Cd对植物的氧化胁迫机理研究进展

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Cd胁迫对水浮莲中Cd积累和生理特征的影响

Cd胁迫对水浮莲中Cd积累和生理特征的影响

Cd胁迫对水浮莲中Cd积累和生理特征的影响摘要:考察了不同浓度[0(对照组)、0.25、0.50、1.50、2.50、5.00和10.00 mg/L]镉(Cd)对水浮莲(Pistia stratiotes L.)植株的生长和Cd积累的影响,同时分析了矿物质元素、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化情况。

结果表明,经过31 d的培养,水浮莲的生长率与Cd的胁迫浓度呈极显著负相关(P<0.01,n=21),而含水率无显著差异(P>0.05,n=21)。

Cd主要积累于水浮莲的根部,且地上部分和根部的Cd含量与Cd的胁迫浓度均呈极显著正相关(P<0.01,n=21)。

此外,Cd胁迫促进了水浮莲对Cu、Zn、Mg和Fe的吸收,但是抑制了其对Ca的吸收,并且还抑制了水浮莲叶绿素的合成,降低了超氧化物歧化酶(SOD)的活性。

与对照组相比,当Cd的胁迫浓度≥0.50 mg/L时,叶绿素a和b的含量均显著降低(P<0.05),当Cd的胁迫浓度≥1.50 mg/L,超氧化物歧化酶活性显著降低(P<0.05)。

关键词:水浮莲(Pistia stratiotes L.);Cd胁迫;叶绿素;超氧化物歧化酶水浮莲(Pistia stratiotes L.)是一种多年生浮水草本植物,分布广泛,根系发达,在环境修复领域应用广泛。

水浮莲不仅能修复富营养化水体[1],还可以吸附水体中多种重金属[2],甚至可作为水体重金属污染的指示生物[3]。

目前关于水浮莲修复水体重金属污染的研究主要侧重于对重金属的富集能力以及重金属对水浮莲过氧化反应和光合作用的影响[4,5],而重金属胁迫对水浮莲吸收矿物质元素的影响鲜有报道。

因此,本研究以水生植物水浮莲为吸附材料,考察了在不同浓度镉(Cd)的胁迫下,水浮莲生长及Cd积累的情况,同时分析了矿质元素、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化情况,为水浮莲吸附修复水体重金属污染提供参考依据。

镉胁迫对紫花苜蓿生长及植株镉含量的影响

镉胁迫对紫花苜蓿生长及植株镉含量的影响

文章编号:1006446X (2008)03002304镉胁迫对紫花苜蓿生长及植株镉含量的影响徐苏凌 邢承华 方 勇(金华职业技术学院生物工程学院,浙江 金华 321017)摘 要:采用盆栽实验,以多叶苜蓿和准格尔苜蓿2个品种为材料,研究了Cd 胁迫(0、5、10、20、50m g ·kg1)对紫花苜蓿生长和植株Cd 含量的影响。

结果显示,Cd 处理质量分数为5mg ·kg 1时,2个品种的株高、主根长、干质量较之对照组均有所提高,但差异不显著;随Cd处理质量分数增加,上述指标呈显著降低趋势,尤其是当处理质量分数达到50mg ·kg 1时,其下降幅度则多叶苜蓿明显小于准格尔苜蓿;在重度Cd 胁迫下,2个品种地上部和根部的Cd 含量都增大,准格尔苜蓿的Cd 含量高于多叶苜蓿。

试验表明,在Cd 质量分数超过10mg ·kg 1的土壤中不宜种植紫花苜蓿。

关键词:紫花苜蓿;镉胁迫;生长中图分类号:Q 945178∶X 171515 文献标识码:A紫花苜蓿是多年生豆科草本植物,为世界上分布最广的豆科牧草,有“牧草之王”的美称,在我国已被大面积推广种植,因此其产量的高低和品质的好坏对我国畜牧业的发展有着举足轻重的作用。

到目前为止,Cd 对不同作物形态、生理方面的影响已有大量研究[13],但对优质牧草紫花苜蓿在Cd 胁迫下生长发育的研究报道并不多。

本试验以不同的紫花苜蓿品种为材料,研究了Cd 对紫花苜蓿生长的影响,以明确紫花苜蓿对不同程度Cd 污染土壤的适应性和不同品种之间的耐Cd 性,为其合理种植尤其是南方的引种试种提供重要的科学根据,同时分析了Cd 中毒引起的苜蓿减产和品质下降的潜在原因。

1 材料与方法111 试验材料苜蓿品种2个,多叶苜蓿8925和内蒙古准格尔苜蓿,均由北京金土地种子公司提供。

供试土壤为浙江金华市效耕作层0~20c m 的红壤,试验用土采自金华大黄山试验田。

植物对重金属胁迫的适应性反应

植物对重金属胁迫的适应性反应

植物对重金属胁迫的适应性反应植物生长和发育受到外部环境的影响,其中包括大气、水土、重金属等物质因素。

重金属是指密度大于5g/cm3的金属或金属loid,如铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)等。

它们都是在自然界中存在的元素或元素结合物,但在部分程度上会对生物体产生毒性影响,植物也不例外。

那么,植物对重金属胁迫的适应性反应是什么呢?这要从重金属对植物产生的胁迫和植物对胁迫的响应等两方面来谈。

重金属对植物的胁迫在一定程度上,重金属是植物必须获取的微量元素。

植物将各种重金属离子转化成其所需的微量物质。

但是,如果重金属的浓度过高,就会给植物生长、发育、代谢等过程带来伤害和障碍。

通常,植物对重金属胁迫主要表现在以下几个方面:1. 抗氧化系统的激活高浓度的重金属会促进氧自由基的生成,引起氧化应激反应。

植物通过调节抗氧化酶的表达,如过氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶等等,来减缓氧化损伤。

2. 质膜的改变当植物体内重金属元素浓度增大时,一部分重金属离子会钙离子、钾离子一起进入细胞质,破坏平衡的电荷比例,导致细胞质酸化以及细胞膜、质壁发生调整和修复。

同时,植物细胞壁的改变也是重要机制之一。

阳离子类金属离子在植物细胞膜的作用下能够拦截那些阴离子,从而减少了重金属的损害。

3. 利用引物、配位子等物质的解毒机制重金属离子离子很容易结合在官能团上,植物体内的引物、配位子或硫酸盐、脯氨酸、谷胱甘肽等物质可以配合重金属元素,起到溶解和解毒作用。

4. 吸收和转输的调整植物对重金属离子的吸收主要是通过根。

在重金属环境中,植物会降低对重金属的吸收,同时增加对养分的吸收和利用,来适应重金属的胁迫环境。

植物上部的细胞也会减少重金属的转运,促进重金属离子在根系堆积和分布,每个细胞的重金属含量达到衡量的均衡水平。

植物对胁迫的响应植物对胁迫的响应也就是植物的抵御能力。

受胁迫无处避惧,仍然能够生长、繁衍,既是植物的适应性反应,也是其生存持续的需要。

镉胁迫对植物的影响探究

镉胁迫对植物的影响探究

镉胁迫对植物的影响探究作者:姜艺黄琳丽来源:《南方农业·下旬》2020年第10期摘要镉是一种有毒的重金属,容易被动植物吸收,进而对人类产生严重危害。

基于此,分析镉对植物生长、光合作用、植物酶活性及植物细胞等的影响,为今后研究土壤中镉对植物的胁迫效应提供参考。

关键词镉胁迫;植物;耐镉机理中图分类号:S432.2+2 文献标志码:B DOI:10.19415/ki.1673-890x.2020.30.069目前,工业迅猛发展,城镇化进程加快,土壤重金属污染成为世界瞩目的问题,严重威胁着土壤资源的可持续利用和粮食的安全种植。

根据我国环境保护相关部门调查的部分地区的土壤重金属污染状况来看,我国大部分地区普遍存在镉污染问题。

1 镉胁迫对植物生长的影响植物生长受镉胁迫的影响主要表现为“低促高抑”。

不同种类的植物在镉胁迫下的表现有一定差异,但总体上表现为低浓度的镉基本不会影响植物的生长发育,甚至还会提高种子的发芽率,起到促进种子萌发和幼苗生长的作用;在高浓度的镉胁迫下,种子的发芽率会显著降低,幼苗的生长受到一定抑制,甚至完全停止生长。

王明新等人以孔雀草为实验材料,研究在不同浓度的镉胁迫下孔雀草叶片中光合色素和丙二醛含量以及镉积累量与化学形态分布变化[1]。

研究表明,随着培养基中镉浓度的增加,孔雀草叶片中的光合色素含量变化显著,叶绿素呈现先增加后减少的变化趋势,类胡萝卜素的含量变化不大,表明其未受到镉胁迫;叶片中丙二醛的含量则呈线性下降,高浓度镉处理(≥0.1 mmoL·kg-1)对孔雀草生长有明显的胁迫作用[1]。

高芳等人以不同品种的花生为实验对象,研究了土壤中不同浓度的镉胁迫对其生理生化指标和产量品质的影响,实验表明,在低浓度镉胁迫下,两个品种花生的营养生长都受到了促进,在高浓度镉胁迫下,两个品种花生的生长都受到了抑制[2]。

同时,两个品种花生叶片中的叶绿素含量均下降,净光合速率及产量也呈下降趋势[2]。

缓解植物重金属胁迫伤害的途径及其机理

缓解植物重金属胁迫伤害的途径及其机理

缓解植物重金属胁迫伤害的途径及其机理姚慧;蔡庆生【摘要】就提高植物对霞金属胁迫的耐受性作综述,归纳矿质元素、微生物、基因工程及其他增强植物抗重金属胁迫能力的方法,讨论提高植物耐受铜、铝、镉、铅等重金属胁迫能力的作用机理及研究方法,展望增强植物抗重金属胁迫能力的研究前景.【期刊名称】《浙江农业科学》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】4页(P144-147)【关键词】植物;重金属;耐受性【作者】姚慧;蔡庆生【作者单位】南京农业大学,生命科学学院,江苏,南京,210095;南京农业大学,生命科学学院,江苏,南京,210095【正文语种】中文【中图分类】S153.6+1土壤是人类赖以生存的重要资源,它对环境的变化具有高度敏感性。

随着工农业的发展,许多重金属污染物通过大气沉降、地矿渗漏及工业废水、生活污水等途径进入土壤[1],使土壤中富集过多的重金属。

重金属指比重大于4或5的金属,约有45种,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。

这些金属元素如超过背景含量,就可能导致植物生长受到抑制、发育异常甚至中毒死亡,所以在重金属高度污染的地区很难有植物能生长存活,造成土地浪费。

前人研究表明,金属对植物的毒性可能是金属和蛋白中的巯基结合而导致蛋白质活性的抑制或结构的破坏,也可能是由于蛋白中的关键元件被取代造成缺陷影响[2],或者是金属离子对植物代谢造成的次级胁迫。

近年来,科学工作者做了很多的研究工作来探索提高植物体内重金属抗逆性的方法,希望能实现重金属污染土地的再利用。

本文介绍几种提高植物重金属耐受性的方法。

1 矿质元素对植物重金属耐受性的影响某些矿质元素能增强植物对特定重金属胁迫的耐受性,例如硫、钾可以减轻植物受铜胁迫的程度;钙和硅能够降低过量铝离子对植物的伤害;硼、硒等矿质元素对植物抗铅污染有很好的促进作用。

这些矿质元素都是植物生长的必需元素,其增强植物对重金属耐受性的机理是通过增加植物的必需元素的摄入量,使植物生长更旺盛,抗逆性增强,从而增强植物抗重金属胁迫的能力。

镉胁迫对3种杨树光化学生理和抗氧化系统的影响

镉胁迫对3种杨树光化学生理和抗氧化系统的影响

镉胁迫对3种杨树光化学生理和抗氧化系统的影响原改换;欧庸彬;吴秀丽;陈永富;王阳【摘要】[目的]比较俄罗斯杨、新疆杨和胡杨这3种杨树对镉胁迫的耐受性和生理响应差异.[方法]设置3个镉离子浓度(0、300、500mg/kg)和3个处理时间(30、40、50 d),测定叶片光合生理特性、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量.[结果]新疆杨叶绿素含量高,但热耗散保护能力(用非光化学淬灭系数NPQ表示)和超氧化物歧化酶(SOD)活性低,镉胁迫导致其光化学效率和叶绿素含量显著降低,丙二醛含量大幅提高.相反,胡杨叶绿素含量低,SOD活性高,而俄罗斯杨的NPQ较高,因此均有较好的抗性.另一方面,3种杨树的脯氨酸含量均随镉胁迫加重而升高,以维持其抗渗透能力.[结论]俄罗斯杨和胡杨对镉的耐受能力高于新疆杨,叶绿素含量、NPQ和SOD活性影响了杨树的镉胁迫抗性.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】6页(P133-137,202)【关键词】杨树;镉胁迫;叶绿素;快速光响应曲线;抗氧化;可溶性蛋白;脯氨酸【作者】原改换;欧庸彬;吴秀丽;陈永富;王阳【作者单位】西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621000;西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621000;西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621000;西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621000;西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】S792.11据统计,中国受重金属污染的耕地面积近2 000万hm2,约占耕地总面积的1/5[1]。

全国每年由重金属污染造成的粮食减产达1 000多万t,每年被重金属污染的粮食多达1 200万t,经济损失至少200亿元[2]。

而在重金属污染研究中,镉污染最为严重。

镉是一种毒性较大的诱变剂,与其他重金属相比,镉在土壤中有较强的化学活性,更易被植物吸收,通过食物链对动物和人体健康造成威胁[3]。

镉对豌豆根边缘细胞和早期幼根生长的毒害

镉对豌豆根边缘细胞和早期幼根生长的毒害

2023 ,43(3) : 068J.SHANXI AGRIC, UNIV . ( N atural Science Edition )学报(自然科学版)04196镉对豌豆根边缘细胞和早期幼根生长的毒害李宏鑫1,王立印1,杨婧怡1,王成龙1,王子然1,马金虎2*(1.山西农业大学 农学院, 山西 晋中 030800;2.山西农业大学 创新创业学院, 山西 晋中 030800)摘要:[目的]本文旨在探究镉(Cd 2+)对豌豆根边缘细胞(RBC )和早期幼根的伤害。

[方法]以豌豆为材料,采用根悬空培养的方法,研究了0、1、2、5 μmol·L -1 Cd 2+对豌豆根边缘细胞和早期幼根生长的影响。

[结果]镉对豌豆根边缘细胞和幼根产生胁迫伤害,且存在剂量效应。

较高浓度的镉胁迫显著降低豌豆RBC 的数量、诱导RBC 凋亡。

1、2、5 μmol·L -1 Cd 2+胁迫,RBC 数量分别比对照减少7.42%、15.42%和32.17%。

RBC 凋亡率分别比对照上升40.53%、160.61%和306.60%。

镉胁迫诱导RBC 黏胶层增厚,与对照比增加了55.40%、148.74%和248.21%;镉诱导豌豆幼根抗氧化酶POD 、SOD 、CAT 活性升高,活性氧含量增加。

1、2、5 μmol·L -1 Cd 2+胁迫,幼根SOD 活性分别比对照升高了39.71%、46.51%和53.91%,活性氧荧光强度分别比对照增加了12.66%、16.18%和44.37%;镉胁迫还引起豌豆幼根膜脂过氧化,细胞膜透性加大,1、2、5 μmol·L -1 Cd 2+胁迫下MDA 的含量分别比对照高140.67%、155.98%和161.24%,细胞膜透性分别比对照高11.22%、13.32%和31.81%。

[结论]镉胁迫诱导豌豆RBC 凋亡死亡,使根失去RBC 的保护作用。

镉进一步对根产生氧化胁迫伤害,最终抑制幼根的生长发育。

Cd 2+和Cu 2+对美人蕉的氧化胁迫及抗性机理研究

Cd 2+和Cu 2+对美人蕉的氧化胁迫及抗性机理研究
吴灵 琼 一 , ,成 水 平 ,杨 立 华 ,昊振 斌 r
(. 中国科 学院水生生物研究所淡水生态与生物技术 国家重点实验 室 , 湖北 武汉 40 7 ; 2 中国科学 院研究生 院, 北京 I 302 .
10 3 ) 0 0 9

要: 通过测定 植物 的丙二醛 ( A) 量 、 MD 含 酸溶性 S H含 量 以及两种抗 氧化酶 ( 超氧 化物歧化 酶 S D和愈创木 酚过氧化物 酶 O
G X) P 的酶活 , 研究 了重金属镉( d 和铜( u 对美人蕉 C n id a in) C) C) an ni Ln .的氧化胁迫。结果表 明,0I o・ 和 10I o・ 的 a e 2 z lL m 0 z lL m C C 使其根部 MD d 和 u均 A含量显著增加 , 除了 10I o・ 的 C 2 叶部 MD 但 0 m lL x d+ , A含量无明显变化 。与 C 2 u+  ̄比 ,d 能引起植物 C
i n t cd u C ) n op rC )Pa s ee lv e r asna ur n l i pe t i iee net t n Ln .o amim (d adcp e (u. l tw r u i td o dy n te to tnsp l n dwt df r t ocn ao s f n c ta f 7 i i s u o u me e h nc ri o C dC : cnr1 2 0 m lL . h otn o a n ileye( A i ow s i icnl i rae yte xoue fh da u 0( t ) 0o 10I o・~ T e net f l d dh d MD )n ot a g f at cesdb psr o e n oo , r  ̄ c m o a r s ni yn he t me sw i e otn i aw s ny u m ne n e rs o 0I o・~C . e o t t f lt h n (S ) a cesdad t , hlt netnl f a la g etdu drt s f 0 m lL d T ne ua i e G H w sn rae l a eh c e o se 1 x h c nog to i na l g u br f hte e t s a d cdi roo lb e xoue f d T e cit o p r ie i uae (O )i o w sn a e m e y hl i sn ue tny yt psr . h t i fu e xd s ts S D nr t a — r n o p o an w i no h e oC a vy s o dm o i cesdol u dr ds es hl te cit o aaop rx ae (P ) i r t a g ic t h cdu dr o ev ea rae n n e C rs,w i t i f uiel e is G X n o s i f a l e a e n e bt haym t s y t eh a vy g o d ow s in y nn n h l
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点。越来越多 的研究证实 c 对植物的毒害首先是作用于 细胞 内的氧化还原系统 , 活性 氧( O ) d 造成 R S 积累一 氧化胁迫 ,
进而引起一系列氧化还原反应 , 抗氧化系统发生改变 。本文 回顾 和总结了进人植物体 内的 c 使 d与植物 的抗 氧化系统 关 系的研究进展 , 细阐述了其氧化胁迫 的可能机理 , 详 并提 出了新的研究方 向。 关键词 : d 氧化胁迫 ; 氧化 系统 ; C; 抗 机理
s se y tm.T i p p rr ve s t e a v c s o t d n C -id c d o i aie srs d p si l c a ims n r p s d a h s a e iw h d a e f s y o d n u e xd t te s a o sb e me h s .a d p o o e e n u v n n n w e e r h f l . e r s a c e d i Ke wo d y r s:C d;o i ai e s e s nix d n y tm ;me h ims x d t t s ;a t ia t se v r o s ca s n
赵 中秋 , 梅 竹 席
( 中国地质大学 ( 北京 ) 土地科学技术学院 , 京 10 8 ) 北 0 0 3

要: 土壤 中的重金属污染尤其是镉 ( d 污染是 目前全球关注 的环境 热点问题之一 。c c) d对于人体 和动植物都是非
必需 元素 , 且有很强 的毒性 。c d对植物 的毒 害机理 研究相对 人体 和动物 起步较 晚 , 最近也 逐渐成 了重金 属研究 的焦
ZHAO o g i XIM e-z u Zh n -q u, i h
( col f a dSineadT cnlg , hn n esyo esi cs e i 0 0 3 C ia Sh o o n c c n ehooy C iaU i ri f oc ne ,B in 10 8 , h ) L e v t G e jg n A s at S icn miao y ev ea , sei l b am u ( d , a e n n fh ol ie ni n etl o bt c: ol ot nt nb aym tl epc l ycd im C ) hs e e ew r wd vr m na ht r a i h s ay b o ot d e o
中图分类号 : 9 5 7 Q 4 .8 文献标识码 : A 文章编号 :6 2 2 4 ( 07 增 刊一 0 7 0 17 — 0 3 2 0 ) 04 — 5
Ad a c si s a c n M e h n s s o —I d c d Ox d t e S r s l n s v n e Re e r h o c a im fCd n n u e i a i t e si P a t v n
镉 ( d 污染 在 全世 界 范 围 内普 遍 存 在 。每 年 由 C) 于人为 原 因向环 境 中释 放 的 C d有 3 0 左 右 j 000t 。
下 列 明 显 的 症 状 :生 长 受 阻 、 萎 ( 绿 素 合 成 受 黄 叶 阻 ) 根尖 变 黑 等 , 后 直 至 死 亡 j 、 最 。随 着 研 究 的深 入 ,d如何作 用 于植 物细 胞 , 细胞 水 平上 发 生 的毒 C 在 害机制 逐渐 成 了学 者 们 研 究 的焦 点 。 目前 越 来 越 多 的研究 证 实 C d毒 害 首 先 胁 迫 植 物 体 内的 抗 氧 化 系 统 , 氧 化还原 失衡 , 性氧 大 量积 累 , 而造成 植 导致 活 从 物 细胞 受损 甚至 死亡 。
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农业环境科学学报 20 ,6 增刊 )4 — 1 0 72 ( :7 5
Ju a go E v om n Si c or lfA r- ni n et c ne n o r e
C d对 植 物 的 氧 化 胁 迫 机 理 研 究 进 展
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