砷浓度、形态及碳酸氢盐对蜈蚣草吸收砷的影响

大同盆地是典型的高砷地下水分布区。利用从地方性砷中毒严重病区山阴县采集的高砷地下水样品,用稀释培养法实验研究了外加砷源对地下水中微生物数量的影响;同时基于生物学可培养法和16S rDNA序列比对法,选取代表性高砷水样,研究了耐砷菌的种群特征。结果表明,外加砷源对地下水中微生物数量影响显著,高浓度砷会抑制大部分微生物生长,使微生物数量减少;低浓度砷对微生物生长具有一定促进作用。通过多次分离、纯化从3个不同砷含量地下水样中分离到多株砷抗性菌,经鉴定属于主要为Bacillus、Pseudomonas、Paenibacillus、Aeromonas、Enterobacter5个属。从RDP(Ribosomal Database Project)分析显示3个水样可培养微生物组成不同,都有生存能力强能够耐低浓度NaAsO₂的Bacillales,优势耐砷菌是γ-proteobacteria,其中Enterbacter具有耐高浓度NaAsO₂的能力。     

抗氧化系统在蜈蚣草细胞砷解毒机制中的作用

砷超富集植物——蜈蚣草体内可以富集高浓度的砷且不表现出受害症状,暗示蜈蚣草细胞具有较强的砷解毒机制.为探讨抗氧化系统在蜈蚣草砷解毒机制中的作用,测定了0、0.5、1和2mmol/L的砷酸盐[As(Ⅴ)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]和二甲基胂酸盐(DMA)处理下蜈蚣草愈伤组织的丙二醛(Malonyldiadehyde,MDA)含量、非酶类抗氧化物质含量和酶类抗氧化物质的活性.结果表明,0.5mmol/L As(Ⅴ)和DMA就可以诱导氧化胁迫的产生,浓度越高胁迫程度也越严重.而1mmol/L的As(III)仍未使蜈蚣草愈伤组织产生氧化胁迫.在As(Ⅲ)处理下,酸溶性巯基含量增加,叶绿素和类胡萝卜素含量不变,过氧化氢酶(Catalase,CAT)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性增加.在As(Ⅴ)处理下,酸溶性巯基含量减少,叶绿素和类胡萝卜素含量略有上升;CAT和POD活性先增加后减少.在DMA处理下,酸溶性巯基含量减少,叶绿素含量降低而类胡萝卜素含量增加,CAT和POD活性先增加后减少.与As(Ⅴ)和DMA相比,As(Ⅲ)处理下高酸溶性巯基含量、高氧化酶活性和低MDA含量暗示As(Ⅲ)对蜈蚣草的毒性可能比As(Ⅴ)和DMA要小.这些结果表明,酸溶性巯基和酶类抗氧化物质(CAT和POD)在蜈蚣草细胞砷解毒机制中发挥着重要作用.图4参22     

吲哚乙酸和激动素配合施用提高蜈蚣草和龙葵对砷、镉富集的田间试验

植物激素可打破重金属超富集植物的种子休眠、促进发芽和快速生长,从而提高其富集重金属的效率.虽然人工合成的植物生长调节剂在促进超富集植物生长和提高重金属富集方面已取得很多成果,但大多是盆栽试验,大田试验甚少.文章在课题组前期室内盆栽试验筛选出的吲哚乙酸(IAA)和激动素(KT)提高砷(As)超富集植物蜈蚣草(Pteris...     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

蜈蚣草根部对As（Ⅲ）的吸收特性

采用水培实验对蜈蚣草吸收As（Ⅲ）的吸收特性进行了研究,结果表明在各个处理浓度范围内,培养液中As（Ⅲ）的吸收效率随着时间递增.当处理浓度为10 mg·L-1时,24 h后蜈蚣草对As（Ⅲ）的吸收高达97.57%,而在处理浓度为500 mg·L^-1和1000 mg·L^-1时,蜈蚣草对As（Ⅲ）的吸收比例明显降低,吸...     

砷胁迫下蜈蚣草光合作用的变化

利用荧光成像技术研究了营养液培养条件下砷胁迫对蜈蚣草光合作用的影响。在0、5、10、20和40mg·L-1质量浓度的砷处理中,蜈蚣草地上部、地下部生物量无显著差异(P=0.01),变化范围分别为1.24～1.33,0.24～0.30g;地上、地下部砷质量分数变化范围分别为191～1129和160～548mg·kg-1,其质量分数的比值范围为1.20～2.35。砷胁迫下,全叶片蜈蚣草Fv/Fm变化范围为0.498～0.566,与对照(0.786)相比较下降超过30%;快速光曲线中最大潜在相对电子传递速率(Pm)、半饱和光强(Ik)随砷处理浓度的增加而下降,其变化范围分别为24.52～47.67和140.50～217.45μmol·m-2·s-1,下降比例分别为28%~49%和24%~35%;快速光曲线的初始斜率(α)随砷处理浓度的增加下降不明显,变化范围为0.17～0.22。以上结果显示尽管蜈蚣草对砷超量吸收并且有效向地上部分转移,但Fv/Fm显著下降反映蜈蚣草光合作用受到明显的砷胁迫。Pm、Ik的下降反映出蜈蚣草光耐受能力和电子传递能力在砷胁迫下逐渐减弱;α下降不明显反映蜈蚣草捕光能力在砷胁迫过程中始终维持较高水平,砷胁迫并未对蜈蚣草捕光系统造成显著伤害。     

锰对土壤砷形态转化及水稻吸收砷的影响

土壤中铁锰氧化物是影响土壤砷形态及其生物有效性的重要因素。通过盆栽试验法,利用土壤理化性质相近而锰质量分数相差大的两种自然土壤混合得到土壤锰质量分数(mg·kg^-1)分别为580(Mn1)、980(Mn2)、1900(Mn3)、3030(Mn4)、4230(Mn5)的5个土壤,种植水稻(Oryza sativa L.)后,分别在水稻分蘖期、抽穗期和成熟期采集土壤孔隙水、水稻和土壤样品进行分析,探讨锰质量分数对土壤中铁、锰氧化物形态和砷形态转变及其对水稻吸收砷的影响和作用机制。结果表明,随着土壤锰质量分数增加,土壤Eh呈升高趋势;土壤中无定形铁氧化物、锰氧化物和游离态锰氧化物质量分数增加,成熟期Mn1和Mn5处理土壤无定形态铁氧化物、锰氧化物分别比分蘖期增加11.9%、40.5%和3.6%、35.7%;随着土壤锰质量分数增加,土壤中非专性吸附砷和专性吸附砷比例呈下降趋势,土壤砷更大比例以无定形铁氧化物结合态、晶质铁氧化物结合态和残渣态存在,从水稻分蘖期到成熟期处理Mn1土壤晶质铁氧化物结合态砷和残渣态砷的质量分数共减少了2.7%,Mn2至Mn5处理晶质铁氧化物结合砷...     

蜈蚣草根际及内生微生物群落对砷污染胁迫的响应机制研究

由于广泛的采矿和工业活动,土壤砷污染已成为全球环境问题之一。蜈蚣草(Pteris vittata L.)作为世界上首次被发现的砷超累积植物,被认为是一种修复土壤砷污染的理想植物。蜈蚣草对砷的吸收和转运过程会受多种因素调控,其中蜈蚣草内生菌能够促进这一过程,然而目前关于微生物促进蜈蚣草砷富集的响应机制方面的研究报道还很少。为探明蜈蚣草内生微生物对砷污染的响应机制,采用不同砷添加量(0、250、500 mg·kg^-1)进行蜈蚣草盆栽试验,结合蜈蚣草根际土、根和茎叶砷含量分析及对应微生物群落分析,研究砷污染对蜈蚣草根际及内生微生物群落结构的影响及相关性。结果表明,砷在蜈蚣草茎叶中的富集量远高于根内砷含量,当土壤砷污染水平分别为250 mg·kg^-1和500 mg·kg^-1时,蜈蚣草茎叶砷富集系数分别为99.99和66.83,转运系数分别为103.53和93.98。微生物群落多样性结果表明,砷胁迫对微生物群落结构具有显著影响(P=0.001),砷污染对蜈蚣草根际土微生物群落结构的影响大于对内生微生物群落结构的影响,其中根瘤菌目是...     

土著细菌对江汉平原浅层含水层沉积物中砷迁移的影响

对江汉平原水文地质调查发现,该地区地下水砷含量已远超国家饮用水标准。以沉积物培养的土著细菌混合液为生物材料,以江汉平原高砷含水层沉积物为研究对象,在实验室内模拟地下水系统,研究厌氧环境条件下,不同生物量土著细菌和pH值对沉积物中砷迁移转化的影响,以及土著细菌活动下砷在不同沉积物中的迁移转化。结果表明,不同生物量菌悬液都能促进沉积物中As的释放,增加总As和As(III)的浓度,但150mL处理组,在研究后期,总As和As(III)的浓度呈现减缓趋势;在初始生物量一定的条件下,沉积物中As含量越高,细菌活动下总As相对释出量就越低,而且As(III)占所释出总As的比值就越高,但两个高砷含量沉积物组的差异较小;在初始pH值为5、7和9的培养条件下,细菌都能加速砷的迁移,但pH值为5的处理组(简称pH5处理组)最弱,在前8天,pH9处理组较pH7处理组的低,随后超过pH7处理组。研究表明,土著细菌悬液能加速As从沉积物中释出,并且释出的As以As(III)为主;在耐受的弱碱性环境条件下,细菌对砷的迁移和转化随环境的pH值增加而增强。     

3种农药及其复配剂对意大利工蜂的急性经口毒性

采用"小烧杯法"测定了3种农药及其复配剂对意大利工蜂的24 h、48 h急性经口毒性,根据我国《化学农药环境安全评价实验准则》中蜜蜂急性经口毒性划分等级可知,对意大利工蜂,35%精甲霜灵悬浮种衣剂属"低毒"级,25%噻虫嗪水分散粒剂属"高毒"级,25 g·L~(-1)咯菌腈悬浮种衣剂属"低毒",25%噻虫嗪-咯菌腈-精甲霜灵悬浮种衣剂也属"高毒"级。     

阿维菌素对意大利蜜蜂(Apis mellifera L.)的毒性影响

通过单次饲喂高浓度阿维菌素药液以及连续饲喂亚致死浓度阿维菌素药液进行意大利蜜蜂的经口染毒,从而探讨阿维菌素对意大利蜜蜂的急性及慢性毒性影响。结果表明,阿维菌素对意大利蜜蜂急性经口毒性48 h半数致死剂量(48 h-LD50)为0.00700μg a.i.·蜂-1,慢性经口毒性240 h每日半数致死剂量(240 h-LDD50)为0.000308μg a.i.·蜂-1·天-1。在亚致死效应方面,0.0233 mg a.i.·L-1和0.0467 mg a.i.·L-1处理组在168 h后摄食量出现明显的减少,说明阿维菌素中毒已经严重影响意大利蜜蜂的觅食和摄食能力。同时,由于摄食量的下降以及阿维菌素的毒性作用,造成了0.0467 mg a.i.·L-1处理组意大利蜜蜂体重的大幅度下降,试验前后的体重变化率达到-54.84%。意大利蜜蜂爬行能力的测定结果显示,各处理组的爬行通过率均低于对照组,特别是0.0117 mg a.i.·L-1处理组、0.0233 mg a.i.·L-1处理组和0.0467 mg a.i.·L-1处理组(P0.05)。综上所述,阿维菌素对意大利蜜蜂的急性经口毒性为高毒,较高剂量染毒会引起意大利蜜蜂的直接死亡;此外,长期接触较低浓度的阿维菌素,一方面会损害意大利蜜蜂的运动能力,如爬行、飞行能力的减弱;另一方面意大利蜜蜂生理方面也会遭到威胁,表现为摄食量下降、体重减轻,甚至死亡。因此,在施用该农药时应尽量避开蜜蜂栖息地,同时避免在蜜源植株花期时施用。     

蟛蜞菊水提液对水华蓝藻——卵孢金孢藻的化感作用研究

为探究陆生植物对水华蓝藻的化感作用,本文采用不同浓度的蟛蜞菊(Wedelia chinensis)水提液对卵孢金孢藻(Chrysosporum ovalisporum)进行了为期6 d的室内培养试验,结果发现:蟛蜞菊水提液对卵孢金孢藻的化感作用总体上呈"低促高抑";当蟛蜞菊水提液浓度大于6 g·L~(-1)时,将显著降低卵孢金孢藻光合作用有效量子效率(YⅡ)、最大量子产量(Fv/Fm)、叶绿素a(Chla)含量和藻细胞生物量(P0.01);当浓度大于8 g·L~(-1)时,单位藻细胞内的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性显著高于对照组(P0.05),表明蓝藻细胞受到较强的胁迫作用;透射电镜观察结果表明:高浓度蟛蜞菊水提液会破坏细胞膜,导致藻细胞内的类囊体、羧基体、气囊等超微结构受损,并最终导致藻细胞溶解、藻丝断裂和死亡。此外,本文利用Logisitic模型研究了蟛蜞菊水提液对卵孢金孢藻的半效应浓度(EC50),其24 h、48 h、72 h和144 h的EC50分别为:3.78 g·L~(-1)、4.47 g·L~(-1)、4.72 g·L~(-1)和6.55 g·L~(-1)。本研究为中国湖泊蓝藻水华的防治增添了基础数据和新的技术思路。     

垃圾渗滤液浸种对玉米代际遗传效应的研究

采用实验室早期栽培实验,主要探讨了垃圾渗滤液浸种对玉米代际的遗传效应。结果表明:垃圾渗滤液会影响玉米代际早期的生长发育,低浓度垃圾渗滤液(10%)促进代际玉米种子的萌发及幼苗的生长;而高浓度渗滤液(50%)则对其产生抑制效应。再者,相比于经垃圾渗滤液浸种处理过的F1代玉米种子而言,对F2代产生的毒性效应相对减弱,仅高浓度组与对照组相比出现差异,50%处理组的萌发率、根长、芽长及叶绿素含量分别为对照组的81%,83%,79%和89%。此外,渗滤液浸种对代际玉米根尖细胞有丝分裂均表现出"低促高抑"的作用,对根尖微核损伤也均呈现剂量-效应关系。这说明低浓度垃圾渗滤液对玉米F1代及F2代的生态毒性风险依然存在,不容忽视。研究选用玉米为模式植物具有一定的实际意义,其结果可为垃圾渗滤液的生态风险评价提供理论依据。     

(N-[2-(2-氧-1-咪唑烷基)乙基]-N '-苯基脲(EDU)对环境臭氧胁迫下的水稻和小麦生长的影响

通过对作物定期喷施不同浓度(0、150、300和450 mg·L-1)的N-[2-(2-氧-1-咪唑烷基)乙基]-N'-苯基脲(ethy lenediurea,EDU)溶液,研究EDU对环境O3胁迫下水稻“粤晶丝苗2号”(Oryza sativa L.Yuejingsi 2)和小麦“北农9549”(Triticum a...     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

三七及其中药制剂中砷和重金属含量及健康风险评估

我国传统珍贵草本药用植物三七Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen的重金属污染问题已引起关注。详细调查了某市以三七为原料的药品中As和重金属的含量。结果表明,三七药品中主要以As和Pb污染为主,超标率分别为56%和97%,而Cu、Cr、Ni和Zn则均远低于限量标准;三七药品中As和Pb污染可能同时来源于原料和加工炮制过程;三七中As和Pb摄入的人体健康风险(以CDI与PDE的百分比计)最高分别为780%和3294%;Cr和Ni含量虽然远低于限量标准,但其健康风险最高也已达45%和30%。本研究可为三七乃至其他中药制剂的As和重金属污染控制提供科学依据。     

根表铁锰膜对不同生育期水稻吸收和转运As的影响

采用土壤盆栽试验法,研究不同生育期水稻根表铁锰膜形成及其对As吸收和转运的影响。结果表明,两个水稻品种YD6和NK57均在分蘖期形成的铁锰膜量最多,成熟期形成的铁锰膜量最少。水稻根系和茎叶吸收积累As随着水稻不同品种和不同生育期变化较大,As的吸收和积累与铁锰膜形成存在相关性。与分蘖期相比,YD6和NK57成熟期根系As含量分别减少81.6%和62.1%。孕穗期YD6和NK57茎叶As含量分别比分蘖期减少86.4%和65.5%,比成熟期减少87.8%和67.1%。分蘖期水稻根系和茎叶As含量与DCB-Fe或DCB-Mn浓度均呈显著的负相关关系,而孕穗期水稻根系和茎叶As含量与DCB-Fe浓度呈显著的正相关关系,说明不同生育期铁锰膜对水稻植株吸收和转运As的影响不同。两个水稻品种不同生育期,As均主要富集和分配在根表铁锰膜中,铁锰膜中As的分配比率达62.9%～84.9%。NK57从根表铁锰膜、根系和茎叶向籽粒转运As的能力比YD6强,籽粒中As含量是YD6的2.1倍。结果表明可以通过选育As低积累和低转运的水稻品种,来降低污染地区As对人体健康的威胁。