科研产出
硫化氢信号分子介导S-烯丙基-L-半胱氨酸调控水稻镉胁迫
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：土壤Cd污染不仅影响水稻的正常生长发育，而且导致Cd在水稻籽粒中累积，从而给人体健康造成潜在危害。硫化氢（H2S）作为一种重要的信号分子在调控植物重金属胁迫中发挥重要作用。本文利用水培试验研究了具有内源H2S供体功能的大蒜提取物S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）调控水稻Cd胁迫的潜在机制。选用我国南方主栽水稻品种“中早35”作为试验材料喷施系列浓度SAC，结果表明：喷施0.2 mmol·L-1SAC后水稻幼苗地上部和根部H2S含量随时间延长持续增加，12 h后与对照（CK）处理相比分别显著增加44.57%和83.22%。采用荧光标记法对水稻幼苗叶片和根部的测定结果也表明H2S荧光强度与CK处理相比分别显著增加254.55%和700.25%。进一步对水稻幼苗地上部和根部H2S主要合成酶L-半胱氨酸脱硫酶（LCD）活性进行测定，结果表明，喷施0.2 mmol·L-1SAC后地上部和根部LCD活性与CK处理相比分别显著增加94.17%和41.05%。喷施0.2 mmol·L-1SAC后对水稻抗氧化酶系统的测定结果表明，水稻幼苗地上部超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性与CK处理相比分别显著增加32.36%、26.69%、24.87%，根部分别显著增加38.61%、11.99%、62.93%。地上部和根部丙二醛（MDA）含量与CK处理相比分别显著降低37.37%和28.54%。对水稻幼苗Cd含量的测定结果表明，当SAC喷施浓度达到0.2 mmol·L-1时地上部和根部Cd含量与CK处理相比分别显著降低18.07%和46.05%。研究表明，喷施SAC诱导了幼苗LCD活性，促进了水稻合成H2S信号分子，调控了水稻Cd胁迫和转运。
关键词： 水稻 镉 S-烯丙基-L-半胱氨酸 硫化氢 信号分子
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镉胁迫下不同地方品种粉葛的镉积累特性及产量差异
《种子 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究在镉胁迫下不同粉葛品种对镉吸收转运及产量的影响,在镉地质高背景农田土壤中,以粉葛不同品种为对象,采用田间试验,研究7个地方品种粉葛的镉积累特性和产量差异.结果表明,在土壤镉胁迫下,不同品种不同部位镉含量表现为芦头>主藤>叶片>块根皮>块根;芦头和块根皮的品种间差异总体大于其他部位,不同品种的块根镉含量最小,为0.24 mg/kg,均超过国家块根类蔬菜规定的限量值(0.10 mg/kg);合水粉葛芦头和主藤较易于富集镉,细叶粉葛块根皮对镉的阻隔积蓄能力最强,桂粉葛1号和细叶粉葛块根积累镉的含量相对较低且种植经济效益也优于其他品种.
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镉在钻叶紫菀中的生物富集、亚细胞分布及化学形态研究(英文)
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析镉（Cd）在钻叶紫菀中的生物富集能力、亚细胞分布及化学形态，为揭示钻叶紫菀对Cd的耐受机制提供参考依据。【方法】在Hoagland营养液及不同浓度（0、30、60和90 mg/L）Cd作用下培养钻叶紫菀，24 d后收获钻叶紫菀。钻叶紫菀叶、茎和根经差速离心、化学试剂萃取及石墨消解处理后，利用原子吸收光谱仪测定其Cd含量。【结果】钻叶紫菀Cd生物富集能力表现为根>茎>叶，钻叶紫菀根、茎和叶中的最大Cd含量分别为130.74、78.69和56.62mg/kg（鲜重）。钻叶紫菀根和叶中大部分Cd储存在细胞壁和细胞可溶性组分，仅有少量Cd储存在细胞器组分。钻叶紫菀根中细胞可溶性组分Cd占根亚细胞组分Cd的52.27%～58.61%，而钻叶紫菀叶中细胞壁组分Cd占叶亚细胞组分Cd的42.10%～63.28%。钻叶紫菀根与叶中果胶和蛋白质结合形态Cd含量高于其他化学形态Cd含量。果胶和蛋白质结合形态Cd是钻叶紫菀根和叶中存在的主要化学形态Cd，占比分别为68.91%～74.80%和57.38%～83.80%。随着培养基Cd浓度的增加，钻叶紫菀根中水溶性有机酸Cd占比由13.64%增至22.72%，同时叶中不溶性磷酸Cd占比由10.02%增至32.78%。【结论】钻叶紫菀根、茎和叶对Cd有较强生物富集能力，Cd主要储存在钻叶紫菀根细胞可溶性组分和叶细胞壁组分，且根和叶中的化学形态Cd以毒性弱的果胶和蛋白质结合形态Cd为主，这可能是钻叶紫菀耐受Cd的主要机制。
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不同水分管理对水稻镉和矿质元素吸收及农艺性状的影响
《农业研究与应用 》 2023
摘要：为了解不同水稻品种在不同水分管理模式下对水稻镉(Cd)吸收累积及矿质元素含量和农艺性状的影响,采用小区试验法研究了常规水分管理(CK)、干湿交替(IF)、全程水淹管理(CF)对10香优郁香(YY186)、野香优莉丝(YX160)、良湘优868(LX142)等3个水稻品种Cd富集、矿质元素含量、农艺性状的影响.研究结果发现,不同品种水稻在不同水分管理模式下的降Cd效果为:CF>IF>CK,CF模式稻米Cd含量最低,含量为0.12 mg/kg;不同水分管理模式下YY186水稻品种稻米的Fe、Zn含量存在差异;各品种在IF、CF模式下的Fe、Zn含量比CK模式相对要高,其他矿质元素(Ca、Cu、Mn、K、Mg)含量无差异;IF模式下,水稻有效分蘖、千粒重、穗粒数比CF、CK模式下要高,CF模式下水稻有效分蘖、千粒重、穗粒数最低.本研究表明,CF和IF模式均可有效降低稻米中Cd含量和提高稻米中Fe、Mn、Zn、Mg含量,IF模式下3个水稻品种的有效分蘖、千粒重、穗粒数优于CF模式.综合评价,IF水分管理模式在兼顾水稻降镉的同时更利于水稻生长.
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叶面喷施2,3-二巯基丁二酸降低水稻幼苗茎叶镉含量的机制
《农业环境科学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为探寻叶面喷施2,3-二巯基丁二酸（DMSA）降低水稻幼苗茎叶镉含量的潜在机制,在人工气候室内,采用水培实验方法研究了镉在幼苗不同部位的累积情况及喷施DMSA对镉胁迫的影响。结果表明:随着DMSA喷施浓度增加,茎基镉含量呈显著增加趋势,当DMSA喷施浓度达到1.0 mmol·L-1时茎基镉含量与对照（不喷施DMSA）处理相比显著增加57.3%,同时镉由茎基向地上部的转移效率降低52.7%。在此基础上,探寻了镉在茎基细胞中的赋存形态及镉的亚细胞分布情况,结果表明茎基中难溶态镉含量与对照处理相比显著增加了80.8%,细胞壁中镉含量达到对照处理的2.1倍。进一步对细胞壁各组分镉含量进行测定发现,果胶组分中镉含量随着DMSA喷施浓度增加呈现出显著升高趋势,与对照处理相比最高增加99.5%。此外,喷施DMSA后茎基中总植物螯合素（PCs）和谷胱甘肽（GSH）含量均呈现出显著增加趋势,最高分别达到对照处理组的2.2倍和3.1倍。喷施DMSA显著缓解了镉胁迫,幼苗地上部超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别升至对照处理的3.0倍和2.7倍,荧光标记试验表明叶片中过氧化氢含量随DMSA喷施浓度增加呈现显著降低趋势。研究表明,喷施DMSA显著增加了水稻幼苗茎基巯基化合物含量,从而提高了对镉的拦截能力,降低了镉由茎基向幼苗地上部转运效率,使水稻幼苗地上部镉含量显著降低,同时喷施DMSA还可显著缓解幼苗镉胁迫。
关键词： 水稻 镉 2,3-二巯基丁二酸 茎基 细胞壁
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镉胁迫对2种油菜土壤真菌群落的影响
《微生物学通报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【背景】人类活动引起的农田重金属污染已成为严重的环境问题。镉（Cd）是最具毒性的重金属之一,能对人体和生态系统构成威胁。【目的】研究不同浓度镉处理对2种油菜（甘蓝型油菜和芥菜型油菜）的土壤（根际和非根际）真菌群落的影响,为镉的生物修复和健康风险评估提供理论基础。【方法】对2种油菜土壤（根际和非根际）真菌转录间隔区（Internal Transcribed Spacer,ITS）进行高通量测序,分析镉对根际和非根际土壤真菌群落的影响。【结果】镉胁迫改变了土壤真菌群落的组成和结构,但对2种油菜土壤真菌群落的α多样性几乎无显著影响。土壤镉浓度和生物量与2种油菜根际土壤真菌群落显著相关,芥菜型油菜非根际土壤真菌群落也与镉污染浓度显著相关。土壤真菌分子生态网络也受到镉污染的影响,甘蓝型油菜根际土壤网络稳定性降低,共生关系减少。甘蓝型油菜非根际土壤网络稳定性升高,但共生关系减少。芥菜型油菜的根际和非根际土壤的网络稳定性升高,而且共生关系增多。【结论】镉污染会影响土壤系统中的本土真菌群落,从而可能进一步改变土壤的生态系统功能。
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磁性凝胶颗粒的制备方法及其对营养生长期水稻镉积累的影响
《农业研究与应用 》 2021
摘要：利用海藻酸钠、Fe3O4纳米颗粒为材料,制备磁性凝胶颗粒,通过土壤吸附试验,水稻盆栽试验,探讨其对土壤有效态镉浓度的影响,以及对水稻幼苗积累镉的影响,为水稻安全生产提供理论参考依据。结果表明,磁性凝胶颗粒可降低土壤中有效态镉浓度,土壤有效态镉浓度从4.41 mg/kg降低到0.81 mg/kg,降低率为81.57%。磁性凝胶颗粒能有效降低水稻根系、茎叶、根表铁膜中的镉浓度,降低率分别为58.70%、59.71%、62.33%;能有效提高水稻根系的铁浓度,提高率为100.50%。
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1株草螺属植物内生菌R-13的分离鉴定及对龙葵吸收土壤镉的影响
《环境科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：植物内生菌联合超积累植物修复重金属污染土壤可显著提高植物修复效率.从镉污染稻田水稻根系中分离获得1株编号为R-13的植物内生菌.分别利用显微观察、碳源利用及分子生物学手段将该菌株鉴定为1株红苍白草螺菌（Herbaspirillum rubrisubalbicans）;该菌株具有较强的耐Cd2+能力,在镉含量为300 mg·kg-1的固体培养基上仍能生长.经显色反应发现R-13菌株具有产生铁载体和分泌吲哚乙酸（IAA）能力,此外,经Pikovskaya’s固体培养基和Ashby固体培养基试验表明R-13菌株溶磷作用微弱,但是具有较强的固氮能力.在盆栽试验中,利用高通量测序技术追踪R-13菌株在龙葵根部定殖情况,发现接种1次3 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度相比空白对照（CK）增加201.88%,两次接种可使草螺菌属在龙葵根部的相对丰度相比CK增加1182.44%,接种5 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度开始出现显著降低趋势.当接种20 m L·pot-1菌液时对龙葵的根、茎、叶及果实中镉含量无显著影响,当接种菌液达到40 m L·pot-1时可显著提高龙葵营养器官中的镉含量,当接种量达到200 m L·pot-1时龙葵营养器官中镉含量最高.此时,根系中镉含量与对照组相比提高84.42%,茎秆中提高43.67%,叶片中提高64.06%,果实中提高20.29%.综上可见,根系接种植物内生草螺菌R-13可显著提高龙葵根系中草螺菌属的相对含量,同时可起到强化龙葵吸收镉的作用,该菌株在植物修复镉污染土壤技术中具有较好应用前景.
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Cd、Zn、Pb、Cu复合污染对斑茅生长及吸收富集的影响
《河南农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：采用桶栽试验的方法,以斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)为材料,研究不同重金属复合污染条件下斑茅的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化,为斑茅在重金属复合污染土壤中的修复应用提供理论依据.结果表明,随着复合污染土壤中重金属含量的增加,斑茅地上部鲜质量逐渐下降,最多较对照(不添加重金属)下降26.71%;斑茅根、茎、叶组织中的Cd、Zn、Pb、Cu含量也逐渐增加,其根部Cd、Zn、Pb、Cu的最大含量分别为104.4、2486.0、379.7、1457.3 mg/kg,其茎部Cd、Zn、Pb、Cu的最大含量分别为32.3、1461.7、77.6、25.3 mg/kg,其叶部Cd、Zn、Pb、Cu的最大含量分别为13.6、488.5、21.7、43.5 mg/kg;除对照外,同一处理水平Cd、Zn、Pb、Cu在斑茅中的富集系数表现为茎部Zn>Cd>Pb>Cu,叶部Cd>Zn>Cu>Pb;随着复合污染土壤中重金属含量的增加,斑茅茎部Cd、Zn、Pb、Cu的转移系数逐渐减小,而叶部Cd、Zn的转移系数逐渐增大,叶部Pb和Cu的转移系数先增大后减小.综合考虑,斑茅对Cd、Zn具有较好的吸收累积及转运能力,可作为Cd、Zn污染土壤的修复植物.
关键词： 斑茅 重金属 复合污染 吸收 富集 镉 锌 铅 铜
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