硅对水稻幼苗镉的解毒作用及其机制研究

采用水培试验方法,研究了硅对镉胁迫下水稻幼苗的解毒效应及其机制。结果表明,Cd(4mg·L~(-1))处理4d后水稻幼苗出现明显的毒害症状,生物产量显著降低。然而,在镉溶液中添加30～180mg·L~(-1)SiO_2后镉毒害症状减轻,生物产量显著提高。硅处理不仅极显著减少水稻含镉量和镉的吸收量,而且减少镉累积在地上部、地下部以及在叶、茎中的比值。硅处理后细胞壁中的镉占根中镉的比例增加,而镉在共质体和质外体中的比例显著减少。硅处理还使进入根细胞自由空间的镉更多地转化为交换态,使交换态镉与游离态镉的比值升高。这些结果显示,硅通过抑制水稻对镉的吸收和镉的向上运输,而增加镉在细胞壁中的沉积和自由空间中交换态镉的比重等途径缓解镉对水稻的毒害。     

镉胁迫下硅对水稻幼苗生长与生理响应的影响

以水稻(Oryza sativa L.)"辽粳9"为试验对象,在消除阳离子影响的条件下,通过水培试验,研究镉胁迫下硅对水稻幼苗的生长与生理响应的影响。试验设置5个处理,除对照外,各处理初始镉离子(Cd~(2+))浓度均为1 mg·L~(-1),施硅量(以SiO_2计)依次为0、50、100、150 mg·L~(-1)。结果表明:镉胁迫下,水稻幼苗生长受到抑制,施硅显著地提高了水稻茎叶和根的干重;镉胁迫下,水稻幼苗过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量受到诱导而处于较高水平,过氧化氢酶(CAT)活性受到抑制;随施硅量的增加,POD活性逐渐降低(P0.05),CAT活性逐渐增加(P0.05),MDA含量降低(P0.05);镉胁迫下,水稻细胞受到损伤出现质壁分离现象,叶绿体基粒、片层模糊并且排列紊乱,线粒体膜部分破裂解体、嵴模糊甚至消失;施硅使水稻叶片细胞结构趋于完整、有序,叶绿体内淀粉粒数目增多、嗜锇颗粒减少并变小、片层排列逐渐整齐,线粒体及其嵴的数目增多、双层膜结构逐渐恢复。综合来看,镉胁迫下施硅促进水稻幼苗生长,缓解逆境生理响应,改善细胞超微结构,增强其抗镉胁迫能力。本试验条件下,硅施加量为150 mg·L~(-1)时,水稻幼苗缓解镉胁迫效果最好。     

硅对水稻吸收镉的影响

通过盆栽试验,以水稻土为供试土壤,采用完全因素试验设计方法,研究硅对土壤中外源镉的活性及其对水稻吸收镉的影响。结果表明,外源镉的添加量越大,水稻根、茎叶和糙米中镉含量越大;在外源镉的添加量为2和5 mg.kg-1时,施硅可降低水稻根、茎叶和糙米中的镉含量;随着施硅量的增加,水稻各部位的镉含量呈现降低趋势,且水稻根部和茎叶的镉含量比例上升,糙米的镉含量比例减少;土壤中的可交换态、碳酸盐结合态镉含量呈降低趋势,铁锰氧化物态、有机结合态和残渣态镉含量呈增加趋势。硅降低土壤中镉对水稻毒害的机制之一是硅改变了土壤中镉的形态,降低了镉的活性和生物有效性。     

硅对黄瓜白粉病抗性及叶片质外体抗氧化酶活性的影响

以黄瓜易感白粉病品种长春密刺为材料,研究了硅对黄瓜叶片质外体中抗氧化酶活性的影响及对白粉病的抑制效果。结果表明,诱导接种后,质外体中过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）及脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性显著升高,超氧化物歧化酶（S0D）活性明显降低;加硅显著提高了APX,SOD,POD和DHAR的活性,降低了CAT活性。施硅诱导接种后,病情指数明显低于不加硅处理。经电镜扫描分析显示,诱导接种后,未加硅酸盐的叶片布满浓密的菌丝体及分生孢子团,经硅酸盐处理的叶片上仅有松散的菌丝或者没有菌丝分布。     

硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料，本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响，包括提高水稻产量和品质，增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力，尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析阐述了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面，硅通过参与水稻的生理代谢活动，使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用. 土壤学机制方面，硅肥改变土壤理化性质，降低土壤中有效态镉的含量；硅镉吸附沉淀作用，减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。     

硅对土壤外源镉活性和玉米吸收镉的影响

 通过土培试验，研究了外源硅对土壤镉形态组成的影响，以及与玉米吸镉量的关系。结果表明，经0.1和1.0 mmol·kg-1（以CdSO4·8/3H2O加入）镉处理的土壤加入2.0 g·kg-1 硅酸钠（以Na2SiO3·9H2O加入，pH调至6.0）后可显著减轻镉对玉米的毒害，降低玉米吸镉量。加硅处理显著降低土壤中的交换态和铁锰结合态镉量，但显著提高碳酸盐结合态和残渣态镉的量。硅降低镉对玉米毒害的机制之一是硅改变了根外土壤中镉的形态，降低了镉的活性和生物有效性。     

硅和接种纹枯菌对水稻叶片POD活性及其同工酶的影响

硅和接种纹枯菌对水稻叶片过氧化物酶(POD)活性及其同工酶有影响，正常生长条件下，硅能提高水稻叶片POD的活性；接种纹枯菌处理中，不施硅POD活性第2d达一峰值，施硅第4d达最大值；接种纹枯菌后第3d接种叶片上一张叶片的酶活性与接种叶片无明显差异；硅和接种能使酶带增多，接种能使增加的酶带变宽。     

硅对水稻生长、白叶枯病抗性及病程相关蛋白活性的影响

【目的】研究硅对水稻生长及病程相关蛋白活性的影响,进一步明确硅与水稻白叶枯病抗性的关系。【方法】以感白叶枯病的水稻品种日本晴（Oryza sativa L. cv. Nipponbare）为材料,在水培条件下,研究接种白叶枯病菌、施硅对水稻干物质累积的影响;接种病菌条件下,施硅与否对水稻叶片关键酶活性的影响及其与水稻白叶枯病抗性的关系。【结果】水稻接种白叶枯病菌后,植株地下部和地上部干物重均显著降低,但施硅处理,植株生物量及硅含量均显著升高。施硅处理水稻白叶枯病病情指数显著降低,与对照相比降低11.83%-52.12%,对白叶枯病的相对防御效果达16.55%-75.82%。叶片感染白叶枯病菌后,β-1, 3-葡聚糖酶活性和几丁质外切酶、内切酶活性均快速上升。β-1, 3-葡聚糖酶活性在感染白叶枯病菌的8 d内,施硅处理显著高于不施硅处理,接种后第8天达到最大值。整个试验过程中,加硅处理的水稻植株,叶片中几丁质外切酶、内切酶活性明显增加。【结论】施硅能促进水稻的生长,提高病程相关蛋白β-1, 3-葡聚糖酶和几丁质外切酶及内切酶的活性,降低病情指数,显著缓解白叶枯病的危害,达到显著的防治效果。     

硅对盐胁迫下杨树幼苗生长和膜脂过氧化的影响

研究了杨树南林-95杨(Populus×euram ericana cv. NL-95)在不同盐胁迫下加硅处理对幼苗生长和活性氧代谢的影响。结果表明:未加硅情况下,随着盐浓度增加和胁迫时间的延长,幼苗生长减缓,叶细胞的膜脂过氧化程度明显加剧,叶片丙二醛(MDA)含量显著增加,细胞膜透性变大,而过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性均有不同程度的下降。盐胁迫下施硅处理缓解了盐胁迫对杨树幼苗生长的抑制作用,维持了杨树叶片细胞膜的稳定性和完整性,幼苗叶MDA含量降低,POD和CAT活性提高。笔者认为盐胁迫下施硅在一定程度上缓解了盐分对杨树的毒害胁迫作用。     

硅素物质对土壤-水稻系统中镉行为的影响

通过盆栽试验,研究在镉污染水稻土上施用硅素物质对水稻植株不同部位镉含量及土壤中镉形态的影响.结果表明:加入硅素物质降低了水稻各部位镉含量.随着硅肥施入量的增加,水稻各部位的镉含量呈现降低趋势,土壤pH值升高,土壤中可交换态、碳酸盐结合态镉含量呈现降低趋势,铁锰氧化物态、有机结合态镉含量呈现增加趋势.     

硅对低镉污染水平下水稻幼苗生长及吸收镉的影响

虽然土壤镉污染控制标准的限量较低，但镉在土壤中活性较强，容易被作物吸收，而我国低浓度镉污染的土壤面积也较大。因此我们通过水稻幼苗水培试验，研究了低镉污染水平以及不同的硅处理浓度对水稻幼苗生长和吸收镉的影响。结果表明，低浓度的镉污染虽然对水稻幼苗的生长有一定的促进作用，但幼苗体内的镉含量较高，且镉的富集系数在低浓度下也较大。因此，低浓度镉污染所引起的食品安全风险不容忽视。在镉污染条件下施加硅处理，能增加水稻幼苗蛋白质和叶绿素的含量，提高根系活力以及抗氧化酶SOD、POD的活性，但要选择适宜的浓度，硅处理浓度过高或过低时效果较差。一定浓度范围内的硅处理对于抑制水稻幼苗对镉的吸收效果非常明显，但随着硅浓度的增加，幼苗体内镉含量降低的幅度趋缓。因而从经济因素考虑，只要施加适量的硅就可以达到较好的降镉效果。     

Cu~(2+)·Cd~(2+)胁迫对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响

利用不同浓度Cu2+、Cd2+处理2个番茄品种的幼苗,研究重金属离子对番茄苗期生长和叶片过氧化物酶(POD)活性的影响,比较Cu2+、Cd2+两种重金属离子对番茄幼苗的毒性差异及2个番茄品种之间的差异。试验结果表明,Cu2+、Cd2+在较低浓度时能够促进番茄幼苗生长,提高POD活性;而随着浓度提高抑制作用明显。且Cd2+的影响比Cu2+明显,2个不同番茄品种间也存在差异。     

Cu~(2+)、Cd~(2+)胁迫对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响(英文)

The growth situation and peroxidase (POD) of seedlings of two tomato cultivars were investigated under the stress of different concentrations of Cu2+ and Cd2+. The toxicity differences of Cu2+ and Cd2+ to tomato seedlings and the corresponding differences between two tomato cultivars were observed through the stress trial with the above two heavy metal ions. The results showed that low concentration of Cu2+ and Cd2+ could promote the growth and could enhance the POD activity of tomato seedlings,while high concentration Cu2+ and Cd2+ could inhibit seedling growth and POD activity of tomato seedlings. Cd2+ functioned more obviously than that of Cu2+,two tomato cultivars also presented difference in response to heavy metal stress.     

Cu2+、Cd2+胁迫对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响

笔者以番茄2个种（402,205）为材料,研究不同浓度Cu^2＋、Cd^2＋对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响,以期为Cu^2＋、Cd^2＋对番茄的伤害机制提供理论依据。     

Effects of Cu2+ and Cd2+ Stress on Growth and POD Activity of Tomato Seedling

The growth situation and peroxidase (POD) of seedlings of two tomato cuhivars were investigated under the stress of different concentrations of Cu2+ and Cd2+. The toxicity differences of Cu2+ and Cd2+ to tomato seedlings and the corresponding differences between two tomato cultivars were observed through the stress trial with the above two heavy metal ions. The results showed that low concentration of Cu2+ and Cd2+ could promote the growth and could enhance the POD activity of tomato seedlings, while high concentration Cu2+ and Cd2" could inhibit seedling growth and POD activity of tomato seed-lings. Cd2+ functioned more obviously than that of Cu2+, two tomato cultivars also presented difference in response to heavy metal stress.     

过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶对镉胁迫下水稻根系生长的影响

[目的]研究过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）与镉胁迫水稻根系生长发育的关系。[方法]以水稻中花11号为材料,研究Cd、Cd＋CAT抑制剂和Cd＋APX抑制剂处理条件下水稻幼苗的变化。[结果]在Cd胁迫下,抑制CAT活性,导致地上部分的生长受到显著抑制,引起不定根和侧根数量的减少,但显著促进了不定根和侧根的伸长生长;同时,初生根和不定根上第一侧根距根尖的距离也比对照的增加。抑制APX活性,水稻的生长变化与CAT抑制剂处理的类似。[结论]在正常和胁迫条件下CAT和APX对水稻的生长可能具有重要的调节作用。     

硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响

为探明硫对水稻幼苗镉积累特性及亚细胞分布特征的影响, 进行水培试验。以高镉积累水稻品种T优705和低镉积累品种湘早籼24为材料, 研究硫对水稻幼苗吸收累积镉的影响及其植株体内亚细胞分布的变化。结果表明, 当施硫水平为2.8 mg·L^-1时, 2个品种根系和地上部分的镉含量均显著降低;当施硫浓度为0.3 mg·L^-1时, 只有湘早籼24根系中的Cd含量显著降低(P<0.05)。施硫可显著降低水稻根系中的镉向地上部分转移, 增加水稻地上部细胞壁中的Cd分配比例, 降低胞液中的Cd分配比例。与根系相比, 地上部的Cd积累量更容易受到施硫水平的影响。因此, 针对不同品种, 在水稻苗期合理施硫可有效地缓解Cd毒害。     

屎肠球菌胞外多糖对镉胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长的影响

为研究屎肠球菌胞外多糖对Cd胁迫条件下水稻种子萌发及幼苗生长的影响,采用水培试验法,在含有Cd(20、40 mg·L~(-1))的培养液中添加不同浓度胞外多糖(500、1 000 mg·L~(-1)),考察水稻种子萌发及幼苗生长相关代谢指标的变化。试验结果表明,Cd胁迫明显抑制了水稻种子的萌发效率与幼苗各器官的发育情况,而添加不同浓度的屎肠球菌胞外多糖可以显著促进Cd胁迫下水稻种子的发芽势、发芽率和根部发育,但水稻萌发后的芽长受到显著抑制,而这种抑制作用在水稻幼苗生长阶段并未观察到。在Cd胁迫条件下,胞外多糖处理后的水稻幼苗内类黄酮与花色素苷的含量提高了18.6%～208.7%,超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活力显著上升,丙二醛含量显著下降。傅里叶变换红外光谱显示胞外多糖提高了Cd胁迫下水稻叶片中碳水化合物、蛋白质、脂类和羧酸盐的含量,并可能通过加强渗透作用来降低Cd对水稻的毒害作用。研究结果表明,屎肠球菌胞外多糖可以显著缓解Cd胁迫对水稻种子萌发与幼苗生长的毒害作用。     

水体镉污染对水稻种苗初期生长的影响

试验研究了水体镉污染对水稻种苗初期生长的影响。结果表明：水体镉污染明显抑制水稻种苗的初期生长．株高降低、根数减少、根系变短。水体镉污染能明显降低水稻种苗叶绿素含量和干物质积累；根系活力下降．可溶性糖与可溶性蛋白质的含量减少，因而影响水稻种苗的正常代谢。