为揭示毛竹(Phyllostachys edulis)种子生长过程中胚、胚乳、果皮及种皮的发育规律,以桂林海洋山一带的开花毛竹为材料,采集并固定不同时期的开花毛竹种子,使用石蜡制片法制片,显微镜观察胚、胚乳、果皮与种皮的结构变化.结果表明:(1)毛竹花后1 d完成受精并形成合子,合子休眠时长约为5 d.经过原胚阶段、胚芽鞘阶段、幼胚生长阶段及成熟胚阶段,花后40 d的胚发育基本成熟,其发育类型为禾本型.(2)胚乳发育早于胚的发育,其发育类型为核型胚乳,历经游离核、细胞化、细胞分化及成熟4个阶段.在细胞分化阶段胚乳细胞分化形成淀粉胚乳细胞以及糊粉层细胞,淀粉胚乳细胞主要积累淀粉粒,糊粉层细胞主要积累矿质元素、脂类及蛋白质等.(3)花后1 d的果皮细胞及珠被细胞形状规则、内含物丰富、结构完整;花后10～20 d,内、外果皮及珠被细胞层数递减,形状发生改变,中果皮细胞开始出现淀粉粒;花后20～60 d,随着胚乳细胞营养物质的积累及体积的增大,向外产生机械压力,中果皮细胞逐步消解仅剩残留的细胞壁;外果皮细胞呈长条形,细胞壁加厚,与残留的中果皮细胞壁组成保护结构;皮层在种子发育过程中主要起到合成、运输营养物质以及保护胚和胚乳发育的作用.该研究结果为完善毛竹生殖生物学相关内容以及了解竹类植物胚和胚乳的发育提供了理论依据.

木质部正压力(根压)在长期被低估之后,作为一种潜在的重要过程引起了人们的新兴趣,其可以恢复组织的水分,保持植物液压系统的功能和相互连接,并有助于细胞和组织的生长.该研究以株高60-80 cm水培龙舌兰科富贵竹(Dracaena sanderiana)为研究对象,将压力传感器连接到茎干上端测量其根压,研究其昼夜节律变化以及温度、矿质元素(氮)、分蘖和去根等对其的影响,从而揭示根压在木质部水分向上运输中的重要作用.结果表明:(1)富贵竹的正根压全天存在,实验中测到的最大值为103 kPa,具有较明显的昼高夜低变化规律;(2)根压随水培温度下降而下降,水温为0 ℃时,根压几乎降低为0,根压的昼夜节律也随之改变;(3)不同浓度的硝酸盐(KNO3)处理均增加根压,但未改变昼夜节律;(4)具有分蘖的富贵竹茎干根压值比无分蘖的小,但也为正值;(5)剪掉全部须根后,根压迅速降为负值,但下降速率低于降温处理.综上所述,相较于其株高,大部分水培富贵竹全天存在的根部正压完全能够提供蒸腾耗水向上运输需要的动力,可以排除掉蒸腾拉力的影响.同时,水培富贵竹根压呈现出较稳定的节律变化,即昼高夜低,且受温度、氮含量、分蘖和去根等因素影响较为显著.

沙枣(Elaeagnus angustifoliaL.)是我国北方生态脆弱地区造林绿化的一个先锋树种,为进一步揭示其耐盐生理机制,本文采用温室水培方法,研究了0(CK)、100和200mmol·L-1 NaCl胁迫下沙枣实生幼苗不同部位(根、茎、叶和地上部分)Na、Cl、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、NO3--N、SO42--S、P等11种主要矿质元素含量、含量比值以及转移系数的变化.结果表明:(1)与对照相比,盐胁迫沙枣幼苗根、茎、叶以及地上部分Na和Cl含量急剧增加,转移能力显著降低.200 mmol·L-1盐胁迫植株根、茎、叶和地上部分离子含量分别为对照的16.2、7.2、9.6和8.7倍(Na)以及4.8、2.7、3.7和3.4倍(Cl),Na和Cl转移系数分别为对照的53.6％和69.6％.根系成为Na和Cl含量最高的器官,200 mmol·L-1盐胁迫幼苗根Na含量分别是茎、叶Na含量的4.3和2.9倍,根Cl含量分别是茎、叶Cl含量的3.7和1.5倍;(2)盐胁迫沙枣幼苗根、茎、叶和地上部分K、Ca、Mg、Fe、Cu、NO3--N、SO42--S、P含量均低于或显著低于对照,K/Na、Ca/Na、Mg/Na比值均大幅低于对照,而Mg、Fe、Cu、SO42--S、P的转移系数则不同程度的高于对照;(3)Ca和Mn的转移系数随着盐胁迫浓度的升高而依次显著升高,K和Ca的转移系数始终维持在较高水平(分别为1.07～1.14和1.03 ～ 1.42),且植株体内的K、Ca和Mn优先向叶片分配.综合分析推测,沙枣耐盐主要是通过根系对Na和Cl的聚积与限制作用以及茎有效地限制Na向功能叶片运输来实现的,同时也与沙枣具有较强的K、Ca和Mn转移能力有关.

西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)是我国荒漠及盐碱地的先锋树种,为典型的稀盐型盐生灌木.为探讨盐胁迫对西伯利亚白刺不同组织矿质元素含量及分布的影响,在水培条件下,以一年生实生苗为材料,分别研究了0、100、200、300和400 mmol·L-1 NaCl处理1和14 d后不同组织中矿质元素含量、K/Na比及K、Ca选择性运输能力.结果表明:西伯利亚白刺各组织中矿质元素含量对不同时间及不同浓度NaCl处理的响应存在着差异,且Na为第一主成分主要差异因素.随着NaCl处理浓度的升高及处理时间的延长,各组织中Na含量显著增加,400 mmol·L-1 NaCl处理14 d后叶部Na含量高达20.37 mg·g-1(DW).K含量在各处理中变化相对平稳,随着NaCl处理浓度的升高,叶中K含量受影响最大.高浓度NaCl处理同样影响Ca、Mg、Fe、Cu元素的吸收与运输,但在低浓度或中浓度NaCl处理下,K、Ca、Fe、Mn元素含量增加.西伯利亚白刺各组织中K/Na与Ca/Na比值随NaCl处理浓度的升高而降低,K/Na与Ca/Na比值在不同组织大小顺序为根>茎>叶.证明西伯利亚白刺具有较强的耐盐性可能是由于其作为稀盐盐生植物将Na运输到叶片并转运到液泡中以降低细胞中Na的毒害及维持渗透平衡,并调节K、Ca、Fe、Mn元素的吸收、运输与分配,确保各种新陈代谢顺利进行.

目的 针对中药石膏的基原在《中华人民共和国药典》2015年版、《中药大辞典》1977年版以及专业书籍中表述方法不一致的问题进行探讨,为临床安全、有效用药提供参考.方法 从地质学、矿物学、中药学的角度探讨石膏的基原及其使用属性.结果 我国石膏矿石类型齐全,但优质矿石尤其是符合医用、药用的纤维石膏少.药用石膏产地主要是湖北、安徽、山东、山西、河南、湖南等地.石膏品质的影响因素很多,产地的地质状况、开采过程、运输及储存条件等直接影响石膏各种成分的含量,进而影响其药性和疗效.参考地质学、矿物学的相关论述,和中药学相互印证,对石膏的基原进行系统探讨;同时指出石膏临床用量多数在正常范围内,但有加大趋势,认为石膏性大寒,易伤脾胃阳气,不可大量服用;强调石膏中含有钙元素,与西药合用时应避免因应用不当使药物作用下降或产生不良反应,且应注意中西药间隔时间.结论 利用多学科知识对石膏的基原进行了系统梳理,并对其常用量、毒性、安全用药等进行总结,以准确理解石膏的功效,更好地发挥其临床疗效.

土壤重金属积累严重影响植物生长和生态系统平衡,探寻植物对重金属的耐性机理尤为重要.菠菜可能具有一定的耐铜性,但Cu对其矿质元素吸收、细胞超微结构等方面的耐性机理尚不明确.本研究以菠菜幼苗为研究对象,通过盆栽试验,探究不同浓度铜处理对菠菜幼苗生长、矿质元素吸收、叶片细胞超微结构等指标的影响.结果表明:100 mg·L-1 CuSO4处理浓度时,菠菜幼苗根Cu2+积累量小于地上部,其根系生长量增加,地上部生长量稍有下降,继续增加铜处理浓度,植物体各器官生长参数均呈下降趋势.低浓度铜处理时(《400 mg·L-1CuSO4),菠菜幼苗叶N、K、Ca、Mg、Fe含量增加,P含量减少;根N、P、K含量减少,Ca、Mg、Fe含量增加;叶片细胞内各细胞器清晰可见,基粒片层排列仍较为整齐,叶绿体内外膜完整.高浓度铜处理时(＞600 mg·L-1 CuSO4),菠菜幼苗叶N含量增加,P、K、Ca、Mg、Fe含量减少;根N、P、K、Ca、Mg、Fe含量均减少;叶片细胞内叶绿体变圆,叶绿体膜变薄,基质、基粒片层变少,层堆积高度下降,细胞核解体,液泡、细胞壁中有黑色小点分布,可能是大量Cu2+聚集导致细胞内膨压增大所致.低浓度铜处理并未对菠菜幼苗的生长生理特性产生明显的负面影响,而高浓度铜处理并未终止菠菜幼苗的生长.说明菠菜幼苗具有一定的耐铜性.

以我国传统药用植物黄芪(Astragalus membranaceus(Fisch.) Bunge)幼苗为材料,在水培条件下系统研究了不同程度Cd胁迫对黄芪生长发育、矿质元素吸收转运以及次生代谢产物积累的影响.25～200 μmol·L-Cd处理显著抑制了黄芪幼苗根系和地上部的生长并引起了植株MDA含量的显著升高以及新生叶片光合色素含量的降低,表明Cd处理对黄芪幼苗造成了较为明显的伤害.植株中吸收的Cd主要积累在黄芪幼苗根系,而运输到地上部的Cd积累规律为顶端＜中部＜基部,显示出黄芪幼苗可以通过对Cd的区域化降低其在地上部新生组织的积累.Cd处理降低了植株对多种矿质营养元素的吸收和转运,但是Ca和Mg却分别在地上部顶端和基部出现了明显的含量升高,推测其可能与降低Cd在新生组织的毒害作用以及提高老叶的Cd耐性有关.此外,根系中4种异黄酮物质的含量在Cd处理下明显升高,黄芪皂苷Ⅰ-Ⅳ的含量则被Cd处理所降低,暗示着异黄酮而非皂苷类物质在黄芪幼苗根系应对Cd胁迫中发挥了积极作用.

鄱阳湖流域的生态健康是维系长江下游区域生态安全的重要保障,而流域内丰富的重金属矿排放的工业废水会对流域生态健康产生巨大威胁.通过对不同级别河流水体中8种重金属(As、Cr、Fe、Mn、Mo、Pb、Se和V)的浓度进行监测,分析和探讨鄱阳湖流域河流重金属污染状况、来源及迁移输出特征,评估通江河流重金属迁移运输对鄱阳湖流域生态健康的影响.研究结果表明:鄱阳湖流域内梅罗综合污染指数平均值为2.67,属于中度污染,丰水期污染情况较为严重,污染指数在4.14-4.74之间,处于重度污染水平,水体主要污染元素是V和Se,V的最大浓度达331.90 μg/L,超过国家水质标准(50 μg/L) 6.64倍.重金属浓度和由季节差异造成的水文特征变化是控制流域重金属输出通量的主要原因,而小流域的重金属输出通量对丰枯水期的响应更为敏感.香溪对架竹河、架竹河对赣江以及赣江对鄱阳湖的重金属输出通量分别为7.30 kg/km2、4.06 kg/km2和28.10kg/km2.不同尺度流域对下游的重金属输出贡献率与径流量相关,丰水期,香溪流域对下游架竹河流域重金属输出的贡献率为1.10％,架竹河对赣江的贡献率为0.02％,而在枯水期,上述贡献率分别为1.61％和0.02％.主成分分析表明鄱阳湖流域水体溶解态重金属的主要污染来源为工业采矿,因此,在预防和治理鄱阳湖流域水体重金属污染问题时,应重点控制工业污染来源.

为探究前期筛选的具有溶磷、产铁载体、产IAA能力的内生细菌对文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge)幼苗矿质元素的影响,选取一株假单胞菌属菌株XSB5和一株约克氏菌属菌株GG10作为试验菌株.用菌液浸泡经过层积催芽的文冠果种子,待植株长出第一片真叶后,用等量的菌液和清水处理文冠果幼苗,4个月后分析文冠果植株的生长状况.结果 表明:用XSB5菌液处理后,文冠果植株地上和地下生物量均显著增加(P＜0.05);GG10菌液处理后,文冠果地上和地下生物量均有所增加,地下生物量增加达显著水平(P＜0.05);两种菌液处理后文冠果植株N、P、Mg积累量较对照显著增加(P＜0.05),Fe积累量因处理时间不同而有差异;4种矿质元素的转运系数因不同菌液、不同处理时间而有差异;栽培基质中有效态N、P含量较对照显著增加(XSB5-30处理除外),有效态Mg、Fe含量与对照无显著差异.说明接种这2种内生细菌能影响栽培基质中矿质元素含量的变化,提高文冠果植株对矿质元素的吸收,改变矿质元素向上的运输能力,从而促进文冠果植株的生长.该研究可为文冠果促生菌肥的筛选提供一定的理论基础.

重金属元素在自然界中主要分布于岩石和土壤当中,通过生物地球化学循环进入其他圈层.工业革命以后,矿物开采、冶炼、农业等传统人类活动和电子产业、交通运输等现代人类活动的不断发展,增加了岩层中重金属元素进入环境的总量,还改变了它们在不同环境介质中的迁移速率、方向、形态和生物毒性,进而增加危害人类健康的风险.只有充分了解人类扰动下重金属元素生物地球化学循环的新过程和新特征,才能抓住关键环节并且科学地建立高效可行的重金属污染修复方法与技术.总结了人类扰动及其引起的一系列环境变化对几种关键重金属元素生物地球化学循环的影响,综述分析表明由于人类扰动增加重金属源头释放并加速其在水中迁移速率,日后的修复工作应该着重于矿山、电子垃圾场等特殊区域的修复和监管并利用多种修复方式联用遏制重金属在水体中的快速迁移,这为重金属污染修复技术的研究提供导向和依据.