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生物纳米硒对镉胁迫下小白菜生长及硒镉积累的影响

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生物纳米硒对镉胁迫下小白菜生长及硒镉积累的影响

作者：周琮华东交通大学

学位级别：硕士

镉(cadmium,Cd)是一种具有高毒性、高生物活性的重金属元素,在陆生生态系统中广泛分布。近年来,各种不恰当的人类活动导致大量镉释放到环境中,农田土壤镉污染尤其严重。硒(selenium,Se)是生物体正常生理活动所必需的微量营养元素,也是... 详细信息

镉(cadmium,Cd)是一种具有高毒性、高生物活性的重金属元素,在陆生生态系统中广泛分布。近年来,各种不恰当的人类活动导致大量镉释放到环境中,农田土壤镉污染尤其严重。硒(selenium,Se)是生物体正常生理活动所必需的微量营养元素,也是一种对抗重金属的“天然解毒剂”,可与植物体内的重金属镉产生拮抗作用,减轻镉对植物的毒害,减少植物对镉的吸收积累,植物作为自然界硒循环的重要载体,可以将环境中的硒吸收、转化为生物活性强、生物毒性低的有机硒,从而提高人体日常硒摄入水平。蔬菜作为人类摄入镉的主要来源,同时对硒也具有一定的富集能力。由于硒的种类、浓度以及施用方式对不同作物的影响存在巨大差异,这就意味着硒在农业上的应用需要一套完善的科学理论依据作为指导。纳米硒是一种新型纳米材料,较传统硒肥具有更高的生物活性和更低的生物毒性,目前关于纳米硒缓解作物镉毒害影响的相关研究尚不多见。因此,本实验以十字花科叶菜类作物小白菜(Brassica chinensis L.)为研究对象,采用土培盆栽实验,探究不同程度镉(0、1、2、5mg/kg)污染水平下,叶施不同浓度生物纳米硒(0、5、10、20、40mg/L)对小白菜生长与形态、营养品质、抗氧化酶活性以及硒镉积累的影响,探究小白菜生长和抵抗镉毒害的最佳生施硒量以及硒镉协同/拮抗作用机制,以期为镉污染土壤中农作物安全生产提供科学理论依据。主要结论如下:(1)小白菜生长和形态特征受到硒镉交互作用的显著影响。与对照处理相比,不同浓度镉对小白菜生长影响不同,低水平镉(1mg/kg)胁迫有助于提高小白菜株高,说明低浓度镉可以促进小白菜生长,而中高水平镉(2、5mg/kg)胁迫下,小白菜生长受到显著抑制,表现为根长、株高和可食部鲜重均显著低于对照处理。综上,适当浓度生物纳米硒可显著缓解镉毒害作用,促进小白菜生长发育,表现为根长、株高、可食部鲜重较单一镉处理组均有一定程度提高。(2)小白菜可食部硒镉积累受到硒镉交互作用的显著影响。在1、2mg/kg镉胁迫下,叶施20mg/L硒后,小白菜可食部镉含量降低幅度最大,分别显著降低了31.59%和29.17%,而在5mg/kg镉胁迫下,最佳施硒浓度为10mg/L,降低了23.82%。同时,小白菜硒含量也受镉胁迫水平影响,5、40mg/L硒处理下,镉浓度增大会抑制小白菜对硒的吸收,而10、20mg/L硒处理中,中低水平镉胁迫会抑制小白菜对硒的吸收,而高浓度镉则会促进小白菜对硒的吸收。(3)硒镉交互作用显著影响小白菜硝态氮、可溶性糖、可溶性蛋白含量。与对照处理相比,随着土壤镉胁迫水平的增大,小白菜硝态氮含量显著增大,升高了27.83%～112.95%,可溶性糖含量呈现先下降后上升的趋势,可溶性蛋白含量则表现为先上升后下降再上升。叶施生物纳米硒显著提高了小白菜可溶性糖含量,降低了小白菜硝态氮含量,从而提升了小白菜品质。(4)小白菜抗氧化能力受到硒镉交互作用的显著影响。与对照组相比,小白菜POD活性和MDA含量与镉胁迫浓度呈正相关;低水平镉诱导CAT活性上升,高浓度镉胁迫下小白菜受损严重,CAT活性下降。叶施生物纳米硒可缓解小白菜受到的氧化胁迫,显著降低小白菜丙二醛含量,低浓度镉胁迫下,施硒可提高叶片POD、CAT活性,帮助植物抵抗镉毒害,高浓度镉胁迫下,施硒可下调POD活性,缓解植物的呼吸爆发。

关键词：生物纳米硒硒镉交互作用小白菜抗氧化能力协同/拮抗

叶面喷施生物纳米硒对欧李果实品质和硒含量的影响

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中国果树 2023年第6期 33-37页

作者：丁晶倩麻涛王鹏飞张建成穆霄鹏杜俊杰山西农业大学园艺学院太谷030801

以欧李品种农大7号为试材,在果实硬核期、转色期、着色期喷施不同浓度的生物纳米硒,研究其对果实品质和硒含量的影响。结果表明,与清水对照相比,喷施3次生物纳米硒50倍液,果实可溶性固形物含量增加了6.67%,可滴定酸含量降低了15.79%,果... 详细信息

以欧李品种农大7号为试材,在果实硬核期、转色期、着色期喷施不同浓度的生物纳米硒,研究其对果实品质和硒含量的影响。结果表明,与清水对照相比,喷施3次生物纳米硒50倍液,果实可溶性固形物含量增加了6.67%,可滴定酸含量降低了15.79%,果实硒含量增加了近8倍,为0.0148 mg/kg,达到我国富硒食品标准。

关键词：欧李生物纳米硒果实品质硒含量

生物纳米硒对柑橘树体及其果实品质的影响研究初报

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南方园艺 2021年第4期32卷 19-23页

作者：廖道林苏继元田雨欣灵川县农业技术推广中心广西灵川541200 桂林诺农作物科学有限公司广西桂林541000 桂林理工大学广西桂林541004

经过两年的大田试验探索生物纳米硒对广西沙糖橘、冰糖橙、长安金柑三个柑橘品种的影响,叶面喷施生物纳米硒3次后果实硒的含量显著大于对照,冰糖橙可溶性固形物含量可提高约2.5%,差异极显著;沙糖橘的保鲜期与货架期可延长15 d,沙糖橘次... 详细信息

经过两年的大田试验探索生物纳米硒对广西沙糖橘、冰糖橙、长安金柑三个柑橘品种的影响,叶面喷施生物纳米硒3次后果实硒的含量显著大于对照,冰糖橙可溶性固形物含量可提高约2.5%,差异极显著;沙糖橘的保鲜期与货架期可延长15 d,沙糖橘次年花蕾量较对照多15.11%。结果表明,叶面喷施生物纳米硒可作为生产富硒柑橘的技术方法。

关键词：生物纳米硒柑橘保鲜可溶性固形物富硒

生物纳米硒饲料添加剂对淡水养殖鱼类影响的研究

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微量元素与健康研究 2009年第5期26卷 31-32,34页

作者：田福平张治国吴敦富吴敦虎大连理工大学化工学院大连116024 东港市马家店镇政府辽宁东港118319 大连红土富硒农业科技有限公司大连116001 大连交通大学大连116028

通过投加生物纳米硒饲料添加剂,进行鲤鱼、鲫鱼、白鲢和鳙鱼的含硒量、体重、产量、成活率、饵料系数、抗病力、色泽和肉质的对比试验,说明生物纳米硒的影响作用。结果表明,投加生物纳米硒饵料4个月,鲤鱼、鲫鱼、白鲢和鳙鱼的含硒量明... 详细信息

通过投加生物纳米硒饲料添加剂,进行鲤鱼、鲫鱼、白鲢和鳙鱼的含硒量、体重、产量、成活率、饵料系数、抗病力、色泽和肉质的对比试验,说明生物纳米硒的影响作用。结果表明,投加生物纳米硒饵料4个月,鲤鱼、鲫鱼、白鲢和鳙鱼的含硒量明显增加,分别为0.424,0.453,0.285和0.306 mg/kg,分别是对照样的1.64、1.66、1.22和1.28倍。鲤鱼和鲫鱼的体重、产量、成活率分别增加0.085 kg,6298 kg,2.5%和0.015 kg,699kg,3.0%,投药量大大减少,抗病力增强,饵料系数减少,鳞片呈金黄色,具有肉质较紧、肉层厚等优点。

关键词：生物纳米硒饵料养殖淡水鱼

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生物纳米硒对杭白菜品质与抗氧化性能的影响

江苏农业学报 2023年第2期39卷 479-488页

作者：董颐玮朱燕云靳红梅江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095

为探究叶面喷施不同水平生物纳米硒对杭白菜生长、品质、抗氧化性能及矿物质元素含量等的影响规律,为生物纳米硒在富硒叶菜安全生产中的应用提供参考,采用大田试验,以杭白菜[Beassica pekinensis(Lour.)Rupr.]作为研究对象,以牛粪和药渣... 详细信息

为探究叶面喷施不同水平生物纳米硒对杭白菜生长、品质、抗氧化性能及矿物质元素含量等的影响规律,为生物纳米硒在富硒叶菜安全生产中的应用提供参考,采用大田试验,以杭白菜[Beassica pekinensis(Lour.)Rupr.]作为研究对象,以牛粪和药渣2种有机肥作为基肥,设置4个生物纳米硒喷施水平(0 mg/L、1.0 mg/L、2.5 mg/L和5.0 mg/L),分析对比不同水平生物纳米硒处理下杭白菜的生物量、品质、抗氧化性能以及矿质元素含量的差异。结果表明,4个水平的生物纳米硒均能显著提升杭白菜的生物量。施用中等水平生物纳米硒可显著(P生物纳米硒可有效提升杭白菜的有机硒含量,促进地上部对氮、钙、镁和铁元素的吸收。总之,在2种基肥条件下,叶面喷施1.0~5.0 mg/L生物纳米硒均可提高杭白菜生物量,以及可食用部分的品质、抗氧化性能及钙、镁、氮含量,其中2.5 mg/L生物纳米硒处理效果最佳。

关键词：生物纳米硒杭白菜品质抗氧化性能元素

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生物纳米硒对组培生姜植株生长与产量的影响

中国瓜菜 2022年第5期35卷 85-89页

作者：杨森楚箫于志强王培东邓云朱献文潍坊峡兴农业科技有限公司山东潍坊261325 北京大学现代农业研究院山东潍坊261325

为探讨生物纳米硒对组培生姜植株生长与产量的影响,在生姜组培苗生长前期进行了3 mg·L^(-1)生物纳米硒溶液不同喷施次数处理,在收获期对不同处理下生姜株高、分枝数、茎粗、地上生物产量以及经济产量的差异进行了统计分析。试验结果表... 详细信息

为探讨生物纳米硒对组培生姜植株生长与产量的影响,在生姜组培苗生长前期进行了3 mg·L^(-1)生物纳米硒溶液不同喷施次数处理,在收获期对不同处理下生姜株高、分枝数、茎粗、地上生物产量以及经济产量的差异进行了统计分析。试验结果表明,3 mg·L^(-1)生物纳米硒处理可增加生姜组培苗地上生物产量与经济产量,喷施2次效果最好,平均株高与单株分枝数分别为119.33 cm与13.2个,平均单株地上生物产量与单株经济产量分别达到633.33 g与511.11 g,显著高于对照,分别比对照增加316.67 g与200 g。相关性分析表明,生物纳米硒处理后,生姜组培植株的经济产量与分枝数呈显著正相关,相关系数为0.74~0.95。喷施3次对植株生长与产量的增加具有负面影响,地下经济产量比喷施2次显著降低。因此,在组培生姜植株上喷施3 mg·L^(-1)生物纳米硒溶液以1~2次为宜。

关键词：生姜生物纳米硒组培产量

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施用生物纳米硒对水稻富硒降重金属的影响

中南农业科技 2023年第4期44卷 15-19页

作者：余侃聂磊韩伟陈细桂黄思思段炼郑倬刘金龙郑威湖北省农业科学院农业经济技术研究所武汉430064 松滋市王家大湖农业经济服务中心湖北松滋434221 武汉市江夏区土肥站武汉430200 湖北华龙西科生物科技有限公司湖北英山438700

探索基于生物纳米硒,搭配硅肥和复合土壤微生物菌剂对水稻的富硒降重金属效应,为富硒降重金属型肥料开发和利用提供参考。以喷施清水为对照,设置0.75、1.50、2.25 mg/m^(2)(以Se计)用量的生物纳米硒在水稻孕穗期和灌浆期分别叶面喷施,... 详细信息

探索基于生物纳米硒,搭配硅肥和复合土壤微生物菌剂对水稻的富硒降重金属效应,为富硒降重金属型肥料开发和利用提供参考。以喷施清水为对照,设置0.75、1.50、2.25 mg/m^(2)(以Se计)用量的生物纳米硒在水稻孕穗期和灌浆期分别叶面喷施,水稻成熟后分别测定小区产量,稻米中的镉、铅和硒的含量。结果表明,6个处理的实收产量较对照均有一定程度的提升,但差异不显著,且随着生物纳米硒用量的增大,产量增加越多,最高增产3.28%。所有处理均显著降低了稻米的镉和铅含量,其中施用2.25 mg/m^(2)的生物纳米硒对稻米的镉含量降低效果最好,相比对照的1.58 mg/kg降低至0.23 mg/kg,降幅为85.44%;施用0.75 mg/m^(2)生物纳米硒的稻米铅含量相比对照的1.24 mg/kg降低至0.16 mg/kg,降幅为87.10%。外源喷施生物纳米硒可以显著提高稻米的总硒含量和有机硒含量,且稻米的硒含量与喷施用量呈正相关,6个处理中稻米的有机硒占比均达94.00%以上。

关键词：生物纳米硒复合土壤微生物菌剂硅肥水稻硒含量镉含量铅含量

喷施不同浓度生物纳米硒对秀珍菇产量和硒含量的影响

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南方农业 2022年第23期16卷 12-14页

作者：刘晓蕾王菊甜谭珍珍熊丽萍徐立春宁夏回族自治区农业学校宁夏银川750021

为探究生物纳米硒对秀珍菇产量和硒含量的影响,对秀珍菇子实体菌面喷施不同浓度的纳米硒溶液,采收两潮秀珍菇并测定其生长指标和硒含量。结果显示,纳米硒浓度与秀珍菇子实体硒含量呈正比,硒浓度6.7~40 mg·L^(-1)会抑制秀珍菇子实体生长... 详细信息

为探究生物纳米硒对秀珍菇产量和硒含量的影响,对秀珍菇子实体菌面喷施不同浓度的纳米硒溶液,采收两潮秀珍菇并测定其生长指标和硒含量。结果显示,纳米硒浓度与秀珍菇子实体硒含量呈正比,硒浓度6.7~40 mg·L^(-1)会抑制秀珍菇子实体生长,5 mg·L^(-1)可促进秀珍菇生长,提高秀珍菇的生物学效率、产量和硒含量,且符合富硒食用菌标准。

关键词：生物纳米硒喷施秀珍菇产量硒含量

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耐高盐枯草芽孢杆菌XP合成球形纳米硒及其抑制草莓病原真菌生物活性

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生物工程学报 2021年第8期37卷 2825-2835页

作者：朱燕云孔祥平吴娥娇朱宁梁栋娄梦函周朱梦靳红梅江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 农业农村部种养结合重点实验室江苏南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095 江苏省农业科学院果树研究所江苏南京210014

生物方法合成纳米材料具有低能耗、高安全性以及环境友好等优良特点,因而备受人们关注。利用细菌将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒,不仅可以降低硒毒性,而且还能获得价值更高的生物纳米材料。文中选用可耐受高盐环境胁迫的枯草芽孢杆菌亚... 详细信息

生物方法合成纳米材料具有低能耗、高安全性以及环境友好等优良特点,因而备受人们关注。利用细菌将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒,不仅可以降低硒毒性,而且还能获得价值更高的生物纳米材料。文中选用可耐受高盐环境胁迫的枯草芽孢杆菌亚种Bacillus subtilis subspecies stercoris strain XP构建生物模型,分别以LB液体培养基和亚硒酸钠为介质和底物(电子受体),解析菌株XP合成纳米硒的基本规律。通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察、X射线能谱分析(X-ray energy dispersive spectral analysis,EDAX)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、傅里叶红外变换光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术对合成的纳米硒进行物理化学表征分析,同时选用草莓枯萎、红叶、紫斑病病原真菌对其抗菌活性进行分析。结果表明,菌株XP介导合成的单质硒为球形纳米颗粒(Selenium nanoparticles,Se NPs),其生成量与反应时间呈正相关(0-48 h),且细胞形态未发生褶皱或破损等变化(耐受力强);Se NPs为非晶态,粒径范围在135-165 nm,表面元素组成以Se为主,同时存在C、O、N、S等有机元素;颗粒表面包裹生物大分子物质,-OH、C=O、N-H、C-H等官能团与Se NPs稳定性和生物活性密切相关;高浓度纳米硒对枯萎、红叶、紫斑病病原真菌均有显著抑制活性(P生物Se NPs,其合成的纳米硒颗粒具有良好的稳定性和生物活性,在草莓病害防治以及绿色富硒草莓种植等领域具有潜在的应用价值。

关键词：枯草芽孢杆菌生物纳米硒物理化学表征抑菌活性