印度芥菜_BrassicajunceaL__重金属耐性机理研究进展
印度芥菜(Brassica juncea)离体再生体系的建立及农杆菌介导的HO-1基因的遗传转化
印度芥菜（Brassica juncea）离体再生体系的建立及农杆菌介导的HO-1基因的遗传转化印度芥菜(Brassica juncea)是十字花科芸薹属植物,是重要的油料和经济作物,利用基因工程手段提高植株抗逆性是目前油料作物改良的重点。
血红素加氧酶(Heme oxygenase, HO)催化血红素(Heme)降解为胆绿素(Biliverdin, BV)、CO (carbon monoxide)和游离铁(Fe2+)。
植物中HO-1及其催化形成的产物参与了各种植物生理代谢过程,其中抗重金属胁迫是HO-1功能研究的一个重要方面。
本实验主要进行了三方面的工作：1.以印度芥菜栽培品种斯坦丁芥(Long-standing)子叶柄为外植体,研究了不同种类和浓度的激素对印度芥菜再生频率的影响；并优化了影响印度芥菜遗传转化的诸多因素,包括苗龄、选择压浓度、抗生素浓度、AgN03浓度、预培时间、侵染浓度、侵染时间及共培时间等,建立了印度芥菜高效的再生及遗传转化体系。
试验表明：以MS为基本培养基,最佳的愈伤诱导、芽分化、生根培养基分别为0.5 mg/L6-BA+0.02 mg/L NAA、2.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA和1/2 MS+0.2 mg/L IBA;使用苗龄为6d的子叶柄预培3 d,然后在OD600为0.4～0.6的侵染液中侵染8 min,接着共培养2d,预筛选6d,之后采用两步筛选法培养转化效率较高。
2.利用RT-PCR的方法,从印度芥菜植株中克隆到血红素加氧酶-1基因(HO-1)的编码区,cds长度844bp,编码一条长281个氨基酸的多肽。
3.构建了印度芥菜HO-1的过表达载体,用携带HO-1基因的农杆菌转化印度芥菜,获得了抗潮霉素的再生苗32株。
对抗性苗进行GUS和PCR鉴定,证实有15株转化苗已经成功将目的基因整合到印度芥菜基因组,转化率为46.88%,这为印度芥菜的遗传改良奠定了基础。
印度芥菜生理生化特性及其根区土壤中微生物对Cd胁迫的响应_杨卓
农业环境科学学报2011,30(12):2428-2433Journal of Agro-Environment Science摘要：通过盆栽试验研究了印度芥菜对土壤Cd 污染的耐性及其生理生化特性响应。
结果表明,印度芥菜对Cd 胁迫表现了较强的耐性，在Cd 添加量为0~200mg ·kg -1的情况下，印度芥菜能够顺利发芽、生长，其生物量出现了先增后降的“抛物线型”变化规律，Cd 主要影响其生殖生长，大量的Cd 使印度芥菜延迟进入生育期。
植株体内Cd 浓度随土壤Cd 浓度增加而升高，地上部可达7.824~102.672mg ·kg -1，地下部可达0.374~191.910mg ·kg -1。
地上部富集系数呈逐渐降低的趋势，而地下部富集系数呈逐渐升高的趋势。
转移系数为20.920~0.535，呈逐渐降低趋势。
随着土壤Cd 胁迫浓度的增加,印度芥菜3种酶活性均呈先增后降的“抛物线型”变化趋势,并且出现抗性酶活性高峰所对应的土壤Cd 浓度相同,均为120mg ·kg -1，在Cd 高浓度水平下酶活性普遍受到抑制，在最高浓度处理时的酶活性均明显低于对照。
根区土壤中微生物数量为细菌＞放线菌＞霉菌，随着Cd 添加量的增加，土体内微生物的数量也增加，但当Cd 添加量＞160mg ·kg -1时，微生物数量下降。
关键词：印度芥菜；植物修复；胁迫；重金属；生理生化指标；微生物中图分类号：Q945.78文献标志码：A文章编号：1672-2043(2011)12-2428-06印度芥菜生理生化特性及其根区土壤中微生物对Cd 胁迫的响应杨卓1，陈婧1，李博文2（1.中国环境管理干部学院环境科学系，河北秦皇岛066004；2.河北农业大学，河北保定071000）Effects of Cd Contamination on Number of Microbes,Physiological and Biochemical Characteristics of Brassica junceaYANG Zhuo 1,CHEN Jing 1,LI Bo-wen 2（1.Environment Management College of China,Qinhuangdao 066004,China;2.Agricultural University of Hebei,Baoding 071001,China ）Abstract ：Series of pot experiments were performed to determine the effects of cadmium in soil on chlorophyll content ，CAT,POD and SOD activities in Brassica juncea .The results indicated that tolerance of Brassica juncea for Cd was stronger.It was able to burgeon and grow all right in the soil added Cd from 0to 200mg ·kg -1.The biomass of Brassica juncea taken on principle of parabola changes with Cd concentration in the soil.Nevertheless,Cd influenced the growth stages of Brassica juncea to postpone its procreating growth.Cd concentration of Brassica juncea gone to increase with the content of Cd in the soil.The contents of Cd was 7.824~102.672mg ·kg -1in the aboveground parts and 0.374~191.910mg ·kg -1in the underground parts.The bioaccumulation factor of the ground part was falling and underground part was rising during the Cd is rising.Meanwhile,the translocation factor was 20.920~0.535.It taken on gradually falling trend.The POD,CAT and SOD activities increased at lower Cd concentrations,but decreased at higher Cd concentrations.Added Cd in the soil was 120mg ·kg -1,the POD,CAT and SOD activities was highest.The number of microorganisms was Bacteria ＞actinomycetes ＞mould.The number of microbes was in －creasing during the Cd added in the soil.When the added Cd was more than 160mg ·kg -1,the number of microbes was going down.Keywords ：Brassica juncea ；phytoremediation ；stress ；heavy metal ；physiological and biochemical index ；microorganism收稿日期：2010－12－09基金项目：河北省高等学校科学技术研究青年基金项目：重金属污染土壤超富集植物的筛选及其对Cd 胁迫的响应（2010167）作者简介：：杨卓（1980—），女，河北秦皇岛人，博士，讲师，从事土壤环境质量评价与修复等方面的研究。
芥菜型油菜(Brassica juncea)遗传多样性及其黄籽与芥酸性状的分子标记
芥菜型油菜（Brassica juncea）遗传多样性及其黄籽与芥酸性状的分子标记油菜作为世界四大油料作物之一,是主要的食用植物油来源。
芥菜型油菜原产我国,遗传资源丰富,具有许多优良特性,如抗旱、耐高温、黄籽、耐饥薄、抗裂荚、早熟、耐迟播、抗病虫以及耐重金属等,它不但在干旱地区具有种植优势,又是进行甘蓝型油菜遗传改良的宝贵资源。
芥菜型油菜中的陕北黄芥,分布于陕北黄土高原及其邻近一带,是我国西部地区芥菜型油菜中的一个独特的生态类群,其黄籽、特殊的脂肪酸组成均是油菜育种的重要目标性状,对其进行系统深入地研究,在油菜抗逆育种和品质改良方面具有重要的价值。
本研究以西部地区芥菜型油菜为研究对象,采用经典遗传和分子生物学方法,对我国西部地区芥菜型油菜的遗传多样性、陕北黄芥的黄籽性状以及脂肪酸组成等方面进行了分析与研究,获得如下结果。
1.我国西部地区芥菜型油菜遗传多样性以101份我国西部不同生态区的芥菜型油菜品种资源和7份参照品种（2份外国芥菜型油菜,4份白菜及白菜型油菜,1份芸芥）为研究对象,采用SRAP、AFLP和SSR标记技术研究其遗传多样性,结果如下:1.1 101份我国芥菜型油菜和2份澳大利亚芥菜型油菜分为五个类群:云贵和陕南类群（A）,关中类群（B）,新疆Ⅰ类群（C）,新疆Ⅱ类群（D）和西部春播类群（E）,其中A、B基本为冬播品种,C、D、E均为春播品种。
地理和生态条件是影响芥菜型油菜类群的主要因素。
1.2 A类群品种间遗传差异最大,其次是B类群。
陕西和新疆的品种分别被聚到三个类群,表现出更广泛的遗传多样性。
我国冬播品种间的遗传多样性高于春播品种。
1.3 E类群包括多数春播类型,可分为三个亚类,其中陕北及其邻近一带春播黄芥为第Ⅰ类,形成一个独立的遗传群体,群内遗传多样性较高;西藏的10个品种为第Ⅱ类,相似系数达0.83以上,表现出西藏品种遗传系统的独立和遗传基础的单一;澳大利亚2个品种为第Ⅲ类,表现与我国的春播品种关系较近。
不同土壤基质下印度芥菜对镉、锌、铅污染的响应
不同土壤基质下印度芥菜对镉、锌、铅污染的响应作者：李仕友来源：《中国科技纵横》2012年第01期摘要：选择印度芥菜营养器官和生长基质样品中As、Ca、Cd等15种金属元素进行分析。
结果表明该土壤基质受As、Hg、Cr、Cu和Ni等元素污染程度较轻或未受污染。
关键词：金属印度芥菜污染土壤中的有害金属元素如镍(Ni)，镉(Cd)，汞(Hg)，砷(As)，铜（Cu），铬(Cr)等对人体健康带来的危害日趋严重，并渗透到种植、饲养、加工、流通以及环境保护等各个领域。
因此，对有害金属元素含量和污染状况进行检测与评价日益受到人们的关注。
土壤基质是植物体赖以生存的前提条件，不同的地理环境中土壤基质的金属元素含量和比率具有很大差异，因此，对植物体内元素含量的研究离不开土壤基质中的背景值。
1、实验设计在贵州省样点中选择生长健壮、无病虫害的印度芥菜植株，采集其块茎和珠芽，在实验室进行盆栽育苗，以其幼嫩茎叶作为再生体系建立外植体来源。
土壤样本来源于黔西县城关镇、林泉镇、金碧镇、洪水乡、锦星乡和红林乡等六个乡镇，土壤以石灰土为主。
所用的试剂均为优级纯，实验用水为超纯水（ρ=18.2MΩ.cm）。
为保证数据的准确可靠性，试验中分别插入4件环境土壤标准样品ESS-1，ESS-2、ESS-3、ESS-4（中国环境检测总站，环境标准物质〈CNEMC〉），标准物质中所测元素检出率和合格率均为100％；同时加入样品空白、样品平行（每批样品保证20%以上）进行质量控制，样品平行值标准偏差SD﹤10%。
设计各组培养基均能诱导根分化，但不含任何植物生长调节剂的培养基生根诱导率较低（仅为50%），且生根开始时间较晚，所产生根长短不一。
统计以后，打开生根幼苗的培养瓶盖，在加适量自来水，放到自然光照射条件下炼苗，每天更换自来水一次。
炼苗1周后即可移栽到腐殖土中。
2、生长基质及其各营养器官中金属元素积累特征分析对植物体内元素含量的研究离不开基质中的背景值。
可降解氨基羧酸型螯合剂在重金属污染土壤修复中的应用研究进展
可降解氨基羧酸型螯合剂在重金属污染土壤修复中的应用研究进展刘艺芸;崔爽;张倩茹;赵艳锋;马岩;白明松【摘要】The application of chelating agents on remedying the soils contaminated by heavy metals is un-safe because non -biodegradable ones can cause secondary pollution to surface water and groundwater .The strict environmental regulations promote the global enterprises to produce safer biodegradable chelating agents to replace the widely used non -biodegradable once such as EDTA and DTPA .In this paper , some new bio-degradable chelators, such as GLDA, IDSA, AES, EDDS and NTA were introduced, and their application effects and the main achievements on remedying the soils contaminated by different heavy metals were summa -rized;at last , the research directions in future were prospected .%螯合剂应用于重金属污染土壤的修复存在安全隐患，由于使用不可降解螯合剂会造成地表水和地下水的二次污染，严格的环保法规促使全球企业生产更为安全的生物可降解螯合剂，以代替现在广泛使用的EDTA和DTPA等非生物降解型螯合剂。
芥菜型油菜(Brassica juncea Czern. et Coss)遗传多样性分析
芥菜型油菜（Brassica juncea Czern. et Coss）遗传多样性分析芥菜型油菜（Brassica juncea Czern. et Coss）遗传多样性分析引言：芥菜型油菜（Brassica juncea Czern. et Coss），又称为芥兰菜，是十字花科植物中重要的油料作物之一。
该作物广泛种植于全球各地，并具有重要的经济和农业价值。
为了更好地了解芥菜型油菜的遗传多样性，本研究对不同地理来源的芥菜型油菜种质资源进行了遗传多样性分析。
材料和方法：本研究采集了来自不同地理区域的芥菜型油菜种质资源，共计收集了100份样本。
利用SSR分子标记技术对这些样本进行遗传多样性分析。
首先，从基因组中选择了一组多态性高、扩增稳定的SSR引物进行PCR扩增。
然后，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳对扩增片段进行分离和检测。
最后，利用多样性指数、聚类分析和主成分分析等统计方法对分析结果进行评估和解释。
结果：通过SSR分子标记技术，我们检测到了大量的遗传多样性。
其中，平均每个引物扩增出6个多态性位点。
多样性指数的计算结果显示，芥菜型油菜种质资源的遗传多样性较为丰富。
聚类分析结果显示，芥菜型油菜种质资源可以分为不同的遗传群体，不同地理来源的样本间存在一定的遗传差异。
主成分分析结果进一步验证了聚类分析的结果，并揭示了不同遗传群体之间的亲缘关系。
讨论：芥菜型油菜的遗传多样性分析结果表明，该作物具有较高的遗传多样性，这为其遗传改良和品种改进提供了重要的遗传基础。
聚类分析和主成分分析结果揭示了不同地理来源芥菜型油菜种质资源的遗传差异，表明地理环境对种质资源的遗传背景有一定的影响。
通过进一步研究和分析这些差异，可以为优良品种的选育和适应性改良提供重要的理论基础。
结论：本研究对芥菜型油菜（Brassica juncea Czern. et Coss）的遗传多样性进行了初步分析，结果显示该作物具有较高的遗传多样性。
不同地理来源的芥菜型油菜种质资源存在一定的遗传差异，这为优良品种的选育和适应性改良提供了重要的理论依据。
芥菜吸收积累重金属研究进展
2020年3月鎳色料坟Journal of Green Science and Technology第6期芥菜吸收积累重金属研究进展周晓妤，龚玉莲，曾碧健，谢婕.张玉华，林采玲，陈梓桐，甘苑娴，黄丽莎(广东第二师范学院生物与食品工程学院，广东广州510303)摘要：指出了土壤重金属污染状况和由此导致的蔬菜重金属污染风险不容忽视。
针对不同品种齐菜吸收和积累重金属的特性、吸收机制以及应用方面进行了综述，为研究芥菜吸收积累重金属的机理和应用提供参考。
关键词：芥菜；重金属；吸收积累中图分类号：X53 文献标识码：A文章编号：1674-9944(2020)06-0106-051引言2014年《全国土壤污染状况调查公报》公布全国土 壤总的超标率达16. 1%,主要为重金属等无机污染，高 达82. 8%[1。
土壤是蔬菜吸收积累重金属的重要来源:2]。
利用生物方法降低土壤重金属含量以及筛选重金属低积累植物保障食品安全的研究备受关注十字花科植物种类多样，营养价值高.是蔬菜类中 的一大类:‘]。
芥菜（心 'assica juncea(L.)Czernet Coss)是十字花科（Cry)芸苔属（B n v.w Vu)的一年生草本植物，其根茎叶均可食用。
芥菜种类众多，根可做 成榨菜，叶和茎可做蔬菜食用，其中叶用芥菜食用最广泛:s:。
研究发现芥菜吸收积累重金属的能力较强，其中 印度芥菜最强「。
因此研究芥菜吸收积累重金属，对控 制重金属对芥菜的危害、利用芥菜降低土壤重金属含量 均具有重要意义。
本文就近年来芥菜吸收积累土壤重金属的研究进行综述。
2芥菜对重金属的吸收积累特性2.1芥菜不同品种吸收积累重金属的特性不同种或品种的植物吸收积累重金属存在差异8:。
表1列出了 19个芥菜品种吸收积累C'd的情况，结果显 示不同芥菜品种吸收积累C d存在差异。
比较地上部 C d含量可见，19个芥菜品种均大于0.2 mg/kg(国家食 品安全限量标准），其中印度芥菜品种超标高达几十倍；比较地下部C d含量可见，除了四季甜客家芥、特选大 坪埔大肉包心芥菜、优选益丰芥菜、嫩香白皮棒菜外，芥菜品种均大于0.lmg/kg(国家食品安全限量标准），其 中印度芥菜品种超标高达几十倍以上。
根用芥菜的致病菌抑制与生物防治机制
根用芥菜的致病菌抑制与生物防治机制芥菜（Brassica juncea）是一种常见的蔬菜，广泛种植并被人们所喜爱。
然而，根用芥菜普遍存在着一些致病菌的侵袭，给芥菜的生长和产量带来了一定的威胁。
为了有效地抑制根用芥菜的致病菌，研究人员正在探索使用生物防治机制。
根用芥菜的致病菌主要包括立枯病菌、根腐病菌等。
这些致病菌会感染芥菜的根系，导致植株生长不良、凋萎甚至死亡。
为了降低根用芥菜的致病菌感染率，研究人员通过研究生物防治机制，寻找有效的抑制方法。
生物防治是一种利用生物体（如微生物、植物和动物）来控制病原微生物的方法。
在根用芥菜的致病菌抑制中，研究人员主要关注以下几个方面的生物防治机制。
第一，利用拮抗菌抑制致病菌的生长。
研究表明，一些益生菌和寄生菌对根用芥菜的致病菌具有拮抗作用。
这些菌类可以通过竞争资源、产生抗菌物质等方式抑制致病菌的生长。
通过研究和筛选具有拮抗作用的菌株，并将其应用于根用芥菜的栽培过程中，可以有效地减轻致病菌的侵害。
第二，利用植物提高自身的抗病能力。
研究人员发现，根用芥菜在感染致病菌后会产生一系列的抗病反应，包括产生抗菌物质、启动抗病基因等。
通过研究这些抗病反应的机制，可以利用基因技术或育种方法培育出具有更强抗病性的根用芥菜品种。
这些品种可以在抵抗致病菌感染的同时，保持良好的生长和产量。
第三，利用土壤改善根际环境。
致病菌的侵害往往与土壤中的物理、化学和生物性质密切相关。
研究人员发现，改良土壤结构、适当施用有机肥料和微生物肥料、降低土壤酸碱度等措施有助于减轻致病菌的侵害。
因此，通过合理的土壤管理措施，可以为根用芥菜提供一个更有利于生长和抵抗致病菌的环境。
除了上述几个方面的生物防治机制，研究人员还在探索其他新的方法来抑制根用芥菜的致病菌。
例如，利用天然的植物提取物、微生物代谢产物或生物农药等，对致病菌进行直接或间接的杀菌作用。
这些方法在提高根用芥菜的产量和质量的同时，减少对环境和人类健康的影响。
铀及伴生重金属富集植物特性分析和评价
铀及伴生重金属富集植物特性分析和评价本论文围绕放射性污染生物处理的主要目标,通过盆栽控制性试验,以高生物量铀富集植物鬼针草(Bidens pilosa L.)、反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)、黄秋葵(Abelmoschus esculentus L.)为试验材料,印度芥菜(Brassica juncea L.)为模式植物,筛选出对铀及伴生重金属富集能力最强的黄秋葵,分析黄秋葵在铀及伴生重金属胁迫下的生长指标和生理生化指标等抗逆特征和耐受性能,以及铀及伴生重金属复合污染下黄秋葵对各元素的富集特征,可为放射性污染的生物处理筛选有应用价值的种质新材料奠定一定的基础。
主要结论如下:(1)铀及伴生重金属单一污染下,植物体重金属浓度大致随土壤重金属浓度升高而升高,500 mg?kg-1铀处理下,印度芥菜地上部铀浓度达到127.09mg?kg-1,25 mg?kg-1、50 mg?kg-1铀处理下,印度芥菜和反枝苋转移因子TF(transfer factor)大于1;黄秋葵地上部Mn浓度在1600 mg?kg-1锰处理下达到817.50 mg?kg-1,各浓度锰处理下黄秋葵TF均大于1;50mg?kg-1汞处理下,印度芥菜和黄秋葵地上部Hg浓度分别达到24.45 mg?kg-1和18.08 mg?kg-1,TF大于1;黄秋葵和鬼针草地上部Pb浓度在150mg?kg-1处理下分别达到22.21 mg?kg-1和18.00 mg?kg-1,四种植物各处理下生物富集系数BCF(biological accumulation coefficient)、TF均小于1;高浓度砷处理下,黄秋葵地上部As浓度高达148.42 mg?kg-1,BCF为1.41,TF高达9.02;印度芥菜适合高浓度铀污染的修复,黄秋葵适合中等浓度铀污染的修复;四种植物对比下,黄秋葵适合Mn、Hg、Pb和As污染的修复。
印度芥菜BjSMT基因的功能鉴定和转EeAP2.1EeAP2.2烟草的RNA-Seq分析
印度芥菜BjSMT基因的功能鉴定和转EeAP2.1/EeAP2.2烟草的RNA-Seq分析硒是GSH-Px、IDI、TrxR等多种酶的组成成分。
硒具有抗氧化、抗肿瘤、抗癌症和抗衰老等功能,同时,硒可以拮抗(镉、铅等)或协同(锌、汞等)许多重金属,解除重金属的毒性。
印度芥菜(Brassica juncea L.)作为被广泛研究的重金属超累积植物,对Cd、Ni、Zn、Cu和Se等都有富集效果,且富集重金属浓度范围广。
硒代半胱氨酸甲基转移酶是硒元素在有机体内代谢途径的关键酶,由SMT基因编码,对硒元素解毒机制是将参与蛋白合成的SeCys转化成非蛋白氨基酸MeSeCys,不能替代硫代半胱氨酸参与到蛋白合成中,实现植物对硒的超富集。
AP2/EREBP类转录因子参与信号级联放大系统和转录调控基因表达,是一类植物特有的、与胁迫应答有关的转录因子超家族。
EeAP2.1、EeAP2.2属于长穗偃麦草AP2/EREBP类转录因子,含有AP2保守结构域。
近年来,植物抗逆调控网络的研究越来越多,但对AP2/ERF家族转录因子调控网络的研究仍有较大空白,并且在长穗偃麦草中,此类转录因子未见报道。
利用高通量测序技术,获得大量的基因组表达谱数据,可以对植物转录因子在生物及非生物逆境抗性中的作用机理进行整体、深入的研究,全面认识转录因子调控网络,为利用转录因子进行植物抗逆基因工程改良提供理论依据。
通过对BjSMT转基因烟草与空载体烟草进行不同浓度亚硒酸钠胁迫,测定生长指标和生理指标,进行该基因的富硒功能初步研究;通过对EeAP2.1、EeAP2.2转基因烟草RNA-Seq分析,初步分析了两个基因所影响的代谢途径,结果如下:1.在0~240μM不同亚硒酸钠浓度处理下,BjSMT转基因烟草在株高、鲜重等表型特征上均优于空载体烟草。
2.测定了上述不同亚硒酸钠浓度处理下BjSMT转基因烟草和空载体烟草的叶绿素含量和GSH-Px活性,结果表明BjSMT转基因烟草比空载体烟草更耐受亚硒酸钠胁迫,显示了BjSMT基因对高浓度亚硒酸钠有较强的耐受性。
根用芥菜在环境中的生态功能与贡献
根用芥菜在环境中的生态功能与贡献芥菜（学名：Brassica juncea）是一种常见的根用作物，它具有广泛的分布和多样的品种。
根用芥菜不仅为人们带来食物和营养，还在环境中发挥重要的生态功能和贡献。
首先，根用芥菜在环境中的生态功能之一是改善土壤结构。
根用芥菜的根系发达，能够穿透土壤，形成复杂的根网系统。
这些根系可以有效地改善土壤的透气性和保水性，促进土壤空气和水分的循环，提高土壤肥力和结构稳定性。
此外，根用芥菜的生长过程中会产生大量的根系残留物，这些残留物通过分解释放营养物质，进一步促进土壤的有机质含量和肥力。
其次，根用芥菜在环境中的生态功能之二是净化土壤和水体。
根用芥菜是一种超积累植物，它具有吸收和富集土壤中的重金属的能力。
根用芥菜的根部富含金属离子吸附物质，使得它能够吸收并将重金属物质储存在根部，从而减少了重金属对土壤和水体的污染。
研究表明，根用芥菜在修复含重金属的污染土壤方面具有较好的效果，可以有效降低土壤中重金属的含量。
此外，根用芥菜的根系也能够吸收和分解农药等有害物质，帮助净化土壤和水体。
此外，根用芥菜还在环境中发挥了重要的生态功能和贡献。
根用芥菜的生长能够吸收并固定大量的二氧化碳，通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质，从而减少了大气中的温室气体浓度，有助于缓解全球变暖问题。
此外，根用芥菜的花朵能够吸引蜜蜂等花粉传播者，促进花粉传播和植物繁殖。
因此，根用芥菜在生态系统中是一种重要的植物群落组成成分，对维持生态平衡和物种多样性具有积极的影响。
在农业生产中，根用芥菜也发挥着重要的作用。
根用芥菜具有适应性强、生长快的特点，可以在较短的生长周期内获得较高的产量。
同时，根用芥菜的根部丰满，富含营养物质，是一种营养丰富的蔬菜。
人们可以通过食用根用芥菜来摄入足够的维生素、矿物质和膳食纤维，保持健康的身体状况。
此外，作为一种经济作物，根用芥菜的种植可以为农村带来经济收益，改善农民生活水平。
总结起来，根用芥菜在环境中具有重要的生态功能和贡献。
印度芥菜对土壤中重金属Pb、Cd、Zn的吸收与积累特性研究
印度芥菜对土壤中重金属Pb、Cd、Zn的吸收与积累特性研究康红;杨卓;王海林;李博文【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2010(038)034【摘要】以潮褐土为供试土壤,印度芥菜为指示植物,通过模拟试验研究了土壤镉、铅、锌复合污染对植物吸收重金属能力的影响.结果表明,在土壤Pb、Cd、Zn复合污染条件下,印度芥菜地上部的吸收量为Cd 2.77～38.56 mg/kg, Pb 12.38～37.84 mg/kg,Zn 67.23～687.64 mg/kg,地下部的吸收量为Cd 11.23～137.33 mg/kg,Pb 35.22～734.93 mg/kg,Zn 259.13～1049.51 mg/kg.印度芥菜地上部对Pb、Cd、Zn的富集系数分别为0.350～7.078、0.023～0.405、0.410～1.280.【总页数】4页(P19378-19381)【作者】康红;杨卓;王海林;李博文【作者单位】新疆环境监测总站,新疆乌鲁木齐,830011;中国环境管理干部学院环境科学系,河北秦皇岛,066004;新疆环境监测总站,新疆乌鲁木齐,830011;河北农业大学科技管理处,河北保定,071001【正文语种】中文【中图分类】S637【相关文献】1.干旱区绿洲土壤共存重金属Cd、Pb、Zn、Ni的吸收积累及形态分布实验研究[J], 廖琴;王胜利;南忠仁;武文飞;周婷;晋王强;赵翠翠;刘娇2.向日葵对重金属复合污染土壤中Cd、Zn、Pb、Cr的吸收和转运特性研究 [J], 吴运东;郭旭丽;李朋朋;王炜玮;栗萍;白雪峰3.土壤 Cd Zn Pb复合污染对植物吸收重金属的影响 [J], 李博文;杨志新;谢建治4.硅酸钠对重金属污染土壤性质和水稻吸收 Cd Pb Zn 的影响 [J], 赵明柳;唐守寅;董海霞;李荭荭;吴竹麟;黄俊星;王果5.印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究 [J], 郭艳杰;李博文;杨华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
印度芥菜_BrassicajunceaL__重金属耐性机理研究进展
中国生态农业学报 2011年1月 第19卷 第1期Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jan. 2011, 19(1): 226−234* 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2007AA021404, 2006AA10Z407)和转基因生物新品种培育科技重大专项(2009ZX08009-130B) 资助** 通讯作者: 柴团耀(1960~), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为植物抗逆分子生物学。
E-mail: tychai@ 孙涛(1979~), 男, 博士研究生, 研究方向为植物基因表达调控。
E-mail: suntao07b@DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00226印度芥菜(Brassica juncea L .)重金属耐性机理研究进展*孙 涛1 张玉秀2 柴团耀1**(1. 中国科学院研究生院生命科学学院 北京 100049; 2. 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院 北京 100083)摘 要 印度芥菜可富集/忍耐Cd 、Zn 等多种重金属, 是研究植物修复技术的一种模式植物。
高浓度的重金属离子会改变植物的基因表达、细胞形态、细胞结构, 最终使植物生长受抑, 甚至死亡。
印度芥菜高效的抗氧化系统、损伤修复系统以及对重金属的螯合、区域化可部分解除重金属的毒性, 缓解重金属离子的毒害作用。
利用基因工程技术在印度芥菜中导入重金属耐性及运输相关基因可大幅度提高其重金属富集能力, 在重金属污染修复方面具有广阔的应用前景。
关键词 印度芥菜 重金属胁迫 超富集植物 植物修复技术 抗氧化系统 中图分类号: X53 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)01-0226-09Research progress on tolerance of Indian mustard (Brassica juncea L .)to heavy metalSUN Tao 1, ZHANG Yu-Xiu 2, CHAI Tuan-Yao 1(1. College of Life Science, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2. School of Chemicaland Environmental Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China)Abstract Much research has been conducted on the mechanism of phytoremediation of heavy metal pollution by Indian mustard. Indian mustard plants typically have high heavy metal (e.g. Zn and Cd) accumulation capacity. Changes had been noted in plant gene expression, cell morphology and cell structure under high heavy metal concentration, which eventually resulted in growth inhibition and even death. In Indian mustard, high efficient antioxidant system, injury-repairing system and chelation, compartmentalization for heavy metals could detoxicate the toxicity of heavy metals and alleviate the injury induced by heavy metals. Transgenic Indian mus-tard with tolerance or transport genes improved heavy metal accumulation ability. This implied that Indian mustard had a great poten-tial for phytoremediation of heavy metal contaminated soils.Key words Indian mustard, Heavy metal stress, Hyperaccumulator, Phytoremediation, Antioxidant system (Received May 1, 2010; accepted Aug. 13, 2010)植物对非生物胁迫所具有的耐性可使其适应一些极端苛刻的环境, 土壤重金属污染就是植物所必须面临的一种非生物胁迫[1]。
印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能及作用途径
印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能及作用途径陈友媛;卢爽;惠红霞;狄玥莉;孙萍【摘要】为探究印度芥菜(Brassica juncea)和香根草(Vetiveria zizanioides L)对Pb污染土壤的修复效能和作用途径,采用Pb污染土壤[w(Pb)为400～2 000mg/kg]进行为期30 d的盆栽试验,分析植物对Pb的耐受性、积累能力和固定效果.结果表明:①印度芥菜和香根草对Pb的积累主要集中在根部,两种植物根部累积的w(Pb)分别为206.62～902.40和288.42 ～1 102.47 mg/kg,单株植物的Pb 积累量分别为70.75 ～138.31和99.09 ～220.49 μg,香根草对Pb污染土壤的修复效能高于印度芥菜.②印度芥菜和香根草对Pb的去除率随土壤中w(Pb)的增加而降低,对Pb的固定率则随土壤中w(Pb)的增加而增加,二者对Pb的去除率最大值分别为1.02％和1.78％,对Pb的固定率可达11.22％和16.78％,两种植物对Pb污染土壤修复的主要途径为植物固定.③主成分分析表明,w(脯氨酸)对植物Pb积累过程具有重要作用.研究显示,相比于印度芥菜,香根草更适用于Pb污染土壤的植物修复.%Considering the serious pollution of lead (Pb) in soil,it is urgent to effectively select Pb-tolerant plant species.Pot experiments were conducted to investigate the remediation efficiency of Brassica juncea and Vetiveria zizanioides L.for Pb-contaminated soil through phytoextraction and phytostabilization,with Pb concentrations of 400,800,1200,1600 and 2000 mg/kg respectively and the experiment cycle as 30 d.The tolerability,accumulation and immobilization capacity of these two plants for Pb were compared.The results showed:(1) Pb was mainly accumulated in the roots,and the accumulation capacity of V.zizanioides L.was higher than that of B.juncea,with the concentrations of B.juncea and V.zizanioidesL.reaching 206.62-902.40 mg/kg and 288.42-1102.47 mg/kg in roots respectively,and accumulation amounts as 70.75-138.31 μg/plant and99.09-220.49 μ g/plant respectively.This indicated that V.zizanioidesL.displayed a better remediation efficiency than B.juncea.(2) The Pb removal rates of V.zizanioides L.and B.juncea decreased with the increaseof Pb content in soil,while the immobilization rates increased with the increase of Pb content in soil.The maximum removal rates were as low as 1.02％ and 1.78％ respectively,and the immobilization rates reached 11.22％and 16.78％ respectively.The remediation pathway of the two plants was identified as phytostabilization rather than phytoextraction.(3) The resultsof principal component analysis showed that proline played an important role in accumulating Pb.V.zizanioides L.could be used as an alternative plant for phytoremediation of Pb-contaminated soil.【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2017(030)009【总页数】8页(P1365-1372)【关键词】Pb;印度芥菜;香根草;植物提取;植物固定;修复效能;作用途径【作者】陈友媛;卢爽;惠红霞;狄玥莉;孙萍【作者单位】中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100;中国海洋大学,海洋环境与生态教育部重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学,山东省海洋环境地质工程重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100;中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100;中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100;中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】X53重金属的非生物降解性使其在土壤中长期存在[1]，Pb作为生物生长的非必需元素[2]，会对生态环境和人类健康产生毒性作用[3]. 据统计[4]，大陆地壳中w(Pb)为14.8 mg/kg，随着铅矿开采和精炼产业的不断发展，致使越来越多的Pb进入土壤中. 近年来血铅中毒事件的频发使得土壤Pb污染引起了人们的广泛关注.植物修复作为一种生态友好型的原位修复技术，具有重要的研究价值和广阔的应用前景. 印度芥菜(Brassica juncea)具有大量积累多种重金属的能力，是重金属污染土壤修复常用的引进植物[5]，原产地主要为印度和日本，在我国主要分布于西北各地和西南高原[6]. 杨卓等[7]研究发现，当土壤中w(Pb)为32.54～944.06mg/kg时，印度芥菜根部积累的w(Pb) 最高可达734.95 mg/kg. 蒋先军等[8]研究也指出，印度芥菜可大量吸收重金属污染土壤中的Pb. 香根草(Vetiveria zizanioides L.)原产于印度等热带地区，我国野生香根草多分布于华南、华东和西南等地，是生长于铅锌矿区的土著植物，对重金属具有一定的耐受性，Gautam 等[9]通过复合污染土壤的野外试验发现，香根草对Pb的积累效果优于其他重金属.目前对植物修复Pb污染土壤的研究多集中于植物对Pb的积累能力，但对植物修复的另一主要作用途径——植物固定的研究较少. 当土壤Pb污染严重尤其是生物有效态含量较高时，植物对Pb的积累会对植物生长产生影响，进而降低植物对Pb的积累能力，使得单纯的植物提取可能不会达到理想的修复效果. 在高生物有效态Pb胁迫下，印度芥菜和香根草生长受限条件下对Pb污染土壤的修复效能和主要修复作用途径尚不清楚，有待于进一步探究.为了明确印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能和主要作用途径，笔者进行了为期30 d的室内盆栽试验，以耐受性为基础，结合植物积累和植物固定两种作用途径，综合评价两种植物对Pb污染土壤的修复效能，以期为科学筛选Pb污染土壤修复的植物资源提供理论支持.1.1 试验材料1.1.1 供试植物印度芥菜(Brassica juncea)，十字花科芸薹属植物，其生长迅速、生物量大，对多种重金属具有一定的耐性. 香根草(Vetiveria zizanioides L.)，禾本科香根草属，多年生草本植物，具有适应能力强、生长繁殖快、根系发达、耐旱耐瘠等特性. 两种植物种子均购自顺利种业有限公司.1.1.2 供试土壤供试土壤采自中国海洋大学花园内的表层(0～20 cm)土壤，土壤样品采回后自然风干、研磨过2.5 mm筛，室温下保存备用. 供试土壤的pH为6.26，w(有机质)为23.52 g/kg，阳离子交换量(CEC)为37.95 cmol/kg，w(Pb)为3.35 mg/kg. 1.2 试验设计盆栽试验采用直径12 cm、高14 cm的塑料花盆，每盆土壤用量为1 kg(以干土计). 供试土壤设置w(Pb) 分别为0(CK)、400、800、1 200、1 600、2 000mg/kg. 按照上述浓度将Pb以Pb(NO3)2溶液的形式均匀加入，充分混匀，于室内25 ℃下平衡1周后用于试验，各处理重复3次.选择饱满度一致的印度芥菜和香根草种子，用10%过氧化氢溶液浸泡消毒30 min，用去离子水冲洗后播种于处理好的土壤中，待种子出苗1周后间苗，每盆保留长势一致的印度芥菜和香根草幼苗各5株. 植物生长期间根据水分蒸发情况，不定期补充蒸馏水，使土壤含水量保持田间持水量；生长期采用自然光源，温度保持在20～30 ℃.植株生长30 d后破坏性取样，测定植物各项生长、生理指标，并收获植物. 收获的植株用去离子水快速洗净，然后将地上部和根部分开处理后的植物样品在105 ℃下杀青30 min，70 ℃烘干至恒质量. 烘干的样品粉碎过0.425 mm筛，用于测定植物中w(Pb). 将收获植物后的各组土壤样品风干后进行Pb形态测定，分析植物对土壤中Pb生物有效性的影响.1.3 分析方法1.3.1 植物生长、生理指标的测定试验结束后，用直尺测量植物株高、根长，烘干后称其干质量. 选取植物相同部位叶片测定各项生理指标：脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法[10]测定；根系活力采用氯化三苯基四氮唑法[10]测定；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法[10]测定；SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)活性分别采用氮蓝四唑还原法[10]和紫外吸收法[10]测定.1.3.2 土壤中Pb形态分布的测定土壤中Pb的形态分析采用BCR三级连续提取法[11]，不同形态提取的难易程度为酸可提取态>可还原态>可氧化态>残渣态. 前三种形态在土壤中具有较高的活性，为生物有效态. 残渣态Pb生物可利用性较低，在土壤中极为稳定，为非生物有效态.1.3.3 植物中w(Pb)的测定向1 g粉碎的植物样品中依次加入浓硝酸、双氧水和高氯酸，逐渐升高电炉温度，再加入5 mL浓硝酸，加热至溶液变为无色，冷却至室温后加入2 mL硝酸，稍加热后冷却至室温. 将消解液移至25 mL容量瓶中定容摇匀，用火焰原子吸收分光光度法测定w(Pb)，并计算BCF(富集系数)和TF(转运系数).式中：BCFr和BCFs分别为植物根部和地上部分对Pb的富集系数；Cr和Cs分别为植物根部和地上部分的w(Pb)(以干质量计)，mg/kg；Cw为土壤中w(Pb)，mg/kg；TF为转运系数.另外设置空白试验作为对照，同时加入国家标准植物样品(GBW07602)进行质量控制，样品回收率为95%～102%. 试验过程中所使用的化学试剂均为分析纯，购自青岛安立信商贸有限公司.1.4 试验仪器紫外可见分光光度计(TU- 1810，北京普析通用仪器有限责任公司)；原子吸收光谱仪(Solar M6，美国热电公司).1.5 数据分析应用SPSS 19.0软件对数据进行方差分析(ANOVA)和P=0.05水平下的Tukey检验；相关分析采用Pearson相关系数，并用Two-tailed进行显著性检验；采用主成分分析法对植物的生长生理指标与Pb积累量进行分析. 统计数据采用Origin 8.5软件绘图.2.1 印度芥菜和香根草对Pb胁迫的耐受性2.1.1 印度芥菜和香根草的生长状况Pb胁迫下印度芥菜和香根草的株高、根长和生物量见表1. Pb胁迫对印度芥菜的株高和根长均表现出明显的抑制作用(P<0.05)，w(Pb)为 2 000 mg/kg 时，其株高和根长分别仅为对照组的35.8%和48.4%. 当w(Pb)为400 mg/kg时，香根草的株高和根长略高于对照组；随着w(Pb)的升高，香根草的生长受到抑制，但作用并不明显，当w(Pb)达 2 000 mg/kg 时，其株高和根长分别为对照组的95.7%和93.7%. Pb胁迫对香根草的生长起到低促高抑的作用，这与铅富集植物荠菜表现出类似的趋势[12].Pb胁迫下，两种植物的生物量均显著下降(P<0.05)，并且印度芥菜的下降趋势更为明显. 当w(Pb) 为 1 200 mg/kg时，印度芥菜的生物量与对照组相比下降了43.2%，而当w(Pb)增至 1 600 mg/kg时，其降幅达51.4%，明显高于相同处理下香根草的降幅(36.8%).2.1.2 印度芥菜和香根草的生理代谢Pb胁迫下印度芥菜和香根草的根系活力如图1所示. 由图1可以看出，Pb胁迫下两种植物的根系活力明显降低(P<0.05). 香根草的根系活力总体上均大于印度芥菜，当w(Pb)达 2 000 mg/kg时，印度芥菜和香根草的根系活力与对照组相比分别下降了76.5%和58.8%，说明印度芥菜根系活力对Pb胁迫较为敏感.Pb胁迫下植物的w(脯氨酸)见图1. 由图1可得，w(Pb)分别为400和800mg/kg时，印度芥菜和香根草的w(脯氨酸)分别开始显著升高(P<0.05)，随着w(Pb)的升高，w(脯氨酸)变化更加显著，最高值分别可达对照组的9.2和2.7倍. 印度芥菜的w(脯氨酸)明显高于香根草，印度芥菜需要合成更多的脯氨酸来平衡渗透势.Pb胁迫下印度芥菜和香根草的丙二醛含量变化见图2. 由图2可见，随着w(Pb)的升高，两种植物叶片中丙二醛含量均表现出不同程度的增加. 当w(Pb) 为800mg/kg时印度芥菜丙二醛含量开始显著升高(P<0.05)，香根草的丙二醛含量则在w(Pb)为1 600 mg/kg时开始显著升高(P<0.05)，达到对照组的1.4倍. 最高浓度下印度芥菜和香根草的丙二醛含量分别可达对照组的2.7和1.7倍. 丙二醛是膜脂过氧化反应的产物，可作为衡量膜脂过氧化损伤的指标[13]，重金属胁迫会诱导紫穗槐[14]、东南景天[15]等植物丙二醛含量升高. 该研究表明，印度芥菜中丙二醛含量明显高于香根草，说明印度芥菜对Pb胁迫较为敏感.重金属胁迫下植物产生的活性氧会对细胞产生毒害，SOD能及时清除超氧阴离子自由基[16]，CAT则能清除SOD的歧化产物H2O2，减缓膜系统的损伤[17]. Pb胁迫下植物SOD活性和CAT活性见图2. 由图2可见，两种植物的两种抗氧化酶活性均表现出先升高后下降的趋势. 其中，印度芥菜的SOD活性最高值出现在w(Pb)为 1 200 mg/kg处，高出对照组77.4%；而CAT活性在w(Pb)为800 mg/kg时最高，与对照组相比增加了122.2%. 对于香根草，两种抗氧化酶活性均在w(Pb)为 1 200 mg/kg时达到最高，分别高出对照组86.3%和140.1%. 该研究表明，当w(Pb)不高于 1 200 mg/kg时，植物的抗氧化酶系统基本能清除过量的氧自由基，此时两种植物对Pb的耐受能力较强.Pb胁迫下两种植物的生长、生理指标分析结果表明，香根草对Pb胁迫的耐受性优于印度芥菜.2.2 印度芥菜和香根草对土壤中Pb的积累2.2.1 印度芥菜和香根草的Pb积累浓度Pb胁迫下印度芥菜和香根草地上部和根部w(Pb) 如图3所示. 由图3可见，两种植物根部w(Pb)均高于地上部，并且香根草w(Pb)高于印度芥菜. 随着土壤w(Pb)的升高，印度芥菜和香根草积累的w(Pb) 不断增加. 地上部w(Pb)分别为52.76～185.93和74.37～275.61 mg/kg，根部w(Pb)分别为206.62～902.40和288.42～1 102.47 mg/kg.印度芥菜和香根草的BCF和TF如表2所示. 由表2可见，随着w(Pb)的升高，两种植物地上部和根部BCF基本呈下降趋势，并且植物根部对Pb的富集能力高于地上部，当w(Pb)为 2 000 mg/kg时，印度芥菜和香根草的BCFr分别达地上部的5.0和3.9倍.香根草和印度芥菜的TF分别在w(Pb)为400和800 mg/kg处达到最高值，分别为0.26和0.31.植物对重金属的BCF和TF能够体现植物对重金属毒性的耐受机制[18]. 该研究中两种植物的TF均远小于1，说明Pb被植物根部吸收后较难向地上部分转运，在Jesteban等[19]的研究中也出现了类似现象. 究其原因，可能是由于植物吸收的Pb大部分以难溶态形式积累在根部[20]，与根部细胞壁中的配体发生包括离子交换、吸附、络合、沉淀和结晶在内的多种反应[21]，形成重金属螯合物固定在液泡中，致使其向地上部分的转移不易发生.2.2.2 印度芥菜和香根草的Pb积累量由积累浓度和生物量计算得到两种植物的Pb积累量如图4所示. 尽管植物的生物量随着土壤中w(Pb) 的升高而降低，由于其积累浓度的增加，使得植物对Pb的积累量呈上升趋势. 当土壤中w(Pb)为400 mg/kg时，印度芥菜和香根草的Pb积累量分别为70.75 和99.09 μg/株；当w(Pb)为2 000 mg/kg时，积累量达到最大值，分别为138.31和220.49 μg/株.Pb毒性对植物生长生理过程的干扰会影响植物对Pb的积累，为探究植物生长生理状况和植物Pb积累量的关系，该研究对植物的生长、生理指标及Pb积累量进行主成分分析(见图5). 图5表明，w(脯氨酸)与植物Pb积累量呈显著正相关，脯氨酸对植物的Pb积累量起到重要作用. 脯氨酸能够缓冲细胞的氧化还原电势[22- 23]，维持原生质与环境的渗透平衡，稳定亚细胞结构[24]；另外,脯氨酸能够与蛋白质结合，保护生物大分子结构和功能的稳定性[25].2.3 印度芥菜和香根草对土壤中Pb的固定2.3.1 印度芥菜和香根草对土壤Pb形态分布的影响植物收获后土壤中Pb形态分布如图6所示. 对照组土壤中Pb的分布规律为可还原态>酸可提取态>可氧化态>残渣态，并且生物有效态Pb占比随w(Pb) 增加而增大，高达88.06%～91.21%，此时土壤中Pb主要以生物有效态形式存在.印度芥菜和香根草均可使土壤中的Pb由生物有效态向残渣态的转化，从而降低土壤中Pb的生物有效性，将Pb进行有效固定. 印度芥菜和香根草使活性最高的w(酸可提取态Pb)分别降低了69.44～308.32和74.51～416.99 mg/kg；w(残渣态Pb)由33.30～97.02 mg/kg分别增至69.12～321.35和94.02～432.55mg/kg. 植物对重金属形态的影响与其根系分泌物有关. 朱鸣鹤等[26]发现，海三棱藨草根系分泌的酒石酸、甲酸和乳酸能够降低Pb的生物有效性. 该研究中香根草对Pb形态的影响效果较为显著，这与其发达的根系有关.2.3.2 印度芥菜和香根草对土壤中Pb的去除率和固定率由土壤中Pb总量和w(残渣态Pb)的变化量计算得到植物对Pb的去除率和固定率如图7所示. 由图7可见，印度芥菜和香根草对Pb的去除率随土壤中w(Pb)的升高而降低，Pb的固定率则随w(Pb)升高表现出增加的趋势，当土壤中w(Pb)为400 mg/kg时，印度芥菜和香根草对Pb的去除率达到最大，分别为1.02%和1.78%；当w(Pb)为2 000 mg/kg时，二者对Pb的固定率分别可达11.22%和16.78%，两种植物对Pb的固定率始终高于去除率.植物可以通过根系作用将土壤中的重金属进行钝化或固定[27]. Dushenkov等[28]指出，Pb能够与植物分泌的磷酸盐结合，形成难溶性磷酸铅沉淀. 该研究选用的两种植物尤其是香根草具有发达的根系，因此可能是根系及其分泌物影响了Pb的存在形态，进而降低了Pb的生物有效性，实现了土壤中Pb的固定.在“土壤-Pb-植物”体系中，植物一方面通过积累将Pb从土壤中提取出来，另一方面通过根系及其分泌物的活动将Pb固定在土壤中. 印度芥菜和香根草对土壤中Pb积累效果的研究多有报道. 林诗悦等[29]指出，当土壤中w(Pb)为300～1 000 mg/kg时，印度芥菜根部积累的w(Pb)为9.0～341.1 mg/kg. 钟珍梅等[30]发现，当土壤中w(Pb)为 1 000 mg/kg时，香根草根部积累的w(Pb)为136 mg/kg. 该研究通过综合分析高浓度Pb胁迫下植物对Pb的积累和固定发现，印度芥菜和香根草对Pb的固定效果优于积累效果，此时两种植物修复Pb污染土壤的作用途径主要表现为植物固定. Ahemad[31]提出，植物提取方法适用于重金属浓度较低的土壤，当重金属浓度较高时，植物修复的主要作用途径为植物固定，这与笔者所得研究结果一致.Pb在植物中的超积累是一种罕见的现象，目前被证明的Pb超积累物种只有产自意大利北部铅锌矿区的圆叶遏蓝菜和产自英格兰奔宁山脉铅矿区的天蓝遏蓝菜[32]，而超积累植物的生长受地域、气候等影响较大，导致其在植物修复中应用受限[33]. 该研究发现，印度芥菜和香根草对污染严重土壤中的Pb具有一定的积累效果和固定能力，可作为Pb污染土壤修复的植物资源. 香根草对Pb的固定率和去除率均高于印度芥菜，说明香根草更适用于高浓度Pb污染土壤的修复.a) 植物的生长生理指标表明，香根草的Pb耐受性优于印度芥菜；两种植物对Pb的积累主要集中在根部，香根草的Pb积累能力优于印度芥菜，香根草根部w(Pb)为288.42～1 102.47 mgkg，积累量为99.09～220.49 μg株，表明香根草对Pb 污染土壤的修复效能高于印度芥菜.b) 两种植物对Pb的去除率随土壤w(Pb)的升高而降低，对Pb的固定率则表现出相反的趋势，印度芥菜和香根草对Pb的去除率最大为1.02%和1.78%，对Pb的固定率可达11.22%和16.78%，表明土壤中w(Pb)较高时，两种植物对Pb污染土壤修复的主要作用途径为植物固定.c) 主成分分析的结果表明，作为植物受到逆境胁迫的渗透调节物质，脯氨酸含量对两种植物的Pb积累过程具有重要作用.[1] LU Kouping,YANG Xing,GIELEN G,et al.Effect of bamboo and rice straw biochars on the mobility and redistribution of heavy metals in contaminated soil[J].Journal of Environmental Management,2017,186:285- 292.[2] MAHAR A,WANG P,ALI A,et al.Challenges and opportunities in the phytoremediation of heavy metals contaminated soils:areview[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2016,126:111- 121.[3] YANG Zhangmei,FANG Zhanqiang,TSANG P E,et al.In situ remediation and phytotoxicity assessment of lead-contaminated soil by biochar-supported nHAP[J].Journal of Environmental Management,2016,182:247- 251.[4] WEDEPOHL K H.The composition of the continental crust[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1995,59(7):1217- 1232.[5] KUMAR P B,DUSHENKOV V,MOTTO H,et al.Phytoextraction:the use of plants to remove heavy metals from soils[J].Environmental Science & Technology,1995,29(5):1231- 1238.[6] 杨红霞.镉形态分析与微区分布的质谱连用技术方法研究及其在印度芥菜耐镉机制中的应用[D].北京:中国地质科学院,2013.[7] 杨卓,韩德才,李博文.不同栽培条件下印度芥菜对重金属的吸收比较[J].环境科学研究,2014,27(3):295- 300. 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美国科学家利用转基因芥菜消除土壤硒污染
美国科学家利用转基因芥菜消除土壤硒污染美科学家用转基因芥菜消除土壤硒污染在加利福尼亚州进行的一项田野种植试验中，转基因印度芥菜成功地吸收了土壤中过量的硒。
负责此项研究的科学家说，这是第一项显示转基因植物可减轻污染的田野试验，它显示该技术可在实验室外发挥作用。
硒对生物来说是有用的微量元素，但过量也会产生毒害。
在加州的某些地区存在页岩，农田灌溉用水会溶解页岩中的硒。
表层土壤中的水分蒸发导致硒积聚，含量达到较高水平，对植物有害。
但印度芥菜(Brassicajuncea)天然拥有抗硒元素毒害的能力，并能通过根吸水的过程吸收硒。
加州大学伯克利分校的植物学家、此项研究领导者NormanTerry说：“印度芥菜生长得很快，即使在环境压力较大的条件下也能达到很高的生物量。
”研究者往芥菜中添加一个基因，该基因产生吸收硒的酶，从而使转基因芥菜呼收硒的能力增强。
试验发现，与传统的野生型印度芥菜相比，这种转基因芥菜积累硒的能力最多高出3.3倍左右。
有关论文发表在《环境科学技术》(EnvironmentalScience&Technology)网络版上。
不同品系研究人员培育出三种不同品系的转基因芥菜，每一品系所产生的吸收硒的酶都不相同。
将它们和野生型芥菜一起种植在受硒污染的土壤里，进行试验。
结果发现，转基因作物生长幅度最多达到了种植在无污染土壤里时的80%，而野生型芥菜只达到了一半，这显示转基因芥菜生长受硒污染影响更小。
在试验中，种植45天后即进行收获。
研究人员认为，如果让它们生长更长时间，将可以去除更多的硒。
他们估计，最有效的植物清除了最上层25厘米土壤中4.4%的硒。
密歇根州立大学的植物学家ClaytonRugh说：“在田野中试验这些植物是非常重要的，因为田野试验结果往往与温室或实验室结果有差异。
”昂贵的填埋直到如今，消除土壤中有毒化学物质的方法，技术含量仍非常低。
“主要的方法是把（受污染的）土壤挖出来，埋在别处，”Rugh说。
印度芥菜BjPCS1基因的表达提高烟草对重金属的抗性
印度芥菜BjPCS1基因的表达提高烟草对重金属的抗性魏嵬;韩璐;官子楸;柴团耀【期刊名称】《中国科学院研究生院学报》【年(卷),期】2008(025)004【摘要】在植物体内植物络合素(PC)可与重金属螯合,并进一步转运至液泡储存,使细胞质的重金属浓度降低,从而达到解毒效果.PC不是基因的直接翻译产物,而是以谷胱甘肽(GSH)为底物由植物络合素合酶催化而成.将来源于重金属超富集植物印度芥菜(Brassica juncea)的植物络合素合酶基因BjPCS1转入烟草,PCR和Northern结果表明,该基因已经整合到烟草基因组中,并在转录水平上表达.在3种重金属(200mmol/L CdCl2、400mmol/L ZnCl2、200mmol/L NiCl2)胁迫条件下,转基因烟草植株的脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、相对电导率和叶绿素含量等指标均优于未转化的对照植株,表明转化BjPCS1基因提高了烟草对3种重金属的抗性,其中转基因烟草抗Cd能力最强,并且转基因烟草的T1代种子在Cd处理的情况下萌发状况明显优于对照.这些结果说明,BjPCS1基因在利用基因工程改良植物抗重金属能力和净化环境污染方面,具有良好的应用前景.【总页数】8页(P510-517)【作者】魏嵬;韩璐;官子楸;柴团耀【作者单位】中国科学院研究生院生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院生命科学学院,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】Q78【相关文献】1.过量表达脯氨酸的转基因烟草细胞对毒性重金属的抗性增强 [J], 支立峰;余涛;朱英国;李阳生2.海岛棉GbRac1基因过量表达提高转基因烟草离体叶片对赤星病的抗性 [J], 李为民;王志兴;贾士荣3.谷胱甘肽合成酶基因StGCS-GS的表达提高大肠杆菌对重金属的抗性 [J], 李平平;柳生奎;邱志奇;安志刚4.小鼠金属硫蛋白突变体αα-cDNA在烟草中的表达及转基因烟草对Cd^(2+)抗性的提高 [J], 张晓钰;左晓峰;肖传英;单龙;茹炳根5.小鼠金属硫蛋白基因在丝状体蓝藻中的表达及对重金属抗性的提高 [J], 郭祥学;赵晖;施定基;徐洁;徐旭东;茹炳根因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究
印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究郭艳杰;李博文;杨华【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2009()4【摘要】通过盆栽试验对比研究了印度芥菜（Brassica juncea）和油菜对复合污染土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复效率,初步探讨印度芥菜品种Wild Garden Pungent Mix净化重金属污染土壤的应用潜力。
结果表明：Cd,Pb复合污染条件下,与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb的抗耐性较强,地上部生物量较大,是同处理油菜的1.1~2.0倍。
印度芥菜和油菜对重金属Cd,Pb的吸收富集表现出较为一致的特点,并且对土壤中重金属的吸收能力顺序均为Cd〉Pb,对土壤中Cd的吸收达到了100 mg/kg以上,表现出了超富集植物的特性。
但相比之下,印度芥菜对土壤中Cd,Pb的吸收富集能力强于油菜。
同时通过多元回归分析表明,两种植物对Cd,Pb的吸收不存在复合效应。
本研究中,印度芥菜对Cd的净化率为0.35%~9.22%,是同处理下油菜的2.1~3.5倍;印度芥菜对Pb的净化率只有0.015%~0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4~5.5倍,但远小于对Cd的净化率。
研究表明,该品种印度芥菜具备应用于修复Cd污染土壤的潜力。
【总页数】6页(P130-135)【关键词】印度芥菜;镉;铅;土壤污染;植物修复【作者】郭艳杰;李博文;杨华【作者单位】河北农业大学资源与环境科学学院;承德市环境科学研究院【正文语种】中文【中图分类】X53;X173【相关文献】1.不同品种印度芥菜对潮褐土Cd·Pb·Zn富集能力的比较研究 [J], 杨卓;陈婧;李博文2.印度芥菜对土壤中重金属Pb、Cd、Zn的吸收与积累特性研究 [J], 康红;杨卓;王海林;李博文3.不同品种印度芥菜对潮褐土Cd、Pb、Zn富集能力的比较研究 [J], 杨卓;张瑞芳;韩德才;陈婧;李博文4.镉污染土壤的植物修复及其EDTA调控研究Ⅰ.镉对富集植物印度芥菜的毒性 [J], 蒋先军;骆永明;赵其国5.培养基质对印度芥菜Cd、Pb、Zn富集效果的研究 [J], 贾莹;李博文;杨卓;芦小军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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中国生态农业学报 2011年1月 第19卷 第1期Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jan. 2011, 19(1): 226−234* 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2007AA021404, 2006AA10Z407)和转基因生物新品种培育科技重大专项(2009ZX08009-130B) 资助** 通讯作者: 柴团耀(1960~), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为植物抗逆分子生物学。
E-mail: tychai@ 孙涛(1979~), 男, 博士研究生, 研究方向为植物基因表达调控。
E-mail: suntao07b@DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00226印度芥菜(Brassica juncea L .)重金属耐性机理研究进展*孙 涛1 张玉秀2 柴团耀1**(1. 中国科学院研究生院生命科学学院 北京 100049; 2. 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院 北京 100083)摘 要 印度芥菜可富集/忍耐Cd 、Zn 等多种重金属, 是研究植物修复技术的一种模式植物。
高浓度的重金属离子会改变植物的基因表达、细胞形态、细胞结构, 最终使植物生长受抑, 甚至死亡。
印度芥菜高效的抗氧化系统、损伤修复系统以及对重金属的螯合、区域化可部分解除重金属的毒性, 缓解重金属离子的毒害作用。
利用基因工程技术在印度芥菜中导入重金属耐性及运输相关基因可大幅度提高其重金属富集能力, 在重金属污染修复方面具有广阔的应用前景。
关键词 印度芥菜 重金属胁迫 超富集植物 植物修复技术 抗氧化系统 中图分类号: X53 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)01-0226-09Research progress on tolerance of Indian mustard (Brassica juncea L .)to heavy metalSUN Tao 1, ZHANG Yu-Xiu 2, CHAI Tuan-Yao 1(1. College of Life Science, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2. School of Chemicaland Environmental Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China)Abstract Much research has been conducted on the mechanism of phytoremediation of heavy metal pollution by Indian mustard. Indian mustard plants typically have high heavy metal (e.g. Zn and Cd) accumulation capacity. Changes had been noted in plant gene expression, cell morphology and cell structure under high heavy metal concentration, which eventually resulted in growth inhibition and even death. In Indian mustard, high efficient antioxidant system, injury-repairing system and chelation, compartmentalization for heavy metals could detoxicate the toxicity of heavy metals and alleviate the injury induced by heavy metals. Transgenic Indian mus-tard with tolerance or transport genes improved heavy metal accumulation ability. This implied that Indian mustard had a great poten-tial for phytoremediation of heavy metal contaminated soils.Key words Indian mustard, Heavy metal stress, Hyperaccumulator, Phytoremediation, Antioxidant system (Received May 1, 2010; accepted Aug. 13, 2010)植物对非生物胁迫所具有的耐性可使其适应一些极端苛刻的环境, 土壤重金属污染就是植物所必须面临的一种非生物胁迫[1]。
一些特定的植物能在重金属污染的土壤中正常生长, 且体内能富集高浓度的重金属离子。
1977年新西兰科学家Brooks 等首先提出“超富集植物(Hyperaccumulator)”的概念[2], 用来描述那些茎叶部累积Ni 可达1 000 μg ・g −1(DW)以上的植物。
鉴于重金属类型不同, 植物富集重金属的分类标准也应有所不同, 一般定义重金属超富集植物为比普通植物累积高100倍以上某种重金属的植物, 即至少能累积10 μg ・g −1以上的Hg 、100 μg ・g −1以上的Cd 、1 000 μg ・g −1以上的Co 、Ni 、Cu 和Pb 及10 000 μg ・g −1以上的Mn 和Zn [3]。
重金属超富集植物(Heavy metal hyperaccumulator)的发现和研究促进了植物修复技术(Phytoremediation)的产生。
重金属污染的植物修复技术是利用重金属超富集植物吸收土壤中的重金属, 通过收割植物带走重金属, 进而将重金属提纯成为有用的工业原料来达到清除土壤污染和将有害物质变害为宝的双重目第1期孙涛等: 印度芥菜(Brassica juncea L.)重金属耐性机理研究进展 227的[4]。
因其具有廉价、清洁和生态友好等巨大优势, 植物修复技术正成为目前研究的热点, 在进入21世纪后得到了快速发展, 成为绿色环境修复技术之一, 其中重金属超富集植物的开发利用是该技术的核心因素。
印度芥菜(Brassica juncea L.)是一种高产、生长快的双二倍体十字花科植物, 染色体条数为2n=36[5], 对Cd、Cr、Ni、Zn、Cu、Au、Se等多种重金属都具有较高的富集能力, 被视为一种可以从污染土壤中“提取(Phytoextraction)”重金属的植物[6]。
与其他重金属富集植物相比, 印度芥菜有着独特的重金属富集特性, 多年的研究结果也显示印度芥菜存在特定的分子、生理机制和结构特征以适应高浓度的重金属环境及在体内富集有害重金属离子。
1印度芥菜可富集多种重金属印度芥菜对多种重金属均有富集功能, 尤其对Zn、Cd的富集最为明显。
液体培养的印度芥菜地上部分Cd的生物富集指数(干物质中Cd浓度/溶液中的Cd浓度)最高可达1 178[7], 土培的印度芥菜体内Cd的累积系数(植物地上部Cd含量与土壤中Cd含量的比值)可超过1[8]。
无论水培还是土培, 在一定浓度范围内印度芥菜体内的Cd含量会随Cd处理浓度的增加而增加, 由于培养方法、处理方法以及所用印度芥菜生态型的差异, 不同试验得出的印度芥菜Cd的富集量也不尽相同。
在众多试验结果中, 根部富集量最高接近5 000 μg・g−1(DW), 茎叶部富集量最高达1 500 μg・g−1(DW), 但对新旧叶片富集量的高低有相反的试验结果[7,9−13]。
印度芥菜对重金属的吸收都面临一个问题, 即富集的重金属大部分滞留在根部, 只有很少一部分运输到地上部分, 印度芥菜对As和Pb的富集同样如此[14−15]。
但印度芥菜根部和地上部分对Ni的富集能力没有明显差异[16]。
印度芥菜对Se的吸收比较特殊, 20 µmol・L−1的Se处理8 d后, 吸收值(富集量加挥发量)可达到1 mg, 其中1/2以上被挥发[17]。
除上述重金属元素, 印度芥菜还可以富集有毒重金属Cr[18]、Hg[19]及放射性元素U、Ra[20−21]、Cs和Sr[22]等。
试验数据显示在不添加螯合剂的情况下, 印度芥菜富集的重金属大部分积累在根部并没有向地上部分运输, 这是印度芥菜应用于污染土壤修复所必须克服的一大瓶颈问题。
依据Baker等[23]提出的超富集植物应满足S/R>1(S和R分别指植物地上部和根部重金属的含量)这一标准, 还不能把印度芥菜视为重金属超富集植物, 但Diwan等[18]认为Pusa Jai Kisan生态型的印度芥菜可作为重金属Cr的超富集植物。
尽管印度芥菜是否可看作重金属超富集植物还有很大争议, 但总的来说其作为多种重金属的富集植物是毋庸置疑的, 由于其生物量大、生长迅速且可富集多种重金属, 因此可通过基因操作技术改造其成为重金属超富集植物并应用于重金属污染的植物修复。
2重金属胁迫抑制印度芥菜的生长2.1重金属胁迫降低印度芥菜的生长重金属处理后, 植物最明显的表型是叶片出现毒性症状及植物叶、根部的生长受到抑制, 其损伤程度与重金属处理浓度相关。
土培条件下, 在Cd含量超过100 mg・kg−1环境下生长10 d后的印度芥菜幼嫩叶片会出现黄萎和白点症状, 老叶会出现卷曲现象, Cd含量高于150 mg・kg−1时可显著影响根部的干物质量[24]。
水培条件下, 5~200 µmol・L−1的Cd 处理可抑制印度芥菜叶片和根部的生长以及降低地上部分的干物质量[9,12,25−26], 并且根部受到的影响大于地上部分。
Seth等[13]的试验结果却显示, 低浓度的Cd (20 µmol・L−1)处理不但没有降低植物的干物质, 反而会使根部和地上部的干物质量增加, 超过160 µmol・L−1方可影响植物的干物质量。
笔者比较了Cd处理对印度芥菜、天蓝遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)及烟草生长的影响, 发现200 µmol・L−1 Cd处理4 d时对印度芥菜生长的抑制要小于烟草, 说明印度芥菜比烟草有更强的Cd耐受性[27]。