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水土保持学报 2015年第6期29卷 281-286页

作者：孙月美宁国辉刘树庆王倩倩杨树深杨志新河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000 河北省生态环境重点实验室河北保定071000

耐受性植物可以作为重金属污染土壤修复的理想植物,探明其富集规律更是阐明其土壤修复机理和修复技术关键。采用潮褐土盆栽法,外源添加镉为1,5,15,30mg/kg,研究油葵和棉花对镉的耐受性和富集特征、吸镉量及其籽实镉含量的安全性。结果表... 详细信息

耐受性植物可以作为重金属污染土壤修复的理想植物,探明其富集规律更是阐明其土壤修复机理和修复技术关键。采用潮褐土盆栽法,外源添加镉为1,5,15,30mg/kg,研究油葵和棉花对镉的耐受性和富集特征、吸镉量及其籽实镉含量的安全性。结果表明:(1)随外源添加镉量增加,油葵和棉花的耐受指数呈下降趋势。(2)Cd≤5mg/kg,对于油葵的干重产生促进作用,Cd≥15mg/kg,对油葵的干重产生抑制作用,外源添加镉对棉花的干重产生抑制作用。(3)油葵地上部最大吸镉量为每株601.95μg,棉花地上部最大吸镉量为每株74.83μg。(4)油葵和棉花的转运系数随外源添加镉呈现先升高后降低的趋势;在镉低浓度时,2种植物的富集系数大于1。(5)为保证油葵和棉花籽实符合食品国家安全标准,种植油葵的土壤中重金属镉的含量应低于1.11mg/kg,种植棉花的土壤中重金属镉的含量应低于3.48mg/kg。研究结果为重金属污染土壤的植物修复技术及阐明其耐受性植物修复机理提供了重要科学依据。

关键词：油葵棉花镉富集特征镉污染土壤修复籽实镉含量

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干旱及镉污染对巨菌草生理和镉富集特征的影响

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西北植物学报 2019年第2期39卷 277-284页

作者：刘选茹陈良华张健何书惠四川农业大学生态林业研究所成都611130 长江上游生态安全协同创新中心成都611130 长江上游林业生态工程四川省重点实验室成都611130

巨菌草因具有生长迅速、生物量大等优点而成为重金属污染修复的良好材料,干旱是影响其生长和修复能力的主要原因。该研究采用盆栽实验方法,探讨了干旱处理(25%土壤田间持水量)、镉处理(3mg·kg^(-1))及其交互处理对巨菌草生长、光合、... 详细信息

巨菌草因具有生长迅速、生物量大等优点而成为重金属污染修复的良好材料,干旱是影响其生长和修复能力的主要原因。该研究采用盆栽实验方法,探讨了干旱处理(25%土壤田间持水量)、镉处理(3mg·kg^(-1))及其交互处理对巨菌草生长、光合、抗氧化酶活性、活性氧含量、镉积累与分配特征的影响。结果表明:(1)与对照相比,干旱处理、镉处理及其交互处理对巨菌草生物量积累和光合作用均有一定抑制作用,但各处理巨菌草的耐性系数均较高;叶片中丙二醛(MDA)含量及过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在各处理下均不同程度升高,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性在交互处理下显著升高,而超氧化物歧化酶(SOD)活性在镉处理和交互处理下显著降低。(2)与单一处理相比,无论从生物量积累,还是叶片活性氧引起的细胞膜受损伤程度(用MDA表示)来看,交互处理并没有引起更严重的负面效应。(3)镉和交互处理下巨菌草各器官的镉含量均显著增加,且主要积累在根部;与镉处理相比,交互处理显著降低巨菌草的镉富集量,但未显著降低其地上部镉富集量。研究发现,巨菌草具有较强的耐旱性和抗镉污染的能力,干旱与镉交互处理并不会造成更严重的叠加负面影响,但会显著降低巨菌草地下部的镉富集量;在受到干旱及镉污染交互影响的区域种植巨菌草具有良好的修复前景。

关键词：巨菌草干旱镉污染生理响应镉富集特征

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Cd胁迫对不同镉积累花生生理特性及关键基因表达分析

Cd胁迫对不同镉积累花生生理特性及关键基因表达分析

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作者：刘志旺吉林农业大学

学位级别：硕士

花生是我国重要的出口创汇型农产品,全国花生约有500万公顷的种植面积,总产达1800万吨,约占世界的40%,位居世界首位。由于现代化工业的迅速发展,加上常年连作、化肥的超量使用,导致我国农田中土壤污染问题日趋严重,其中以重金属镉尤为... 详细信息

花生是我国重要的出口创汇型农产品,全国花生约有500万公顷的种植面积,总产达1800万吨,约占世界的40%,位居世界首位。由于现代化工业的迅速发展,加上常年连作、化肥的超量使用,导致我国农田中土壤污染问题日趋严重,其中以重金属镉尤为突出。镉具有分解周期长、移动性大、毒性高、难降解等特点,在生产活动中容易被作物吸收富集,不仅严重影响作物的产量和品质,而且可以通过食物链在人体的积累危害人体健康。残留于粮食及其制品中的镉摄入人体后,约有1%-6%被吸收。镉中毒就是长期低剂量摄入后蓄积造成的,其潜伏期可达2-8年,主要损害肾脏、骨骼和消化系统,因此减少人体对镉的摄入量就需要减少农作物对镉的积累。不同花生品种对镉的吸收和富集能力具有差异性,通过筛选镉低累积品种,用于污染土地推广种植,可以达到降低花生镉含量和安全生产的目的。低镉富集种质与相关基因的发掘是培育低镉富集品种的关键,通过对造成花生品种间Cd积累机制差异相关基因的表达分析,进一步验证花生品种间镉富集特征的差异。本研究利用6个镉富集特征不同的花生种质,在盆栽条件下采用不同镉处理浓度,在苗期、开花下针期、成熟期测定生理指标,同时分析镉胁迫下相关基因表达的情况。研究结果如下:镉胁迫对高、低富集花生叶绿素含量及农艺性状的影响:镉胁迫6个品种的叶绿素含量呈现降低趋势,0.5mg/kg镉浓度处理时各品种叶绿素含量分别降低17.2%、14.8%、17.9%、8.8%、10%、10.5%,低镉富集品种的降幅低于高镉富集品种。主茎高和侧枝长也受到镉胁迫影响呈现降低趋势,相较于对照组,0.5mg/kg处理组和1.0mg/kg处理组主茎高降幅最大的都是唐274(高镉富集品种)。镉胁迫对高、低富集花生丙二醛含量及抗氧化酶系统的影响:镉高、低富集花生品种中丙二醛(MDA)含量随着镉胁迫程度的提高呈上升趋势,高镉富集品种丙二醛含量始终显著高于低镉富集品种,说明高镉富集品种的膜损伤更严重。低镉富集品种的叶片中过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性在各胁迫水平下显著高于高镉富集品种,说明低镉富集品种具有活跃的抗氧化系统系统使其不易受到镉的毒害。Pro(脯氨酸)的含量随着镉胁迫浓度的增加而增加,但不同时期Pro的含量呈现先降低后增加的趋势。镉胁迫对高、低富集花生镉积累量的影响:随着镉浓度的增加,花生籽仁、花生壳、各个时期花生叶片中的镉含量随之增加。在0.5mg/kg镉胁迫处理时,各花生品种籽仁镉含量分别为0.23mg/kg、0.27mg/kg、0.22mg/kg、0.12mg/kg、0.18mg/kg、0.15mg/kg,高镉富集花生品种镉含量高于低镉富集花生品种。在花生叶片中,镉含量随着花生的生长而增加,花生所吸附的镉主要集中在叶片里。镉胁迫下高、低积累花生品种镉相关基因相对表达量比较:随着镉胁迫时间的增长,镉积累能力不同的花生品种由于耐镉胁迫的机制不同,而在基因表达方面出现了较大差异。Ahm TⅡ在6个花生品种中都有表达,Ahm TⅡ在高镉富集品种中的表达量高于低镉富集品种中的表达量,在阜花40中表达量最大。综上所述,低镉富集花生品种吸附镉少,在镉胁迫下农艺性状受到的影响小,细胞膜损伤轻,能够更有效的清除镉胁迫所带来的自由基,更适合在镉污染的土壤耕种。

关键词：花生镉富集特征生理性状基因表达

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互叶白千层幼苗对镉胁迫的响应分析

互叶白千层幼苗对镉胁迫的响应分析

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作者：杨航中南林业科技大学

学位级别：硕士

目前土壤重金属污染越来越严重,以松油醇-4型6个月生的互叶白千层（Melaleuca alternifolia）幼苗为试验材料,通过设计预试验,观察预试验结果,确定了盆栽土壤镉的浓度梯度,依次为0mg/kg（CK）、100mg/kg（T1）、200mg/kg（T2）、400mg/k... 详细信息

目前土壤重金属污染越来越严重,以松油醇-4型6个月生的互叶白千层（Melaleuca alternifolia）幼苗为试验材料,通过设计预试验,观察预试验结果,确定了盆栽土壤镉的浓度梯度,依次为0mg/kg（CK）、100mg/kg（T1）、200mg/kg（T2）、400mg/kg（T3）、600mg/kg（T4）。研究不同土壤镉浓度下以及不同试验时长下,土壤镉污染对互叶白千层幼苗生长特征、生理生化特征以及吸收富集Cd的能力的影响,为互叶白千层治理土壤Cd污染提供理论依据。研究表明:（1）土壤镉胁迫对互叶白千层生长因子的各个指标均具有显著影响。镉胁迫下,互叶白干层的形态特征出现改变,表现出枯黄萎蔫、瘦弱矮小、萌芽减少以及死亡等现象;在同一检测时点,随着土壤中Cd含量的增加,互叶白千层树高、地径和生物量呈现衰减的趋势,随着试验时间的增加,这种差异逐渐增大。2021年3月、6月、9月时,4个实验组与对照组相比,树高降低了 2.5%～12.9%、15.9%～36.3%、3.07%～31.03%,地径降低了 14.1%～22.0%、5.6%～25.3%、6.48%～24.07%,总生物量降低了 13.8%～57.6%、20.6%～72.7%。（2）土壤镉胁迫对互叶白千层叶片叶绿素含量的各个指标均具有显著性影响。镉胁迫下,互叶白千层幼苗的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均随培养时间的增加而逐渐降低,且显著低于同时期的对照组。2021年3月、6月、9月时,4个实验组与对照组相比,叶绿素a含量降低了 8.9%～26.8%、19.3%～53.5%、6.5%～35.3%,叶绿素b含量降低了 17.5%～39.8%、29.1%～56.0%、9.5%～33.6%,叶绿素总量降低了12.0%～31.4%、22.6%～56.3%、7.3%～34.9%。（3）土壤镉胁迫对互叶白千层叶片生理生化的各个指标均具有显著性影响。随着试验时间的增加,MDA含量呈现先上升后下降的趋势,SOD活性、SP含量和SS含量呈现逐渐增大的趋势,POD活性和CAT活性呈现先下降后上升的趋势。2021年3月、6月、9月时,4个实验组与对照组相比,MDA含量增加了 33.1%～379.8%、45.8%～872.4%、32.5%～52.7%;SOD 活性增加了-2.4%～22.4%、12.1%～121.5%;POD 活性降低了 15.9%～41.1%、-8.0%～13.2%、1.0%～40.8%;CAT活性增加了-17.1%～30.6%、7.6%～181.8%、-13.2%～41.35%;SP 含量增加了0.9%～36 2%、22.2%～66.7%、2.6%～31.9%;SS含量增加了-16.5%～52.8%、4.3%～39.2%、13.9%～20.4%。（4）在不同时间节点、不同土壤Cd浓度下或不同植物器官间,互叶白千层幼苗的镉含量均存在显著性差异。随着试验时间的增加或土壤Cd浓度,互叶白千层各器官Cd含量均呈现逐渐增大的趋势。2021年3月、6月、9月时,互叶白千层根、茎、侧枝的 Cd 含量分别为:3.63～835.14 mg/kg、3.31～207.68 mg/kg、2.56～85.64 mg/kg,4.13～1723.25 mg/kg、3.65～819.17 mg/kg、2.75～157.88 mg/kg,8.16～2519.5 mg/kg、6.56～956.14mg/kg、6.19～549.88mg/kg。此外,不同器官的Cd含量均表现为:根＞茎＞侧枝。（5）在不同时间节点、不同土壤Cd浓度下或不同植物器官间,互叶白千层幼苗的镉富集系数或转移系数存在一定差异。随着试验时间的增加,互叶白千层根、茎和侧枝对镉的富集能力均逐渐增强。2021年3月、6月、9月时,互叶白千层根、茎、侧枝的 Cd 富集系数分别为:1.391～2.384、0.346～2.179、0.143～1.684,2.717～5.349、1.365～2.388、0.258～1.809,4.199～6.590、1.594～4.316、0.415～4.072。此外,不同器官的Cd的富集能力均表现为:根＞茎＞侧枝。研究表明:在土壤Cd浓度为100 mg/kg时,互叶白千层幼苗具有良好的生长状态,随着Cd浓度的增加,互叶白千层开始出现生长受限、苗木枯萎、甚至死亡的现象,同时伴随着叶绿素含量降低、MDA含量增加、保护酶系统活性先增加后降低等生理生化特征。总体看,互叶白千层对土壤中Cd具有一定富集和转移能力,其中根具有极强的富集能力,可以作为治理土壤Cd污染的备选植物。

关键词：互叶白千层镉胁迫生理特征镉富集特征

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镉胁迫下巨桉幼树的生长、养分含量变化及镉富集特性

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2021年第3期49卷 67-74,85页

作者：刘喜建陈刚胡红玲胡庭兴张建张成浩铁得祥周鑫代大川张雪媛四川农业大学林学院四川成都611130 四川省林业勘察设计研究院四川成都610036

【目的】探讨Cd胁迫对巨桉幼树生长和营养元素吸收的影响及巨桉对Cd的富集特征。【方法】2018年5-9月,以1年生巨桉幼树为试验材料,采用盆栽试验,设置5个Cd含量处理,即0 mg/kg(CK)、12.5 mg/kg(T1)、25 mg/kg(T2)、50 mg/kg(T3)、100 mg/... 详细信息

【目的】探讨Cd胁迫对巨桉幼树生长和营养元素吸收的影响及巨桉对Cd的富集特征。【方法】2018年5-9月,以1年生巨桉幼树为试验材料,采用盆栽试验,设置5个Cd含量处理,即0 mg/kg(CK)、12.5 mg/kg(T1)、25 mg/kg(T2)、50 mg/kg(T3)、100 mg/kg(T4),10月测定各处理植株的株高、地径并收获全株,测定各器官(吸收根、运输根、主干、枝条、叶)的生物量以及氮、磷、钾、Cd含量,计算各器官的Cd富集系数以及不同处理Cd转运系数。【结果】(1)随着Cd含量的增加,巨桉幼树株高、地径净生长量均呈下降趋势,且T2~T4处理与CK差异达到显著水平;各处理总生物量与CK之间均无显著差异。(2)随着Cd含量的增加,巨桉幼树各组织器官内N、P、K元素含量总体呈降低趋势。(3)随着Cd含量的增加,植株各器官中Cd含量总体均呈增加趋势,且在同一Cd处理水平下,各器官Cd含量由大到小的顺序为吸收根>运输根>主干>枝条>叶。(4)随着Cd含量的增加,吸收根的Cd富集系数总体呈增加趋势,运输根的Cd富集系数呈先增加后降低的趋势,主干、枝条和叶的Cd富集系数无明显变化规律。随着Cd含量的增加,Cd转运系数呈下降趋势。【结论】巨桉幼树对Cd的转运能力有限,但其生长迅速,即使在高含量Cd胁迫下生长并未受到明显抑制,说明巨桉幼树对Cd有较强的适应性,因此可以初步确定巨桉为重金属Cd污染地区土壤修复树种。

关键词：巨桉镉胁迫营养元素镉富集特征

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几种杨树对土壤镉富集及灰杨的耐镉生理生化特性

几种杨树对土壤镉富集及灰杨的耐镉生理生化特性

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作者：冯世静西北农林科技大学

学位级别：硕士

以灰杨(Populus×canescens.‘Grey poplar’)、青杨(Populus pseudo-simoniiK.‘cathay poplar’)和中林46号(Populus×euramericana (Dode) GuinerCL.‘Zhonglin-46’)杨树幼苗为材料，采用盆栽试验方法，研究了土壤Cd胁迫对杨树幼苗光合参数、叶绿素荧光参数的影响及不同杨树对土壤Cd的耐性，分析了土壤Cd胁迫下灰杨非酶系统的变化、灰杨对土壤Cd的吸收特征。期望能为土壤重金属镉污染的植物修复提供理论参考。主要研究结果如下： 1、低浓度Cd胁迫促进了灰杨的高生长，而高浓度Cd胁迫对灰杨的生长有抑制作用。500mg·kgCd胁迫30d时，中林46号和青杨不同程度的出现中毒症状，其中，中林46号表现为：叶片明显变小，叶片整片失绿黄化、甚至枯萎脱落，植株长势减弱;青杨表现为：叶片边缘少量变黄，叶柄和主叶脉发红，但整个植株长势与对照差异不明显。与中林46号和青杨相比，灰杨对Cd胁迫不敏感，Cd胁迫30d时，灰杨幼苗未出现毒害症状，幼苗生长良好。 2、灰杨、青杨、中林46对土壤中Cd的富集能力大小依次为：灰杨>青杨>中林46号。杨树不同器官间对镉的富集存在着显著差异，根、茎、叶对Cd的富集量大小依次为：根>叶>茎。Cd胁迫下，灰杨幼苗茎干重的变化趋势与株高一致。Cd对灰杨幼苗根和叶生长的抑制作用大于茎。根、茎、叶对Cd的富集与Cd胁迫浓度的关系符合二次抛物线模型。灰杨幼苗对Cd的转运系数(TF)大于1，并随着Cd胁迫浓度的增加而增大，70mg·kgCd胁迫下转运能力达到最高、TF高达1.45。 2、杨树叶片中Mg、Fe、Mn、Zn、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量随Cd胁迫浓度的增大而下降，类胡萝卜素含量和叶绿素a/b值随Cd胁迫浓度的增大而增加。Cd胁迫下杨树叶绿素含量的降低主要是由Mg、Fe、Mn、Zn含量的下降所引起。Cd胁迫对叶绿素b的影响大于叶绿素a。类胡萝卜素能减轻Cd胁迫对叶绿素的伤害;随着Cd胁迫浓度的升高，杨树的Pn、Ts、Gs、 F/F和F/F降低，而Ci升高。Cd胁迫下，杨树光合作用的下降主要是由非气孔因素所导致。Cd胁迫对杨树传能效率的抑制比对其光能转化效率的抑制更为明显。Cd胁迫下，叶绿素含量的降低及出现的光抑制现象是导致光合效率下降的重要原因。 3、随着Cd胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长，MDA与Oˉ·含量升高，GSH和PCs含量增加，可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量呈“先上升后下降”的变化趋势。可溶性蛋白、游离脯氨酸、GSH含量的增加和PCs螯合机制在提高杨树耐Cd性中起着重要作用。

关键词：杨树镉胁迫镉富集特征

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