不同浓度硫处理下硒镉交互胁迫对水稻幼苗的生理特性影响

以淮稻6号为试验材料,采用水培的方法,研究了不同硫(S)浓度下(9、720mg·L-1)硒(Se)(5mg·L-1)和镉(Cd)(1、10mg·L-1)交互胁迫对水稻幼苗一些生理特性的影响,主要研究指标包括生物量、巯基物质含量和硒、镉含量。结果表明:(1)Cd对水稻幼苗各部分生长状况抑制能力大小不同,其对根长的抑制作用明显大于对茎长的抑制;(2)在无Se条件下,随着Cd浓度的增加,Cd对水稻幼苗生长的毒性不断增大,在加入一定浓度的Se后,Cd的毒性作用得到缓解;(3)在不同浓度S处理和Se、Cd交互胁迫下,随着S浓度增大,Cd对水稻幼苗毒性作用减轻;但高浓度的S处理反而对Cd与Se交互实验中Cd的毒性产生协同作用;(4)高浓度的S处理可以抑制水稻幼苗对Se的吸收;(5)巯基物质含量随着胁迫时间的增加呈先上升后下降的趋势。在Se、Cd交互实验中,低浓度S处理可以提高水稻幼苗中GSH和PCs的含量,从而促进植株体内重金属和PC的络合作用,缓减Cd对水稻幼苗的毒害。     

硒对不同水稻幼苗镉胁迫的缓解作用及其对矿质营养的影响

采用水培试验,研究3μmol/L Se(亚硒酸钠)对杂交籼稻品种宜香2115(籽粒低Cd积累)和川谷优2348(籽粒高Cd积累)幼苗在不同浓度(0、0.1和1mmol/L)Cd胁迫下的缓解作用。结果表明:加Se显著增加了不同浓度Cd胁迫下2个水稻品种幼苗的生物量、叶绿素a含量,但川谷优2348叶绿素b含量下降;加Se可增加2个水稻品种体内抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽)含量,且川谷优2348的2种抗氧化物质含量均高于宜香2115,表现出品种间差异;在1mmol/L Cd胁迫下,Se主要通过促进川谷优2348合成更多的抗坏血酸和谷胱甘肽来提高对Cd的耐受性,而宜香2115主要通过Se促进植物螯合肽的合成来降低Cd的毒害;加Se能使幼苗维持较高的根部活力,从而降低遭受Cd胁迫伤害的程度;随着Cd胁迫程度增加,2个水稻品种幼苗地上部Cd含量显著上升,加Se可直接抑制2个水稻品种对Cd的吸收;在Cd胁迫下,Se能降低2个水稻品种地上部Ca、Zn含量,但对Cu、Mn含量变化的影响存在品种间差异,而Se对2个水稻品种根部矿质元素含量影响表现一致,即在Cd胁迫下根部Ca、Cu含量增加,Mn、Zn含量减少。     

锌对镉胁迫下水稻幼苗镉吸收转运及根系形态的影响

以湘晚籼12号为材料,采用水培试验,研究了0.4mmol/L锌对镉胁迫下水稻镉吸收转运及根系形态的影响。结果表明:镉胁迫下,水稻幼苗根系生长受到极显著抑制,根系鲜重、根系总长、根表面积、根体积明显下降,随胁迫浓度增加和处理时间延长,抑制程度加重;0.4mmol/L锌对镉胁迫有一定缓解作用,可不同程度减轻对水稻幼苗的毒害,促进根系各指标的增加,与不同程度镉胁迫处理相比,锌对水稻幼苗根系鲜重、根系总长、根表面积、根体积分别增加1.8%~38.8%、-0.04%~25.0%、-0.05%~29.9%、-0.06%~28.3%;Zn能减少镉胁迫下水稻对Cd的吸收积累量,在短期(3d)内,加Zn处理较10、20、50μmol/LCd胁迫处理,水稻幼苗总积累量分别减少28.4%、24.9%、8.3%,差异显著,但长期(6d、9d)情况下,降Cd处理效果不显著;加Zn处理极显著促进了胁迫情况下Cd向地上部运输,转运系数达0.21~0.28,较单纯Cd胁迫处理差异极显著,Cd在水稻幼苗体内的再分配差异显著。     

硅对镉胁迫下水稻幼苗体内镉分布规律的研究

采用溶液培养,研究不同浓度(0、30、80、130、180mg/L)的SiO2在4.0mg/LCdCl2浓度胁迫下对水稻幼苗体内镉(Cd)的分布规律。结果表明,在Cd胁迫下Si降低了水稻幼苗根、茎、叶、鞘、共质体和质外体Cd含量,其分布规律为:根茎叶茎鞘叶片,呈现出末端分布规律。说明Si促使大量的Cd累积在根中,根是Cd累积的主要部位,而茎、叶中Cd累积量较少。可见,Si可抑制水稻体内Cd由地下部分向地上部分运输,且能抑制地上部分Cd向叶片运输,并能减少Cd进入共质体。     

硒对水稻镉毒性的影响及其机制的研究

为探究外源四价硒[Se(Ⅳ)]对水稻镉(Cd)吸收和分布的影响,采用水培试验方法,参考稻田土壤淹水后硒的主要存在形态,研究外源Se(Ⅳ)对不同浓度Cd处理下水稻Cd吸收、转运的影响及其解毒机制。结果表明,在低浓度Cd处理(0.5μmol·L-1)下,外源Se(Ⅳ)对水稻Cd的积累和分布影响不显著,但在高浓度Cd处理(5.0μmol·L-1)下,外源Se(Ⅳ)会显著降低水稻对Cd的吸收和转运。不同浓度Cd处理均会增加水稻对Se的吸收,影响Se在水稻体内的分布,并且显著减少Se向地上部的转运。Cd、Se复合处理会导致水稻地下部非蛋白巯基(NPT)含量增加,同时改变Cd在地下部的亚细胞分布,使细胞壁组分的Cd含量上升,细胞可溶物质组分和细胞器组分的Cd含量下降,从而减少Cd向茎叶的转运,降低地上部的膜脂过氧化程度。由于试验所选用的水稻品种对Cd、Se抗性较强,不同处理下水稻地上部抗氧化酶活性与总抗氧化容量差异均不显著,且水稻生物量及表型特征也无显著差异。     

硒酸钠添加下苗期水稻中硒-汞的分布特征

采用土培盆栽实验研究了在不同外源硒(硒酸钠)梯度(0,1 mg·kg-1,5 mg·kg-1)与外源汞(硫酸汞)梯度(0,0.5 mg·kg-1,1 mg·kg-1)条件下,苗期水稻根与地上部分中硒与汞的分布特征。结果显示,外源硒抑制了苗期水稻根与苗对汞的吸收与积累,苗期水稻对汞的吸收随外源硒增加而呈现降低趋势,5 mg·kg-1是外源硒处理与无硒处理组相比水稻根部汞含量的下降最多,达到36.83%,并使水稻苗的汞含量维持在较低水平。而外源汞添加量1mg·kg-1时水稻苗中硒含量达到(58.16±0.17)mg·kg-1,是相应无汞添加组的20.12倍,说明外源汞添加在一定程度上促进了苗期水稻对硒的吸收与累积。整体而言,水稻苗中的硒-汞的吸收迁移具有一定的相互作用,尤其在水稻苗中的硒-汞富集系数存在显著负相关关系(r=0.48),其可能的机制是硒在水稻根部与汞结合形成硒-汞络合物从而抑制水稻地上部分对汞的吸收,这对于利用硒酸钠来降低苗期水稻地上部分对汞的累积提供了数据基础。     

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。     

不同硫浓度下叶面施硒对水稻幼苗镉的亚细胞分布及化学形态的影响

采用水培的方式,通过叶面喷施硒(Se),根部施加硫(S)与镉(Cd),研究了不同硫浓度下叶面施硒对水稻幼苗体内Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,在不同处理条件下,细胞壁组分所占比例均为Cd10Cd1(Cd10代表浓度为10 mg·L-1的Cd,下同)。随着S的增加以及叶面施Se可溶性组分中Cd的比例有所升高,表明S与Se的供应能促进Cd向液泡转移。NaCl提取态所占比例趋势为S720S48S0、Se500Se0,而乙醇和去离子水等活性较高的提取态所占比例有所下降,说明S的添加以及叶面施Se能够促使Cd向活性较低的提取态转移。然而相对于无S,在高浓度S情况下,施Se并未显著增加Cd在液泡中以及FNaCl提取态的比例,推测S与Se之间相互竞争,从而未产生协同作用。     

海藻糖对镉胁迫下水稻幼苗生长的影响

为了研究海藻糖对水稻镉耐受性的影响,以T705品种水稻为试验材料,采用水培试验研究了镉胁迫下,海藻糖对水稻幼苗镉吸收速率及叶绿素含量影响的动态变化。水稻幼苗茎叶和根系镉含量随着镉处理时间的延长和浓度的提高而增大,但外源海藻糖的施用则有效抑制了水稻镉吸收。经过88.96μmol·L~(-1)镉处理48 h后,水稻幼苗的镉积累量趋于平稳,镉+海藻糖处理的水稻茎叶镉含量相比只有镉处理的减少了42.0%,根系部分则下降了24.2%。水稻幼苗镉吸收速率随着镉浓度的增加而增大,且根系积累量远高于地上部分。水稻幼苗镉含量随着海藻糖处理浓度的增加而减少,镉+海藻糖处理的茎叶和根系的吸收速率分别比只有镉处理的减少了32.44%～41.4%和4.29%～21.56%。此外,海藻糖有效提高了相同镉处理下的钙、镁含量。伴随着镉浓度或者海藻糖浓度的升高,水稻幼苗叶绿素含量逐渐降低,在52.85 mmol·L~(-1)海藻糖处理下,8.89、17.79、44.48μmol·L~(-1)和88.96μmol·L~(-1)镉胁迫后的幼苗叶绿素含量降幅最大,与空白相比分别下降了27.6%、29.9%、36.2%和35.9%。试验结果表明,海藻糖可在一定程度上缓解镉对水稻幼苗的胁迫。     

镉在植物体内的积累及其对绿豆幼苗生长的影响

用水培和土培的方法研究了镉 (Cd)在绿豆幼苗 (Phaseolus.auresRoxb .cvCV 376 2 )内的积累和分布及Cd对植株生长、营养元素吸收的影响。结果表明 :2 0 μmol·L-1Cd处理显著抑制绿豆幼苗的生长 ,降低幼苗上胚轴、根系长度和植株干物质重。随着Cd处理时间的延长和处理浓度的增加 ,绿豆叶片叶绿素含量和叶绿素a/b的比值降低。Cd处理降低绿豆幼苗地上部和地下部Ca、P、Zn的含量 ,提高地上部Fe含量 ,降低地上部分Mn的含量。与不结球白菜(Brassicacampestrisssp .chinensisL .Mak)和小麦 (TriticumaestivumL .)相比 ,绿豆幼苗对Cd的吸收和积累能力较弱 ,吸收的Cd主要积累在植株根系。施用猪粪和石灰可显著降低绿豆幼苗地上部Cd含量。     

硒对水稻幼苗吸收镉的影响

利用溶液培养的方法,研究不同体积质量分数的硒对镉胁迫下水稻幼苗生长、硒镉吸收、镉转移以及水稻根系 镉外渗量的影响.结果表明:溶液中硒处理体积质量分数小于250μg/L时,硒能缓解镉对水稻生长的毒害作用;当溶 液中硒处理体积质量分数高于500μg/L时,硒对镉胁迫没有缓解作用;当硒处理体积质量分数高于800μg/L,硒与 镉产生协同效应,加重了镉对水稻的毒害作用.随着硒体积质量分数的增加,水稻地上部和根部镉的质量分数显著 下降,地上部降幅大于地下部.在硒处理体积质量分数为800μg/L时,地上部和根部的硒质量分数达到最大.硒 能降低镉的转移系数,抑制镉从水稻根部向地上部的转移,降低地上部镉的累积量.随着溶液中硒体积质量分数的 增加,根系镉外渗量显著减少,溶液中Se体积质量分数大于500μg/L时,镉的外渗量很低.     

镉胁迫下锌对水稻植物螯合肽合成的影响

以水稻品种9311为试验材料,采用水培试验研究了镉(Cd)离子胁迫下水稻幼苗根部和地上部生物量、重金属含量、植物螯合肽(PCs)及谷胱甘肽(GSH)含量的变化,及添加锌(Zn)离子对Cd胁迫作用的调节。结果显示,Cd胁迫降低了水稻生物量,下降幅度达27.6%~37.0%;随Cd处理浓度的增加,水稻根部和地上部PCs含量分别增加了93.7%和84.7%;Zn可以降低Cd胁迫水稻根部PCs和GSH的合成水平以及Cd的含量。一定浓度范围内,Cd-Zn高量表达PCs,PCs与重金属Cd结合,缓解了重金属Cd的毒害。     

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。     

不同基因型甘蓝对镉胁迫的响应

采用盆栽土培法,研究了31个甘蓝品种对镉(Cd)的耐性及对镉吸收和积累的差异。结果表明,在100 mg.kg-1Cd处理下,不同基因型甘蓝的耐性及吸收、积累镉能力具有显著差异。Cd对甘蓝地上部干重抑制率为-15.4%~91.3%,镉对地上部的抑制作用大于根系。甘蓝根系Cd含量为617~1 789 mg.kg-1,地上部Cd含量为47~183 mg.kg-1,根系Cd含量显著高于地上部。每盆根系Cd积累量为16~134μg,地上部为17~242μg。根系Cd含量与地上部干重的抑制率呈显著的正相关。     

磷营养元素与水稻幼苗镉吸收关系研究

以籼稻（Oryza sativa L.）9311为试验材料,水培法培养水稻幼苗,通过施加不同浓度梯度的磷、镉,研究水稻的生长发育状况。通过石墨炉原子吸收光谱分别检测水稻幼苗吸收镉的含量,发现当镉浓度为0.05 mmol/L时,随着磷浓度的增加,水稻幼苗镉含量与0.05 mmol/L 处理相比,分别增加了9.6%,21.8%和43.5%,但磷镉同时处理水稻地上部分镉含量比镉单独处理水稻的镉含量降低了25.7%,说明磷能降低镉由地下部分向地上部分的转移率。研究还表明,相同镉处理的情况下,水稻的干物质量随着磷浓度的增高先上升后下降,超氧化物歧化酶（SOD）等同工酶的活性呈先降低后升高的趋势,且312 mg/kg 磷浓度为最适处理量。     

不同基因型甘蓝对镉胁迫的响应

采用盆栽土培法,研究了31个甘蓝品种对镉(Cd)的耐性及对镉吸收和积累的差异.结果表明,在100mg&#183;kg-1 Cd处理下,不同基因型甘蓝的耐性及吸收、积累镉能力具有显著差异.Cd对甘蓝地上部干重抑制率为-15.4%～91.3%,镉对地上部的抑制作用大于根系.甘蓝根系Cd含量为617～1789 mg&#183;kg-1,地上部Cd含量为47～183 mg&#183;kg-1,根系Cd含量显著高于地上部.每盆根系Cd积累量为16～134μg,地上部为17～242μg.根系Cd含量与地上部干重的抑制率呈显著的正相关.     

Delftia sp.B9对镉胁迫下水稻种子萌发及幼苗镉积累的影响

为探讨耐镉细菌Delftia sp. B9对镉(Cd)胁迫下水稻种子萌发及幼苗吸收积累Cd的影响,以两种水稻(华润2号、深两优5814)为材料,研究水稻在3种Cd胁迫浓度(0、0.01、0.1 mg·L~(-1))下添加Delftia sp. B9菌液对水稻幼苗生长和积累Cd的影响。结果表明:Cd胁迫浓度为0.1 mg·L~(-1)时,Delftia sp. B9产吲哚乙酸(IAA)能力与对照相比显著减少2.87 mg·L~(-1),产铁载体相对含量下降17.34%。Cd胁迫浓度为0.1 mg·L~(-1)时,添加Delftia sp. B9菌液对水稻种子萌发和耐性系数有显著的促进作用。Cd胁迫下添加Delftia sp. B9菌液的处理(T3)与对照(T1)相比能显著增加两种水稻幼苗的根长、株高、叶绿素a和叶绿素b含量。添加Delftia sp.B9显著降低两种水稻幼苗根、茎、叶中Cd含量,使华润2号根、茎、叶中Cd含量分别降低63.81%、67.59%、70.84%,使深两优5814根、茎、叶中Cd含量分别降低75.95%、74.84%、80.81%。研究表明,耐镉细菌Delftia sp. B9可促进Cd胁迫下水稻种子萌发,增加水稻幼苗叶绿素含量和株高,并降低根、茎、叶中Cd含量。     

芦苇 菖蒲和水葱对水体中Ｃｄ富集能力的研究

通过对芦苇、菖蒲和水葱在６种Ｃd浓度（0.5、1.0、5.0、15.0、30.0、60.0 mg·L-1）处理条件下的水培实验,测定分析了3种湿地植物及其不同生长部位对于Cd的富集能力。结果表明,3种湿地植物在不同Cd处理浓度条件下的Cd的富集能力表现出明显的差异性。植株地上和地下部分富集的Cd含量均随着水培溶液中Cd处理浓度的增加而增加,呈现出显著的正相关关系。菖蒲对水体中的Cd具有最强的富集能力,而芦苇对Cd的富集能力最弱。高浓度的Cd处理会显著促进3种湿地植物对Cd的吸收和富集,低浓度条件对植物的Cd富集能力没有明显影响。3种湿地植物地下部分对水体中Cd的富集能力显著大于地上部分,均达到1倍以上。水葱、菖蒲、芦苇均能够有效吸收水体中的Cd,对Cd的去除最高分别可达10 074.17、14 759.33 mg·kg-1和4 620.00 mg·kg-1,均可作为植物修复重金属污染水体的遴选物种,用于重金属Cd污染水体的生物修复。

     

硅对盐胁迫下水稻幼苗保护酶活性和离子吸收的影响

以水稻(Oryza sativa L.)为试验材料,采用叶面喷施K2SiO3的方法,研究了不同浓度硅处理对盐胁迫下水稻幼苗叶片保护酶活性及离子吸收的影响。结果表明,盐胁迫下水稻叶片SOD、POD活性均显著降低,MDA含量显著提高,喷施1.0～2.0 mmol/L K2SiO3处理显著提高了水稻叶片SOD和POD活性,降低了MDA含量,减轻了盐胁迫下叶片膜脂过氧化程度。盐胁迫显著降低了地上和地下部分对K+、Ca2+、Mg2+的吸收,增加了对Na+的吸收,1.5～2.5 mmol/L K2SiO3处理可显著增加水稻幼苗地上、地下部分K+、Ca2+、Mg2+的积累,降低Na+的积累。硅处理的最佳浓度为1.5 mmol/L。另外,叶面喷施硅后,水稻茎秆中SiO2的含量提高了,茎秆的抗倒伏能力增强。     

Effects of Silicon on Antioxidant Enzymes Activities and lons Uptake of Rice Seedlings under Salt Stress

以水稻(Oryza sativa L.)为试验材料,采用叶面喷施K2SiO3的方法,研究了不同浓度硅处理对盐胁迫下水稻幼苗叶片保护酶活性及离子吸收的影响.结果表明,盐胁迫下水稻叶片SOD、POD活性均显著降低,MDA含量显著提高,喷施1.0～2.0 mmol/L K2SiO3处理显著提高了水稻叶片SOD和POD活性,降低了MDA含量,减轻了盐胁迫下叶片膜脂过氧化程度.盐胁迫显著降低了地上和地下部分对K+、Ca2+、Mg2+的吸收,增加了对Na+的吸收,1.5～2.5 mmol/L K2SiO3处理可显著增加水稻幼苗地上、地下部分K+、Ca2+、Mg2+的积累,降低Na+的积累.硅处理的最佳浓度为1.5 mmol/L.另外,叶面喷施硅后,水稻茎秆中SiO2的含量提高了,茎秆的抗倒伏能力增强.