外源钙对菹草(Potamogeton crispus L.)汞胁迫的影响效应

以组织培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了外源Ca(NO₃)₂的添加对汞(Hg)胁迫下菹草体内Hg积累、矿质元素、光合色素、活性氧、丙二醛(MDA)、维生素C(V_C)、维生素E(V_E)、谷胱甘肽(GSH)以及多胺(PAs)代谢产生的影响效应机制.结果表明:(1)Hg胁迫下,菹草体内Hg大量积累,达165.79μg/g(FW),并伴随矿质元素P、K、Fe、Mg和Na含量的明显降低.外源Ca(NO₃)₂的添加很大程度上可抑制菹草体内Hg积累,使其降至110.15μg/g(FW),并减轻Hg胁迫所造成的元素失衡;(2)Hg胁迫使菹草体内光合色素含量及叶绿素a/b值大幅降低,并诱导积累大量超氧阴离子、过氧化氢及MDA,同时V_C、V_E和GSH含量显著提升.外源Ca(NO₃)₂的添加则减缓了菹草体内光合色素的分解,降低活性氧水平,减轻了膜脂过氧化程度,更使V_C、V_E及GSH含量在一定程度上恢复到正常水平;(3)Hg胁迫下,伴随着多胺氧化酶、二胺氧化酶和精氨酸脱羧酶活性的显著提升以及鸟氨酸脱羧酶活性的降低,导致菹草体内腐胺(Put)、精胺(Spm)含量明显降低,亚精胺(Spd)含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值轻微增加.而外源Ca(NO₃)₂添加后,菹草通过调节体内PAs代谢酶活性,改变了Hg胁迫下PAs含量变化,主要表现为Put、Spm含量回升显著,游离态(Spd+Spm)/Put比值进一步升高.综上所述,外源Ca的添加可抑制Hg的吸收并参与调节多胺代谢,通过内源多胺含量的改变抑制了植物体内活性氧的积累、膜脂过氧化、光合色素及抗氧化物质的分解,增强菹草无菌苗对重金属Hg的耐受力,对减轻植物Hg胁迫有重要作用.     

铜胁迫对菹草无菌苗多胺及活性氧代谢的影响

本文研究了不同浓度Cu2+(0、1、2、4、8、12μmol/L)对菹草无菌苗多胺(PAs)及活性氧代谢的影响.结果表明,随着Cu2+处理浓度的升高:(1)菹草无菌苗植株的超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐上升,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性则表现为先升后降;(2)超氧阴离子(O2.-)产生速率逐渐增大,过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)有所积累,可溶性蛋白含量降低;(3)游离态多胺含量与多胺总含量的变化一致,均表现为腐胺(Put)含量先升后降,亚精胺(Spd)含量逐渐降低,精胺(Spm)含量逐渐上升;游离态多胺(Spd+Spm)/Put的比值在高浓度Cu2+胁迫时迅速上升;结合态Put和Spm的含量变化与游离态的变化一致,而结合态Spd的含量与对照相比均略有上升;束缚态Put和Spd含量先升后降,而Spm含量则逐渐降低;(4)精氨酸脱羧酶(ADC)、多胺氧化酶(PAO)和二胺氧化酶(DAO)活性均表现为先升后降,而鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性变化不明显.可见,Cu2+对菹草无菌苗造成了明显的氧化胁迫,抗氧化酶活性的升高,Spm含量的升高,Put向Spd和Spm的转化以及不同状态多胺之间的转化,在菹草无菌苗抵抗Cu2+胁迫过程中发挥着重要的作用.     

汞胁迫对菹草无菌苗生理代谢的影响

以菹草(Potamogeton crispus L.)无菌苗为实验材料,研究其在不同浓度汞(Hg²⁺)的胁迫下,光合色素含量、叶绿体自发荧光强度、ATP酶活性及相关矿质营养元素(Ca、Mg、Na、K、Fe)的含量变化以及可溶性蛋白含量的变化,以探讨Hg²⁺胁迫对菹草无菌苗光合系统及相关生理指标变化的影响.研究表明:随着Hg²⁺浓度的增加,各种光合色素的含量均呈现下降的趋势,叶绿体自发荧光强度逐渐减弱;Na/K逐渐增大,Na⁺ K⁺-ATP酶活性逐渐降低,Ca²⁺ Mg²⁺-ATP酶活性呈先升后降趋势;可溶性蛋白含量先升后降.结果表明,菹草无菌苗在Hg²⁺胁迫下,光合及其它正常的生理过程遭到破坏,功能紊乱.     

外源鸟氨酸对菹草(Potamogeton crispus L.)抗镉胁迫能力的影响

本文以组织培养技术培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了2 mmol/L外源鸟氨酸(L-Orn)对40μmol/L镉(Cd)胁迫下菹草体内Cd含量、光合色素水平、超氧阴离子(O·-2)产生速率、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)与可溶性蛋白含量以及脯氨酸和多胺代谢的影响.结果显示:(1)在单一Cd胁迫下,菹草体内的Cd大量积累,达到335.00μg/g,并诱导了明显的氧化胁迫,具体表现为O·-2产生速率以及H2O2和MDA含量显著升高,可溶性蛋白以及光合色素含量明显下降.外源L-Orn的添加很大程度上抑制了菹草体内Cd的积累,Cd含量降至232.50μg/g,并降低了活性氧(ROS)水平,减轻了膜脂过氧化程度,减缓了光合色素和可溶性蛋白的分解.(2)在单一Cd胁迫下,伴随着吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)活性的增加和脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性的下降,菹草体内的脯氨酸含量轻微增加,仅为对照组的1.91倍,而外源L-Orn显著增强了P5CS和δ-鸟氨酸转氨酶(OAT)的活性,使脯氨酸含量大幅度升高,为对照组的8.36倍.(3)单一Cd胁迫分别通过激活精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)和多胺氧化酶(PAO)的活性,使腐胺(Put)的含量增加,亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量减少.而施用外源L-Orn后,ADC和ODC的活性进一步增强,Put的含量大幅增加,并促进Put向Spd和Spm的转化,同时PAO的活性下降,使Spd和Spm含量增加,从而使总多胺含量增加.由此可见,外施L-Orn可通过抑制Cd的进入和参与调节脯氨酸以及多胺代谢,抑制ROS的积累、膜脂过氧化、光合色素以及蛋白质的分解,一定程度上增强菹草对Cd胁迫的抗性.     

Cr6+胁迫对水花生(Alternanthera philoxeroides)愈伤组织多胺代谢的影响

利用植物组织培养技术培养水花生愈伤组织并以此为实验材料,研究了不同Cr6+浓度(0、0.1、0.3、0.6、0.9 mmol/L)对水花生愈伤组织中腐胺(putrescine,Put)、亚精胺(spermidine,Spd)、精胺(spermine,Spm)、脯氨酸(Pro)含量及精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(...     

微囊藻水华的资源化利用:吸附重金属离子Cu2+、Cd2+和Ni2+的实验研究

为将捞取的微囊藻水华资源化,用作重金属生物吸附剂,本文研究了在不同金属离子浓度和不同pH条件下微囊藻水华对重金属Cu²⁺、Cd²⁺和Ni²⁺的吸附效果.研究结果显示,重金属离子浓度分别为20.00、60.00、100.00和140.00μg/ml时,150 mg干重微囊藻水华对Cu²⁺的去除率分别为67.79%、37.47%、35.93%和34.70%,对Cd²⁺的去除率分别为73.31%、65.87%、60.09%和42.37%,对Ni²⁺的去除率分别为47.89%、31.87%、28.46%和21.61%.在较低的重金属浓度(20.00μg/ml)下,微囊藻对3种重金属的去除率最高.但从单位微囊藻生物量吸附重金属量来看,金属离子初始浓度越高,吸附重金属的总量越高;在相同金属浓度下,微囊藻水华对3种金属的吸附效率:Cd²⁺ > Cu²⁺ > Ni²⁺.微囊藻吸附Cu²⁺的最适pH为5.0,Cd²⁺和Ni²⁺均为6.0,20.00μg/ml浓度时去除率分别达到了71.90%、85.67%和55.43%.微囊藻裂解释放的可溶性物质对重金属吸附影响不大.研究结果显示微囊藻水华可作为重金属吸附剂有效地运用于重金属污水处理.     

过量Zn2+对水花生(Alternanthera philoxeroides)愈伤组织氧化胁迫及多胺代谢的影响

以植物组织培养技术培养的水花生愈伤组织为实验材料,研究了过量Zn2+(0、0.2、0.4、0.8、1.6 mmol/L)对水花生愈伤组织的氧化损伤及多胺代谢的影响.结果表明,随着Zn2+浓度增加:(1)水花生愈伤组织的超氧阴离子产生速率和硫代巴比妥酸反应物水平显著提升,超氧化物歧化酶活性明显抑制,叶绿素a含量显著降低;(2)精氨酸脱羧酶和鸟氨酸脱羧酶活性均升高,多胺氧化酶和二胺氧化酶活性在低Zn2+浓度处升高、高Zn2+浓度处降低;(3)总腐胺和总精胺含量在低Zn2+浓度处降低、高Zn2+浓度处增加,总亚精胺含量仅在Zn2+浓度为1.6 mmol/L时有显著增加;(4)游离态腐胺含量变化与总腐胺含量相似,游离态亚精胺含量在高Zn2+浓度时下降,游离态精胺含量仅在Zn2+浓度为0.2 mmol/L时略有下降;(5)结合态腐胺和精胺在Zn2+浓度为0.2 mmol/L时下降而在其余处理组中上升,结合态亚精胺含量各处理组中均增加;(6)束缚态腐胺和亚精胺含量均下降.可见,过量Zn2+胁迫导致水花生愈伤组织氧化性损伤,并扰乱其多胺代谢平衡;束缚态多胺向结合态多胺的转化是过量Zn2+胁迫下水花生愈伤组织多胺代谢变化的一个显著特征;以结合态为代表的内源性多胺积累对水花生愈伤组织抵抗过量Zn2+胁迫具有重要意义.     

基于时序NDVI的东平湖菹草(Potamogeton crispus L.)遥感提取及时空格局

东平湖是国家南水北调东线工程的重要枢纽.但近年来,东平湖菹草（Potamogeton crispus L.）大量繁殖引起河道阻塞、鱼类死亡等事件频发,导致湖区面临很多生态风险.为维护区域生态安全,迫切需要了解菹草群落在东平湖的时空演变特征及驱动因素.利用MODIS植被指数时序数据结合野外调研,建立菹草群落独特的物候曲线,并结合Landsat数据进行了1985-2017年东平湖菹草识别分析.结果表明：32年间菹草群落不断扩张,生境由1991年前零星分布于湖岸发展到2013年蔓延至全湖且连片式分布.菹草群落的增长分为3个阶段：1996年之前,面积增长缓慢,1996年其面积仅10.34 km²;1996-2001年菹草呈暴发式增长,菹草变为区域优势种;2001-2017年,菹草面积继续增长,到2017年达49.07 km²,约占湖区水域面积的40%.经Spearman秩相关分析,菹草面积与湖水营养化水平显著正相关.南水北调东线工程的通水虽使水质有所改善,但东平湖菹草群落仍呈增长态势,应引起足够重视.     

镍胁迫对菹草(Potamoge toncrispus L.)活性氧及脯氨酸代谢的影响

本文以组织培养技术培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了不同浓度(0、0.05、0.10、0.15、0.20 mmol/L)Ni2+胁迫对菹草过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2.-)和丙二醛(MDA)的含量、抗氧化系统、脯氨酸代谢途径的影响.结果显示:(1)Ni2+胁迫影响了活性氧水平,主要表现为H2O2和O2.-的大量积累;MDA含量也随着Ni2+浓度的升高呈上升趋势;(2)随着Ni2+浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基(NP-SH)含量均表现为先升后降趋势;抗坏血酸(AsA)含量变化不明显;植物络合素(PCs)则表现为上升趋势;(3)脯氨酸代谢关键酶在Ni2+胁迫下表现为:鸟氨酸转氨酶(OAT)活性在0～0.10 mmol/L Ni2+胁迫下高于对照组;吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)活性在Ni2+大于0.10 mmol/L时,显著增加;脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性无显著变化;脯氨酸(Pro)含量则均显著高于对照组.以上结果表明,Ni2+胁迫提高了活性氧的水平,加重了膜脂过氧化的程度,干扰了抗氧化系统的内在平衡;此外,低浓度Ni2+胁迫下菹草脯氨酸积量主要依赖于鸟氨酸途径,而高浓度下则主要依靠谷氨酸途径.     

南极格罗夫山地表岩石样品中宇宙成因21Ne的含量及暴露年龄

地表岩石中²¹Ne和²²Ne有多种来源: 宇宙成因、原位放射性成因、捕获的地壳源放射性成因和捕获的微量大气. 本研究报道了首次在中国开展的对地表石英中宇宙成因²¹Ne和²²Ne的测定工作. 我们采用了一个独创的样品前处理方法, 有效地去除了石英中的包体, 最大限度地减少了放射性成因²¹Ne和²²Ne的贡献. 多阶段加热结果表明南极格罗夫山地区哈丁山地表岩石样品R9202和R9203中宇宙成因²¹Ne和²²Ne的含量分别为(3.83±0.87)×10⁸和(5.22±0.51)×10⁸ atom·g^-1, 其相应的最小暴露年龄为(2.2±0.5)和(3.0±0.3) Ma, 表明哈丁山顶的暴露至少从上新世中期就已开始.     

Preparation,Characterization of a Novel Chelating Resin Functionalized with o‐Hydroxybenzamide and Its Application for Preconcentration of Trace Metal Ions

A stable extractor of metal ions was synthesized through azo linking of o‐hydroxybenzamide (HBAM) with Amberlite XAD‐4 (AXAD‐4) and was characterized by elemental analyses, IR spectral, and thermal studies. Its water regain value and hydrogen ion capacity were found to be 12.93 and 7.68 mmol g^?1, respectively. The optimum pH range (with the half‐loading time [min], t_1/2) for Cu(II), Cr(III), Ni(II), Co(II), Zn(II), and Pb(II) ions were 2.0–4.0 (5.5), 2.0–4.0 (7.0), 2.0–4.0 (8.0), 4.0–6.0 (9.0), 4.0–6.0 (12.0), and 2.0–4.0 (15.0), respectively. Comparison of breakthrough and overall capacities of the metals ascertains the high degree of column utilization (>70%). The overall sorption capacities for Cu(II), Cr(III), Ni(II), Co(II), Zn(II), and Pb(II) ions were found to be 0.29, 0.22, 0.20, 0.16, 0.13, and 0.11 mmol g^?1 with the corresponding preconcentration factor of 400, 380, 380, 360, 320, and 320, respectively. The limit of preconcentration was in the range of 5.0–6.3 ng mL^?1. The detection limit for Cu(II), Cr(III), Ni(II), Co(II), Zn(II), and Pb(II) were found to be 0.39, 0.49, 0.42, 0.59, 0.71, and 1.10 ng mL^?1, respectively. The AXAD‐4‐HBAM has been successfully applied for the analysis of natural water, multivitamin formulation, infant milk substitute, hydrogenated oil, urine, and fish.     

Influence of hydrolysis on the sorption of metal cations by smectites: Importance of edge coordination reactions

A comparison was made between the adsorptive behaviors of Cd²⁺ and UO ₂ ²⁺ relative to two smectites that differed in their ratio of edge sites to fixed-charge sites. Adsorption varied with both pH and ionic strength, consistent with sorptive contributions of ion exchange and coordination reactions to edge hydroxyls. Both clay minerals exhibited a greater affinity for UO ₂ ²⁺ than for Cd²⁺, and the clay with a higher proportion of edge sites retained both ions more strongly. A computational model including fixed-charge sites and edge hydroxyls resulted in a good prediction of overall UO ₂ ²⁺ and Cd²⁺ uptake to both smectites.     

The impact of pelagic (Daphnia longispina) and benthic (Dreissena polymorpha) filter feeders on chlorophyll and nutrient concentration

An outdoor experiment testing the effect of water flea (Daphnia longispina) and zebra mussels (Dreissena polymorpha) on physical and chemical water parameters and chlorophyll concentration changes was carried out in 12 containers filled with 150 l of unfiltered water from a lowland reservoir. During the 11 weeks of the experiment, the following physical, chemical and biological measurements were recorded: temperature (°C), oxygen concentration (mg dm⁻³), pH, conductivity (S cm⁻¹), concentration of phosphate phosphorus (PO₄-P) and ammonia nitrogen (NH₄-N) (g dm⁻³), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) (g dm⁻³), phytoplankton community structure and chlorophyll a concentration (g dm⁻³). The amount of ammonia ions was the highest in the treatment with zooplankton, while phosphate ions reached the highest values in treatments with zebra mussels. The results confirmed the ability of Daphnia to increase the NH₄:PO₄ ratio, whereas excretion from zebra mussels resulted in a decrease in both the N:P ratio (ranging from 9 to 13) and the NH₄:PO₄ ratio in water. In both treatments containing zebra mussels, P-rich water enabled sudden growth of Chlorophyta, resulting in blooms of Hydrodictyon reticulatum after 3–4 weeks of the experiment. Such phenomena were not observed in the control and Daphnia treatments. Our results indicate that zebra mussels, in contrast to Daphnia, may increase the symptoms of water eutrophication and contribute to blooms of expansive phytoplankton species.     

First Ar/Ar age of the Ceprano man (central Italy)

The Ceprano calvarium, found in 1994 in Italy and attributed to Homo cepranensis, is one of the most celebrated hominin remains of Europe. It was considered at least 700 ka-old until a recent investigation incorporating magnetostratigraphy and K-Ar ages from the literature assigned to the calvarium an age of ∼450 (+50, −100) ka. Here we pin down the age of the Ceprano calvarium to 353 ± 4 ka (±1σ external) by means of new ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating on K-feldspars retrieved from the sediments that hosted the skull. In absence of evidence of reworking, this refined age sinks the conviction that H. cepranensis belonged to human evolution at the Brunhes–Matuyama boundary (c.a. 781 ka). Our refined age indicates that H. cepranensis lived in central Italy probably during the cold period of marine isotope stage (MIS) 10, and that despite his archaic morphology and lack of Neanderthal traits, he was contemporaneous with more advanced species such as H. heidelbergensis.     

超声波处理对微囊藻群体光合活性和沉降过程的影响

关注微囊藻群体在超声处理下光合活性变化及超声解除后的浮力恢复情况,可以为超声波控藻技术提供理论依据和数据支撑,具有重要的实践意义.本研究采用处理后水柱中叶绿素a浓度的垂向分布比例和叶绿素荧光变化情况分析微囊藻群体在超声波处理下的光合活性变化和沉降过程.结果表明,适量的超声处理(35 kHz、0.0353 W/cm~3)能在避免破裂藻细胞的同时,显著抑制其光合活性;60 s的处理造成了45.5%的光合活性被抑制.然而,在适宜生长条件下,所有实验组藻细胞中受抑制的光合活性均在24 h内恢复至对照组的80%左右.此外,在上述超声条件下,5 s的超声处理能使水柱中叶绿素a浓度在短时间内(0.5 h)的去除率达79.5%.然而,当处理时间小于30 s时,大于90%的沉降藻细胞可在超声解除后的72 h内恢复浮力上浮;而当处理时间延长至60 s以后,藻细胞基本丧失了上浮能力.通过分析发现,超声处理后微囊藻群体的粒径分布对藻细胞沉降及上浮过程起决定性作用,并且还发现微囊藻群体在超声处理时首先表现为藻细胞失去浮力下沉和光合系统受损,进而发生大群体振散.     

不同水体营养盐浓度下沉积物添加镧改性膨润土(Phoslock®)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长的影响

轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)是我国浅水湖泊常见的沉水植物,经常用于湖泊生态修复工程.然而在生态修复中后期,轮叶黑藻又往往会过度繁殖,影响其他湖泊功能的发挥.镧改性膨润土(锁磷剂)可以有效地降低沉积物中生物可利用磷含量,近年来被用于控制湖泊沉积物磷释放,其对轮叶黑藻生长和形态的影响还有待阐明.本研究在2种不同上覆水营养盐浓度条件下,设置添加和不添加锁磷剂2种处理,探究沉积物添加锁磷剂对轮叶黑藻生长及形态特征的影响.结果表明:1)沉积物添加锁磷剂之后,铁锰结合态磷、有机磷、铝结合态磷等生物可利用磷浓度显著降低,而生物不可用磷,如钙结合态磷浓度显著升高; 2)沉积物添加锁磷剂显著降低了轮叶黑藻的生物量和生长率.添加锁磷剂的处理组植物的株高、地上部分生物量均明显低于无锁磷剂组;相反,添加锁磷剂显著增加了植物的根长和地下部分生物量,进而提高了植物的根冠比; 3)锁磷剂对轮叶黑藻生长的影响程度与水体营养盐浓度有关,在低营养盐浓度水体中锁磷剂对植物生长和形态特征的影响更为显著.本研究表明,锁磷剂的添加能降低沉积物中生物可利用磷浓度,抑制轮叶黑藻的生长,同时这种影响程度与在水体营养盐浓度有关.     

Secular variations ing 1 0 component of geomagnetic field and its origin

The secular variations (SV) ing ₁ ⁰ of geomagnetic field, caused by the interaction between the geomagnetic field and the radial fluid-flow of the outer-core, are discussed with both statistical and analytic methods. When the value ofg ₁ ⁰ s ₂ ⁰ is relatively high compared with other terms, SV ing ₁ ⁰ is characterized by exponential change. When the effect of non-dipole field is notable, SV ing ₁ ⁰ shows complex features. Especially when the value of g ₁ ⁰ is close to zero, SV ing ₁ ⁰ is completely determined by the random process of non-dipole fields. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49429405) and by the Chinese Academy of Sciences.     

改性粘土辅助沉水植物修复技术维持清水稳态的原位研究

在富营养湖泊治理实践中,修复沉水植被被认为是改善水质的长效措施,而壳聚糖改性粘土是短期快速改善水质的有效手段.本研究利用改性粘土辅助沉水植被修复,旨在探索改善水质的长效方案.2011年5-11月在太湖梅梁湾开展了四组不同处理(对照、水草、水草+粘土、粘土)围隔实验,在水草(盖度13.0%)和水草+粘土(盖度52.3%)围隔中不同程度重建了苦草群落.实验期内每3 d一次的水质监测表明,粘土处理可显著改善水质,水体总氮(TN)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO34--P)和叶绿素a(Chl.a)含量分别比对照下降了20.7%、74.6%、31.0%和80.4%,透明度(SD)升高了90.4%;粘土辅助植被修复改善水质效果最长稳,水体TN、TP、PO34--P和Chl.a含量分别比对照下降了36.2%、64.0%、28.6%和71.1%,SD升高了76.4%;低盖度苦草群落单独处理对水质改善效果不显著.在三种处理中,粘土辅助植被修复改善底质效果最好,使间隙水的TN、TP、PO34--P、NH4+-N分别比实验前下降了15.6%、61.7%、55.8%和82.8%.本研究表明改性粘土辅助沉水植被修复可作为重富营养水体中水质改善的整合技术,但其长期生态效应仍需谨慎评估.