叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸对水稻砷转运影响机制

膳食稻米是我国人群摄入高致癌风险无机砷（iAs）的主要来源,开发降低稻米砷（As）含量生产措施对保护人体健康具有重要意义。本文以我国南方主栽水稻品种“中早 35”为试验材料,采用盆栽试验研究了开花期叶面喷施 S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）对水稻籽粒和营养器官中总 As含量的影响并揭示其潜在的分子机制。结果表明：当 SAC喷施浓度达到 0.2 mmol·L^-1时籽粒和根中总As含量分别显著降低42.3%和20.6%,但旗叶中总As含量显著增加了72.4%;荧光染色观察试验表明旗叶中H2O2含量显著降低,同时SOD和CAT酶活性分别显著升高61.8%和105.3%。喷施SAC后水稻顶端第一节中Lsi6转运子编码基因以及Lsi3转运子编码基因分别显著下调59.8%和36.3%,据此推测喷施SAC可能显著降低了水稻从通向旗叶膨大维管束流中卸载As^Ⅲ和向连接稻穗弥散维管束装载As^Ⅲ的能力,导致籽粒中总As含量显著降低而旗叶中总As含量显著升高。旗叶植物螯合素（PCs）合成酶OsPCS1和负责向细胞液泡中转运As^Ⅲ的OsABCC1转运子编码基因分别显著上调57.6%和61.0%,表明喷施SAC增加了旗叶合成 PCs 并向液泡中区隔 As^Ⅲ 的能力从而降低了叶片的 As^Ⅲ 胁迫。水稻根部 Lsi1、Lsi2、Lsi3 转运子编码基因分别显著下调了27.2%、23.8%、29.5%,表明水稻根部对 As^Ⅲ的吸收、转运能力降低,同时可能也预示着 As^Ⅲ 向木质部导管中装载 As^Ⅲ 的能力降低。综上,喷施SAC通过调控As^Ⅲ转运子编码基因表达降低了水稻籽粒和根中总As含量,同时缓解了As胁迫。     

叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸对晚稻籽粒中铅含量的影响

通过研究叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）对晚稻籽粒及根、茎营养器官中Pb含量的影响，评估SAC作为Pb叶面阻控剂的可行性。田间试验在广西水稻主产区Pb污染农田开展，选用当地主栽品种“百香139”作为试验材料，分别在晚稻孕穗期和开花期各喷施一次0.05~0.4 mmol·L^-1的SAC。结果表明：当SAC喷施浓度达到0.1 mmol·L^-1时，即可使晚稻籽粒中Pb含量显著降低34.04%，但是随着SAC喷施浓度增加，籽粒中Pb含量并未出现持续降低趋势。对籽粒中6种人体必需营养元素含量的分析结果显示，喷施SAC对K、Mg、Ca、Fe、Zn 5种矿质营养元素含量无显著影响，但是显著降低了Mn元素含量，最高降低幅度达21.93%。当SAC喷施浓度达到0.1 mmol·L^-1后，地上部所有营养器官中Pb含量与对照（不添加SAC处理）相比均出现显著降低，随着SAC喷施浓度升高，地上部各营养器官中Pb含量出现逐渐升高趋势，但是喷施SAC对水稻根系中Pb含量无显著影响。喷施0.1 mmol·L^-1SAC显著降低了Pb由根向第三节间的转移系数（TF_{第三节间/根}）和由第三节间向第二节的转移系数（TF_{第二节/第三节间}），最高降低幅度分别为29.77%和24.25%，但是显著增加了Pb由第一节间向穗轴的转移系数（TF_{穗轴/第一节间}）、穗轴向籽粒的转移系数（TF_{籽粒/穗轴}）和旗叶向籽粒的转移系数（TF_{籽粒/旗叶}），最高增加幅度分别为22.40%、25.35%、16.35%。研究推测，喷施低浓度SAC降低水稻籽粒中Pb含量可能与显著降低根系向水稻地上部营养器官转运Pb有关。