高铵胁迫对拟南芥根系向重性的影响及机制初探     

邹娜  李保海  强晓敏  施卫明 《土壤》2013,45(1):166-171

向重性是决定植物根系构型的主要因素之一,对根系锚定及水分养分吸收具有重要影响.铵显著影响拟南芥根构型,尽管高铵抑制主根伸长和侧根数,然而铵对主根生长方向的研究却少有报道.本文以拟南芥为材料,利用室内培养基模拟试验,研究了高铵胁迫对根系向重性生长的影响,发现高铵胁迫不仅抑制植物生长,还影响主根的生长方向.0～30h动态观测结果表明:10 mmol/L (NH4)2SO4对根系的向重性反应仅表现为延缓效应,而30 mmol/L(NH4)2SO4则显著减弱主根的向重性弯曲.降低基本培养基养分浓度后,铵对主根向重性反应的抑制效应可发生在较低的NH4+浓度.外源添加Ca2+可部分恢复铵对主根伸长的抑制效应,却不能缓解铵对主根向重性反应的影响.不同部位分开供铵,结果显示铵对拟南芥主根向重性的影响主要是根部铵效应.上述结果表明,铵对主根向重性的影响机制部分独立于其对主根伸长的影响,也不是由于Ca2+缺乏引起的,而有可能与根部高铵诱导的根尖其他生理活动过程改变有关.  相似文献   

不同铵钾比对高铵下拟南芥地上部和根系生长的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

宋海燕  李光杰  施卫明 《土壤》2016,48(6):1077-1084

钾在缓解植物铵毒害的过程中起着重要的作用。本文研究了高铵(30 mmol/L)条件下,不同铵钾比(7.5︰1和150︰1)对拟南芥(Col-0)主根、侧根以及地上部生长的影响。结果表明:30 mmol/L NH4+条件下,高铵钾比(150)处理显著加重了拟南芥铵毒害现象,地上部和根系生长所受的抑制作用更为明显并导致更严重的氧化胁迫。相比低铵钾比水平,在高铵处理下,高铵钾比使得拟南芥主根伸长量降低57.4%,侧根数量减少33.3%,而地上部鲜重减轻69.9%。DAB(3,3￠-二氨基联苯胺,3,3￠-diaminobenzidine)叶片染色结果表明,不加铵处理下,外源不同钾水平(0.2和4.0 mmol/L)对拟南芥叶片的氧化胁迫作用没有显著差异;而高铵处理下,相比低铵钾比处理,高铵钾比显著增加了叶片中过氧化氢的含量,加重了其氧化胁迫。伊文思蓝(Evans blue,EB)染色结果表明,不加铵处理下,外源不同钾水平对拟南芥地上部和根部的膜透性没有显著差异,而高铵处理下,高铵钾比显著增强了拟南芥地上部和根部的膜透性,表明其对细胞的伤害程度加重。可见,高铵抑制拟南芥根系和地上部生长,高铵钾比则会加重这种抑制,其原因除了高浓度钾能减少植物对铵的吸收外,可能与高铵钾比条件加剧了植物的氧化胁迫有关。因此,适宜的铵钾比在植物应对铵毒害的过程中发挥重要作用。  相似文献   

拟南芥生态型Tor-1根系响应镉的转录组学与可变剪接分析     

肖燕  姚珺玥  廖琼  吴秀文  宋海星  罗劲松  张振华 《植物营养与肥料学报》2020,26(8):1513-1525

  【目的】  研究拟南芥生态型根系对镉 (Cd) 的适应性机制,挖掘耐Cd基因,为培育修复型植物提供生理基础和理论指导。  【方法】  本研究以高Cd积累同时高耐受性的拟南芥生态型Tor-1为试验材料,测定Cd处理后根系的生理变化、氧化应激反应、抗氧化酶活性,结合转录组学和可变剪接分析,以期从分子水平上解析Tor-1根系对Cd的适应性机制。  【结果】  Cd处理后,拟南芥生态型Tor-1的主根长度和根尖数没有明显差异,但根系总体积、总表面积显著降低,总根长极显著下降,表明根系受到损伤;根系丙二醛浓度较对照有所增加,但变化不显著;脯氨酸浓度显著下降;超氧化物歧化酶 (SOD) 和过氧化氢酶 (CAT) 活性显著增加。基因本位论 (GO) 富集分析显示,在生物过程中,差异表达基因 (DEGs) 在代谢过程和对化学物质的反应功能富集最为显著;在细胞组分中,DEGs在细胞外组分功能显著富集;在核酸功能中,DEGs在氧化应激活性和血红素结合功能显著富集。京都基因和基因组百科全书 (KEGG) 通路表明,高比例诱导的DEGs富集于7条KEGG途径,分别为苯丙素生物合成 (4.49%)、次生代谢物的生物合成 (14.45%)、代谢途径 (20.57%)、硫代葡萄糖苷 (GS) 生物合成 (0.89%)、谷胱甘肽 (GSH) 代谢 (2.04%)、苯丙氨酸和酪氨酸及色氨酸的生物合成 (1.39%)、苯丙氨酸代谢 (1.14%)。在Cd胁迫下,Tor-1根系苯丙素合成与代谢和GSH代谢相关基因表达大部分显著上调,而GS合成相关基因表达受到抑制,并发生可变剪接事件,其中内含子保留事件发生最多。  【结论】  Tor-1根系在应对Cd胁迫时虽然根系形态受到一定损伤,但可通过增加抗氧化酶 (SOD、CAT) 活性减轻镉胁迫产生的危害,并积极通过调节苯丙素合成与代谢、GSH代谢以及抑制GS合成对应的基因来减轻Cd对植物的伤害,还可通过可变剪接来积极适应Cd胁迫。  相似文献   

铝胁迫下丹波黑大豆根尖细胞线粒体参与细胞凋亡的研究     

李金金  刘昂  王平  陈丽梅  年洪娟 《农业生物技术学报》2014,(6)

细胞凋亡(apoptosis)也称程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD),对于生物体正常发育和繁殖是必不可少的,也受各种生物和非生物胁迫所调控。铝胁迫是酸性土壤中影响植物生长和限制作物产量的一个主要因子,铝对细胞的毒害之一是诱导程序性细胞死亡。本研究通过用4',6-二脒基-2-苯基吲哚(4',6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)染色观察铝胁迫下丹波黑大豆(Glycine max)根尖细胞细胞核和线粒体中细胞色素c(cytochromec,Cytc)含量等的变化。结果表明,铝胁迫下,丹波黑大豆根尖细胞DAPI染色后细胞核在细胞边缘聚集,核内的染色质凝聚呈新月状,分布在核内周边,呈致密浓染。大豆根尖细胞线粒体中的丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量均随着铝处理浓度和时间的增加呈上升趋势,表明大豆根尖细胞线粒体膜氧化程度增加,膜系统损害更严重。线粒体Cytc/a的比值能够反映线粒体内膜上Cytc量的变化。铝胁迫下,大豆根尖细胞线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)不断开放,线粒体膜电位(ΔΨm)降低,线粒体膜的完整性被破坏,促使Cyt c从线粒体内膜上脱落下来,线粒体中的Cytc/a和Cytc含量减少,Cytc有可能通过线粒体膜从线粒体释放到细胞质中。这些研究结果从细胞和生理水平揭示了线粒体和Cytc在铝诱导丹波黑大豆根尖细胞发生凋亡过程中的作用,进一步阐明了铝胁迫诱导丹波黑大豆根尖细胞凋亡的过程,加深了铝毒对植物毒害机理的认识。  相似文献   

铝胁迫下植物根尖细胞壁组成物质变化抑制根伸长的生理机制研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

杨野  王巧兰  赵磊峰  年夫照  赵竹青 《植物营养与肥料学报》2013,19(2):498-509

根伸长受抑制是植物受铝毒害的主要症状,铝诱导的细胞壁组成物质的变化是其主要原因。本文主要对铝胁迫下植物根尖细胞壁组成物质如木质素、 胼胝质、 纤维素、 半纤维素、 果胶、 细胞壁多糖蛋白及相关代谢酶类在铝胁迫下的变化对根伸长的影响及生理机理的研究进展进行了综述,明确了铝胁迫诱导的植物根尖细胞壁组成物质含量、 比例及结构的变化导致细胞壁刚性降低,从而抑制细胞伸长,最终抑制根伸长。本文还指出,鉴于缺乏对同一植物甚至同一个种类的植物根尖细胞壁各主要组成物质铝胁迫下变化的系统研究,不能对造成该植物根伸长受抑制的原因做出全面合理的解释,所以今后应侧重于铝胁迫下各细胞壁组分变化在抑制根伸长中的贡献率的研究,尤其要针对主要粮食作物进行系统研究,以有效解决铝胁迫造成的产质量降低。  相似文献   

脱落酸通过影响生长素合成及分布抑制拟南芥主根伸长   总被引：3，自引：0，他引：3  

袁冰剑  张森磊  曹萌萌  王志娟  李霞 《中国生态农业学报》2014,22(11):1341-1347

脱落酸(ABA)在介导植物生长发育及逆境响应中发挥重要功能,但ABA抑制根伸长的机制尚不清楚。本文以拟南芥为材料,通过研究ABA对拟南芥根伸长的影响以及ABA受体突变体根发育表型的鉴定,探讨ABA抑制植物主根的机制。研究发现:ABA能够抑制主根生长及伸长,并且经典受体PYR1/PRL介导了ABA抑制根伸长的过程;ABA能够改变细胞周期蛋白CycB1;1::GUS表达模式,并影响根中生长素分布和响应。结果表明,ABA可能通过影响生长素在根部的分布和剂量,进而影响根尖分生区细胞分裂,从而抑制根伸长。  相似文献   

镉胁迫对水稻幼苗生长和根尖细胞分裂的影响   总被引：9，自引：0，他引：9  

何俊瑜  任艳芳  严玉萍  朱诚  蒋德安 《土壤学报》2010,47(1):138-144

研究了镉(Cd)对水稻幼苗生长、根尖细胞有丝分裂及染色体畸变的影响。结果表明,随着Cd浓度增加和处理时间延长,水稻幼苗根的生长及根尖细胞有丝分裂指数明显降低。Cd使有丝分裂中期细胞所占比例相对增加,前期、后期、末期细胞相对减少。Cd能诱导染色体产生多种类型的畸变,染色体畸变率随着Cd处理浓度的增加和处理时间的延长而升高,呈现明显的剂量-效应和时间-效应关系。1～10μmol L-1Cd胁迫24 h后,水稻根尖畸变主要有C-有丝分裂、染色体桥,占总畸变率的32.64%～78.29%;25～200μmol L-1Cd胁迫24～72 h后,水稻根尖细胞中染色体粘连、断片和微核占较大比例,占总畸变率的76.44%～93.96%。研究表明,Cd对水稻根尖分生细胞有丝分裂具有阻滞作用,并诱发染色体畸变率的显著升高。  相似文献   

铝胁迫对不同耐铝小麦品种根伸长生长影响的研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

杨野  王伟  刘辉  叶志娟  赵竹青  耿明建 《植物营养与肥料学报》2010,16(3):584-590

为探讨铝胁迫抑制根生长的机理,以耐铝型小麦品种ET8和铝敏感型ES8为试验材料,研究了铝胁迫对小麦根相对伸长率,根尖细胞显微结构的影响以及细胞壁木质素含量及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明,ET8和ES8经50μmol/L铝胁迫6、122、4 h后,根相对伸长率随铝胁迫时间延长而变小。利用植物显微技术发现,ET8和ES8经50μmol/L胁迫24 h后,根尖伸长区皮层细胞变扁平,细胞间隙变小,细胞壁褶皱,并呈齿轮状交合;ES8细胞受伤害程度较ET8显著。经50μmol/L铝胁迫6、12、24 h后,ET8和ES8根尖细胞长度受铝胁迫的程度随时间延长而加强,根尖细胞相对长度与根相对伸长率呈显著正相关的关系(r=0.9911**)。50μmol/L铝胁迫24 h后,ET8和ES8根尖苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)活性及细胞壁木质素合成显著增加。上述结果表明,铝胁迫通过增加苯丙氨酸解氨酶、肉桂醇脱氢酶、过氧化物酶活性,促进根尖细胞壁木质素合成,加快细胞的木质化,细胞壁延展性变小,从而抑制细胞的伸长,减小根的生长。由于铝胁迫下ES8中木质素合成显著高于ET8,且根尖细胞结构受破坏较ET8显著,造成铝胁迫下ES8根生长受抑制比ET8显著,是ET8较ES8耐铝胁迫的主要原因。  相似文献   

镉胁迫对白车轴草生长、镉含量及养分分配的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘柿良  杨容孑  马明东  赵燕  蒋潘  但方 《核农学报》2015,29(3):595-604

为了解镉(Cd)胁迫对白车轴草(Tritolium repens L.)生长发育以及养分的吸收、累积与分配的影响,采用盆栽试验,研究了不同浓度镉处理下白车轴草幼苗的生长、生物量及碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)的积累与分配特征。结果表明:随镉胁迫浓度增加,植株幼苗叶面积、主根长、侧根数、侧根长及地上部高先升高后降低,叶柄长明显降低;而根、茎、叶中镉含量逐渐升高,且根系大于茎叶。同时,植物各器官生物量生产及C、N、P和K积累量均表现出随镉添加量的增加而先升高后降低,高浓度镉胁迫处理(50.00、100.00和200.00 mg·kg-1)明显抑制植株生物量生产以及C、N、P和K的积累,显著改变了生物量及其C、N、P和K积累量的分配格局,但低浓度镉处理(12.50mg·kg-1)却无明显影响。一定浓度的镉胁迫处理(12.50和25.00 mg·kg-1)降低植株N、P、K的利用效率,但高浓度镉处理(200.00 mg·kg-1)则提高植株N、P、K的利用效率。本研究为城市园林绿化及镉污染土壤的修复提供了应用潜力,同时也为牧草的安全评估提供了科学借鉴。  相似文献   

钙对赭曲霉毒素A(OTA)诱导拟南芥毒性的抑制作用     

吕杨俊  郝俊冉  许文涛  张海华  翟亚楠  杨静 《农业生物技术学报》2016,(12):1839-1845

为丰富赭曲霉毒素A (ochratoxinA,OTA)的植物毒性及其作用机理,探究钙在OTA诱导的植物毒性调控作用机理,本研究采用添加外源Ca2+,钙离子螯合剂乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(ethylenebis(oxyethylenenitrilo) tetraacetic acid,EGTA)及OTA等处理离体拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片,通过形态学观察,叶片相对电导率、活性氧含量(reactive oxygen species,ROS)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的测定等研究钙对OTA诱导的拟南芥毒性的影响,结果表明,在一定浓度范围内(0～50 mmol/L),外源Ca2+单独处理,拟南芥叶片形态学无明显变化,EGTA与OTA分别处理均会引起拟南芥叶片失绿、坏死病斑的形成,而Ca2+与OTA共同处理,能显著抑制OTA诱导的拟南芥叶片失绿、坏死病斑的形成,EGTA加剧OTA的毒性作用;OTA处理使拟南芥叶片相对电导率升高,细胞膜通透性增大,外源钙能显著抑制OTA引起的拟南芥叶片相对电导率升高(P＜0.05),20 mmol/L Ca2+的抑制作用最强,抑制率为61.32％.此外,OTA处理使拟南芥叶片细胞ROS的爆发及MDA的积累,对拟南芥造成氧化损伤,钙能显著抑制OTA诱导的拟南芥ROS爆发(P＜0.05),减少MDA的生成,抑制率分别为29.7％和71.4％.研究结果说明OTA能诱导拟南芥的植物毒性,钙能显著抑制OTA诱导的拟南芥植物毒性,钙在拟南芥受外界胁迫中起重要作用.  相似文献   

磷胁迫下蔗糖对水稻苗期根适应性和磷酸转运蛋白基因表达的影响     

苏军  张武君  杜琳  宋亚娜  付艳萍 《中国生态农业学报》2014,22(11):1334-1340

磷是植物生长和发育中最重要的必须元素之一。尽管土壤中磷资源很丰富,但大部分磷是以植物不能吸收利用的固定态和有机态存在,特别是以酸性土壤为主的南方稻田,水稻缺磷现象非常严重。理解和掌握水稻对低磷的适应机制有助于利用分子手段培育磷高效利用水稻品种。为阐明蔗糖提高水稻耐低磷的机制,本研究对水稻幼苗进行不同磷、糖处理,分析水稻幼苗在不同磷糖配比培养基中的根系结构、无机磷、酸性磷酸酶活性的变化,并利用定量RT-PCR技术分析水稻磷酸转运蛋白基因(OsPT)和酸性磷酸酶基因(OsSAP1)的表达。试验设2个磷浓度:无磷和85 mg·L?1KH2PO4,2个蔗糖浓度:无糖和3%蔗糖,正交设计。结果表明,在低磷胁迫时添加蔗糖,能使水稻幼苗的根总长度、总根数、根冠比显著增加,根分泌的酸性磷酸酶活性降低,但水稻体内的磷酸转运酶活性提高。11个与磷具有高度亲和力的磷酸转运酶的表达发生了改变,其中根优势表达的4个基因OsPT2、OsPT3、OsPT4、OsPT6对磷、糖的影响最为敏感,暗示了蔗糖是通过调节磷转运蛋白维持磷的吸收和平衡。增加根系的蔗糖分配能够提高水稻幼苗对磷胁迫的耐受性。  相似文献   

外源乙烯对镉处理下玉米幼苗生理代谢的影响     

刘娟  赵欢蕊  刘永华  王镜惠 《中国生态农业学报》2019,27(5):757-765

为探讨外源乙烯缓解玉米（Zea mays）幼苗镉（Cd）毒害的生理机制,通过水培试验研究了Cd处理下,外源乙烯对玉米幼苗相关生理指标与Cd的亚细胞分布的影响,以不做任何处理为空白对照,以Cd处理和（NH₄）₂SO₄处理为试验对照。结果显示,相对Cd处理,乙烯和（NH₄）₂SO₄处理可显著降低Cd胁迫下玉米幼苗H₂O₂和丙二醛（MDA）含量,使净光合速率分别提升1.23倍和1.22倍;显著降低抗氧化物酶[超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）]活性,抗氧化物质[抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）]含量则显著上升。另外,相对于Cd处理,乙烯+Cd处理可使玉米幼苗ATP硫酸化酶活性、谷胱甘肽还原酶（GR）活性、半胱氨酸和还原型谷胱甘肽（GSH）含量分别上升54.43%、27.93%、50.77%和49.85%,而对非蛋白硫醇（NPT）和植物螯合素（PCs）含量无显著性影响。在乙烯+Cd处理的基础上添加GSH合成抑制剂BSO（buthionine sulfoximine）可导致玉米叶片GSH含量显著降低,H₂O₂含量上升,光合速率下降。外源乙烯可显著降低Cd胁迫下玉米叶片Cd含量,而显著提升根部细胞壁和液泡中Cd含量。因此,外源乙烯一方面通过提升玉米叶片GSH和AsA含量,增强叶片非酶促抗氧化能力,而非通过抗氧化酶促反应和NPT、PCs的螯合作用;另一方面则通过根细胞壁的固定作用和液泡区室化作用,减少Cd向玉米叶片中的转移,从而缓解Cd毒害。研究结果可为乙烯作为潜在的作物重金属拮抗剂提供理论依据。  相似文献   

油菜素内酯对龙葵幼苗Cd毒害耐受性的影响     

赵宇  梁志英  杨艳君 《中国生态农业学报》2013,21(7):872-876

以重金属超富集植物龙葵为试验材料,分析了油菜素内酯(BR)对幼苗镉(Cd)毒害耐受性影响的生理机制。Cd毒害导致龙葵幼苗出现氧化伤害,同时降低了幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性。表油菜素内酯(eBL,人工合成的BR)处理增加了龙葵幼苗对Cd毒害的敏感性,与eBL处理的结果相反,施用油菜素唑(Brz,BR合成的特异性抑制剂)增加了Cd毒害下龙葵幼苗的抗氧化酶活性,降低了ROS的累积,减少了幼苗的氧化伤害。Brz处理后幼苗株高和根长较Cd处理的对照分别增加29%和28%,MDA水平和Evans blue染色程度较Cd处理的对照分别降低37%和20%,进一步证明BR增加了Cd毒害下龙葵幼苗的氧化伤害,从而加重了Cd胁迫对幼苗生长的抑制作用。表明BR通过降低龙葵幼苗的抗氧化能力,增加了幼苗对Cd毒害的敏感性。  相似文献   

Effect of Azospirillum brasilense inoculation on root morphology and respiration in tomato seedlings     

Rivka Hadas  Yaacov Okon 《Biology and Fertility of Soils》1987,5(3):241-247

Summary The level of Azospirillum brasilense strain Cd colonization in the rhizosphere of some vegetables was 10⁴–10⁵ colony-forming units (CFU) per root of one plant in 2-week-old plants inoculated with 5 × 10⁸ Azospirillum cells. Significant increases in root length (35%) and in top (90%) and root (50%) dry weight and total leaf area (90%) were observed in 18-day-old inoculated tomato plants compared with non-inoculated controls. An inoculum concentration of 1 × 10⁸ to 5 × 10⁸ CFU/ml stimulated the appearance of root hairs. Large numbers of bacteria (1 × 10⁹ CFU/ml) caused asymmetrical growth of the root tip. In a petri dish system, Azospirillum (1 × 10⁸ CFU/ml) increased root dry weight (150%), protein content (20%), respiration rate per root (70%) and the specific activity of malate dehydrogenase (45%–65%) over non-inoculated controls. The specific respiration rate, expressed as micromol of O₂ per minute per milligram of dry weight of roots, was significantly lower in inoculated roots, suggesting that less energy was spent for accumulation of more dry material.  相似文献   

小麦根尖细胞壁对铝的吸附/解吸特性及其与耐铝性的关系   总被引：6，自引：0，他引：6  

李刚  唐剑锋  林咸永  章永松  郑绍建 《植物营养与肥料学报》2007,13(2):192-199

研究了耐铝性明显差异的2个小麦基因型西矮麦1号(耐性)和辐84系(敏感)根系对铝毒胁迫的反应与根尖细胞壁组分以及细胞壁对铝的吸附和解吸的关系。结果表明,30mol/L.AlCl3可迅速抑制小麦根系伸长,但对辐84系根系伸长的抑制更为明显,且小麦根系相对伸长率随着铝浓度的提高而急剧降低。在30mol/L.AlCl3处理24h后,西矮麦1号根系伸长的抑制率为33.3%,而辐84系根系伸长的抑制率高达70.9%。小麦距根尖0～10.mm根段的铝含量和细胞壁中果胶糖醛酸含量显著高于10～20.mm根段,且前者对铝的累积吸附量明显大于后者;在0～10.mm根段,敏感基因型果胶含量高于耐性基因型,其根尖含铝量及根尖细胞壁对铝的吸附量都要大于后者。采用1.0.mol/L.NH3.H2O对细胞壁预处理2.h降低果胶甲基酯化程度后,耐性和敏感基因型根尖细胞壁对铝的累积吸附量分别降低了17.1%和20.9%,但对铝的累积解吸率没有影响。由此可见,小麦根尖是铝毒的主要位点,细胞壁果胶含量和果胶甲基酯化程度可能是导致不同小麦基因型根尖细胞壁对铝吸附量、铝积累量的差异及其对铝毒胁迫反应的差异的重要原因。  相似文献   

Silicon influences cadmium translocation by altering subcellular distribution and chemical forms of cadmium in peanut roots   总被引：1，自引：0，他引：1  

Gangrong Shi  Zheng Zhang  Caifeng Liu 《Archives of Agronomy and Soil Science》2017,63(1):117-123

Effects of silicon (Si) on subcellular distribution and chemical forms of Cd in two contrasting peanut cultivars, Qishan 208 (low seed Cd cultivar) and Haihua 1 (high seed Cd cultivar), were investigated by a hydroponics experiment at low Cd level (0.2 μM CdCl₂). Two cultivars differ in Cd translocation, subcellular distribution and chemical forms. In comparison to Qishan 208, Haihua 1 shows higher translocation factors (TFs); this may be resulted from higher Cd in the soluble fraction, and a larger proportion of inorganic Cd (extracted by 80% ethanol) and water-soluble Cd (extracted by d-H₂O) in roots. Pretreatment with Si decreased Cd in the cell wall, and enhanced Cd in the soluble fraction for both cultivars. However, effects of Si on chemical forms and TFs are cultivar dependent. Si enhances Cd translocation and the d-H₂O extractable Cd in Haihua 1. Positive correlations were observed between TF and Cd in the soluble fraction (r = 0.71, P < 0.05), and between TF and d-H₂O extractable Cd in root (r = 0.89, P < 0.001). Therefore, larger proportion of d-H₂O extractable Cd may be responsible for high TF in Si pretreated plants of Haihua 1.  相似文献   

Aluminum toxicity in plant cells: Mechanisms of cell death and inhibition of cell elongation     

Yoko Yamamoto 《Soil Science and Plant Nutrition》2019,65(1):41-55

Aluminum (Al) ions are a major constraint for crop productivity in acidic soils. The root apex is the most sensitive plant part to Al, which inhibits root elongation and causes cell death. To elucidate the mechanisms of these toxic events, Al responses have been investigated in cultured cell lines of tobacco (Nicotiana tabacum), SL and BY-2. These cells at the logarithmic growth phase serve as a model system of meristematic cells at the root apex. Our research group has revealed three types of cell death mechanisms triggered by Al: (i) Enhancement of iron (Fe)-mediated lipid peroxidation leading to a loss of plasma membrane integrity (plasma membrane pathway); (ii) dysfunction of mitochondria accompanied by ROS production (mitochondria pathway); and (iii) upregulation of NtVPE1 encoding a vacuolar processing enzyme (VPE), which leads to vacuolar collapse and the loss of plasma membrane integrity (vacuole pathway). Mechanisms (ii) and (iii) have been confirmed in root systems of pea and tobacco seedlings, respectively. The inhibition of elongation (expansion) in SL cells was detected as a decrease in water content, together with decreased osmolality and soluble sugar content, which was partly due to the inhibition of sucrose uptake by Al. The inhibition of root elongation by Al due to the inhibition of the sucrose transporter (SUT) NtSUT1 localized at the plasma membrane was confirmed in tobacco seedlings, in which overexpression of NtSUT1 mitigated both the inhibition of elongation and cell death at the root apex under Al stress.  相似文献   

4种改良剂对铅锌尾矿污染土壤中光叶紫花苕生长及重金属吸收特性的影响   总被引：5，自引：0，他引：5  

李正强  熊俊芬  马琼芳  张德闪  何忠俊  王吉秀 《中国生态农业学报》2010,18(1):158-163

通过盆栽试验研究了铅锌尾矿污染土壤中施用有机肥、石灰、蛭石和白云石等4种改良剂对光叶紫花苕生长发育、叶绿素及重金属Cu、Cd、Pb、Zn积累特性的影响,并分析了施用改良剂后土壤pH和有效态重金属含量的变化。结果表明,与对照相比,不同改良剂及其不同施用水平均能不同程度地提高土壤pH,显著降低土壤各重金属有效态含量,并显著抑制了Cd、Pb向光叶紫花苕地上部转移,降低了重金属在光叶紫花苕植株地上部的积累,改善了光叶紫花苕的生长和发育,光叶紫花苕株高、地上部鲜重和地下部鲜重、叶绿素含量均有不同程度增加,其中株高和地上部鲜重增加达到显著水平。4种改良剂的不同处理水平对光叶紫花苕地下部重金属含量影响均达显著水平。  相似文献   

Mercury-induced root damage in spruce seedlings     

D. L. Godbold 《Water, air, and soil pollution》1991,56(1):823-831

Seedlings of Picea abies (L.) Karst. were exposed to a range of c concentrations of Hg as HgCl₂ or CH₃HgCl. Root elongation was inhibited by both forms of Hg, but was more inhibited by CH₃HgCl than by HgCl₂. After a 7-week exposure, higher Hg levels were determined in roots when Hg was supplied as CH₃HgCl than as HgCl₂. Treatment with both HgCl₂ and CH₃HgCl resulted in lower levels of K, Mn and Mg in roots and root tips. An accumulation of Fe was found in root tips exposed to both forms of Hg. All changes in element content were greater in the root tips than the older root parts. Uptake of ⁴⁵Ca into the roots was strongly increased by HgCl₂ but only slightly increased by CH₃HgCl.  相似文献