGs上调表达,921个DEGs下调表达。GO (Gene ontology,http://www.geneontology.org/)富集分析,差异表达基因主要涉及物质代谢、蛋白结合、催化活性等。KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes,http://www.genome.jp/kegg/)分析,差异基因主要涉及代谢途径、光合作用、淀粉和蔗糖代谢等。COG (Clusters of orthologous groups of proteins/orthologous groups of genes)分析,差异基因主要涉及"碳水化合物的运输和新陈代谢"、"翻译、核糖体结构和生物发生"、"次生代谢产物的生物合成、转运和分解代谢"等。本研究通过对紫花苜蓿根系转录组分析,为研究紫花苜蓿耐铅分子机制提供参考。

[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)、1 000 mg/kg(T4)和1 500 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。

【目的】克隆陆地棉干旱胁迫谷胱甘肽还原酶基因(GhGR),并对其序列进行生物信息学分析和表达分析。【方法】利用RACE和RT-PCR技术克隆陆地棉谷胱甘肽还原酶基因的全长序列,应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过基因枪转化和实时荧光定量PCR表达对该基因表达部位和表达模式进行分析。【结果】从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中克隆了谷胱甘肽还原酶基因GhGR,cDNA全长1 035 bp,其中,ORF为792 bp,编码263个氨基酸。氨基酸序列比对和同源性分析显示该基因与杨树(XP_002299276.1)、蓖麻(XP_002518118.1)、...

【目的】通过观察一品红（Euphorbia pulcherrima Willd.）在不同水平锌（Zn）胁迫下的生长生理变化，探讨一品红应用于植物修复重金属污染土地的潜力，为Zn污染土壤的治理提供新思路。【方法】以一品红扦插苗为试验材料，采用不完全随机区组设计进行盆栽试验，使土壤Zn污染浓度分别为0 mg/kg（CK，不添加Zn试剂）、200 mg/kg（T1）、300 mg/kg（T2）、500 mg/kg（T3）、800 mg/kg（T4）和1000 mg/kg（T5）（干重），设置6个处理，4次重复。试验期间每隔14 d测量一次株高、地径；第112天采样测定一品红的生物量、根系形态指标（根长、总投影面积、根表面积、平均直径、根体积和根尖数）、叶片数、叶面积、叶绿素含量、丙二醛（MDA）含量以及Zn富集含量，计算耐性系数（TI）和转运系数（TF）。【结果】与对照组相比，不同浓度Zn处理的一品红株高增量、地径增量、生物量、根体积、叶片数、叶面积、叶绿素含量受到不同程度的抑制，但均未观察到明显的重金属毒害症状。一品红对Zn的抗逆性较强，表现在：TI均大于50%，随土壤Zn污染浓度的增加呈现“低促高抑”现象；MDA含量在高锌浓度下增加；叶片相对电导率变化不显著。一品红植株体内不同部位的锌含量都与土壤Zn浓度呈正相关关系，不同组织对Zn的吸收能力为根＞叶＞茎。在所有Zn处理下，一品红地上部分Zn含量显著高于根部，除T1处理的TF为0.96外，其他处理的TF＞1，适合用于植物提取。【结论】一品红对Zn具有一定的耐受性，在土壤Zn浓度为1000 mg/kg时的Zn富集性和地上部分Zn迁移能力较强。同时作为观赏植物，一品红在重金属污染区进行植物修复还可以绿化美化环境。

为探究Pb污染对早开堇菜(Viola prionantha)生长、生理和Pb吸收转运的影响，筛选适合重金属污染地区栽培的植物，采用水培试验方法，设置6个不同试验浓度(0、10、25、50、100、200 mg·L~(-1))，探究其在5个测定期(0、5、10、15、20 d)的耐受性及富集吸收特征。结果表明，同一处理不同处理时间下，高浓度(>50 mg·L~(-1))处理后早开堇菜生长受到显著抑制作用(P<0.05)；随着处理时间的延长，抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量逐渐增加，而可溶性蛋白含量逐渐下降；叶绿素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)呈降低趋势，胞间二氧化碳浓度(C_i)逐渐升高。早开堇菜地下部分Pb积累量大于地上部分，具有一定Pb富集能力但转运能力较弱。综上所述，早开堇菜对铅污染具有一定的抗性，有一定的应用潜力。

【目的】探讨铅胁迫对黑麦草富集特性及生理特性的影响,为铅污染土壤的植物修复提供依据。【方法】以黑麦草为试验材料,采用盆栽试验,研究土壤中不同含量(0,500,1 000,2 000,3 000mg/kg)铅胁迫下黑麦草对铅的吸收、富集规律及铅对黑麦草叶绿素、丙二醛、可溶性蛋白含量和SOD、POD、CAT活性的影响。【结果】当土壤中铅含量为500~1 000mg/kg时,黑麦草地上部干质量明显高于其他处理;而当土壤铅含量为2 000~3 000mg/kg时,黑麦草地上部干质量明显降低。随着土壤铅含量的增加,黑麦草根、茎、叶中的铅含量均明显增加,呈明显的剂量效应关系;黑麦草叶片的叶绿素a、叶绿素b...

以本课题组前期研究筛选出的2种Pb潜在超富集植物金丝草和柳叶箬为研究对象,通过室内模拟胁迫水培试验,研究Pb胁迫下2种植物的生长及Pb富集规律.结果表明:金丝草和柳叶箬均对Pb具有较强的耐性,可忍耐最高Pb胁迫浓度分别达1000和1500 mg·L-1;随Pb胁迫浓度的增高,2种植物地上和地下部分的Pb含量均呈现先增大后减少的规律;金丝草地上和地下部分的Pb含量在Pb胁迫浓度为750 mg·L-1时均达最大,分别为4639.4和5467.2 mg·kg-1;柳叶箬地上和地下部分的Pb含量在Pb胁迫浓度为1000 mg·L-1时达最大,分别为6828.4和9034.6 mg·kg-1;不同Pb胁...