硅对镉胁迫下水稻苗期抗氧化酶系统及镉离子吸收和转运相关基因表达水平的影响

【目的】探究在镉(Cadmium,Cd)胁迫下，外源硅(Silicon,Si)对水稻株高、干物质量、抗氧化酶系统及对Cd²⁺相关基因表达水平的影响，以期为阐明Si缓解Cd对水稻毒害作用机理提供理论依据。【方法】以辐品36(FP36)和中嘉早17(ZJZ17)为研究对象，通过设置不同Cd胁迫浓度(0、5μmol/L)和Si处理(0、10μmol/L、1 mmol/L)进行水培实验，重点分析处理后水稻农艺性状和抗氧化酶活性，以及Cd²⁺吸收、转运相关基因表达水平的差异。【结果】Cd胁迫可以显著抑制水稻株高、干物质量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性；但Si能有效缓解Cd毒害，显著提高水稻生物量，增强抗氧化酶活性，其中1 mmol/L Si缓解效果更佳。此外，Si还能有效增加可溶性蛋白并降低MDA含量。Cd胁迫显著增加了FP36和ZJZ17不同组织的重金属含量，其中，根系中Cd积累量显著高于地上部。在添加较低浓度Si(10μmol/L)后，水稻根系和地上部Cd含量无显著差异；但1 mmol/L Si能显著降低水稻根系和地上部Cd含量。...     

脱落酸处理对油菜幼苗镉积累和毒害作用的影响

为缓解镉毒害,研究脱落酸（ABA）对油菜幼苗镉（Cd）毒害的调节作用机理,以南方主栽油菜品种沣油737为材料,通过水培试验,采用不同浓度的Cd和ABA处理,分析了ABA对Cd胁迫下油菜幼苗的干鲜重、叶片黄化程度和根系形态等农艺指标,根系活力、丙二醛（MDA）和活性氧含量等氧化损伤指标,Cd积累量及其转运系数和抗氧化酶活性等的影响。结果显示,Cd处理显著抑制了油菜幼苗的生长,导致油菜幼苗的生物量、叶片SPAD值、根系活力随着Cd处理浓度的增加而显著下降,而根系MDA和活性氧等损伤指标则显著增加。外源ABA处理可缓解Cd对油菜幼苗的毒害作用,以15 μmol/L处理浓度效果最佳,与单独Cd处理相比油菜根系形态显著改善,幼苗地上部和根系中Cd的积累分别显著下降了31.17%和34.89%,MDA和O₂^?–含量分别下降了20.87%和38.89%,而超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性则分别增加了158.05%、28.59%和34.62%,但是ABA应用对Cd的转运系数无显著影响。表明外源ABA可通过抑制Cd吸收,增强抗氧化防御系统以维持油菜体内的氧化还原稳态,从而缓解Cd对油菜幼苗的毒害作用。     

不同硅材料处理的磷酸盐矿对水稻生长及体内重金属含量的影响

为研究不同硅材料处理磷酸盐矿后,磷酸盐矿对水稻生长及其体内质外体和共质体中磷含量和重金属镉锌铅含量的影响。本试验通过室内恒温培养,设置对照（磷酸盐矿）、硅藻土（硅藻土＋磷酸盐矿）、硅粉（硅粉＋磷酸盐矿）、水淬渣1（水淬渣1＋磷酸盐矿）、水淬渣2（水淬渣2＋磷酸盐矿）、胶体硅1（胶体硅1＋磷酸盐矿）和胶体硅2（胶体硅2＋磷酸盐矿）,共7个处理。研究结果表明,和未添加硅材料处理培养的水稻相比,添加不同硅材料处理能促进水稻生长,显著增加水稻的生物量,其中添加硅粉的磷酸盐矿处理对水稻生长的促进效果最显著,总生物量增加了128．05％,根、茎、叶生物量分别增加了115．03％、149．97％和98．41％。和对照相比,施硅处理能有效降低水稻根、茎、叶质外体和共质体中镉、锌、铅含量。不同硅材料处理的磷酸盐矿能有效降低重金属镉锌铅和磷的生物有效性。     

镉积累差异水稻幼苗的Cd吸收和转运比较分析

为探讨镉(Cadmium, Cd)在籽粒Cd积累量差异较大的2个常规籼型水稻品种‘黄华占’（Cd低积累）和‘IR68144’（Cd高积累）幼苗中的吸收和转运特性,分析了在不同浓度Cd胁迫下2个水稻品种幼苗的生长发育和Cd在根系及地上部的积累特征,以及随着时间推移Cd在根系和地上部的富集动态。结果表明：（1）与‘IR68144’相比,‘黄华占’更易受到高浓度镉胁迫的毒害,但低浓度镉对其生长的促进作用也更强;（2）在不同浓度Cd胁迫下,‘黄华占’根系对Cd的吸收能力强于‘IR68144’;低Cd条件下,‘黄华占’地上部的Cd含量也高于‘IR68144’,但高Cd浓度时,‘IR68144’的地上部Cd转移系数远远高于‘黄华占’,导致其地上部Cd含量高于‘黄华占’;（3）除Cd处理初始阶段外,‘黄华占’根系的Cd含量都高于‘IR68144’;在Cd处理早期,2个品种地上部的Cd含量相当,之后‘IR68144’的Cd含量更高,其原因可能是其地上部Cd转移系数上升。     

锰-镉互作对水稻生长和植株镉、锰含量的影响

在水培条件下,设置不同水平锰、镉处理,研究了锰对镉胁迫下水稻生长及植株镉、锰、铁、锌含量的影响。在镉胁迫下,正常锰处理(约0.50mg/L)可显著缓解镉对水稻生长的抑制,表现为株高、根长、叶绿素(a、b)含量等参数均高于低锰处理。随着镉处理水平的提高,水稻根系与地上部的镉含量随之上升;在同一镉处理水平下,植株地上部和根系镉含量因培养液中锰水平不同而异:随着锰处理水平的增加,水稻根系中的镉含量下降,而地上部镉含量则显著增加。随着锰、镉处理水平的提高,水稻植株地上部和根系中的铁、锌含量显著下降。此外,还对锰控制水稻镉积累的机理及其利用价值进行了讨论。     

镉胁迫对小麦幼苗膜脂过氧化作用及镉吸收转运的影响

为了明确镉(Cd)胁迫对小麦幼苗生理生化指标的影响,选用川35050和山农483两个小麦品种,在水培条件下设置0、30、50 μmol/L 3个处理浓度,研究Cd胁迫下小麦幼苗膜脂过氧化作用、糖氮含量和Cd吸收转运的变化.结果表明,Cd胁迫下,两个小麦品种幼苗叶片丙二醛(MDA)含量随着Cd浓度增大而上升,超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性则随着Cd浓度增大而下降.植株地上部和地下部全氮含量和可溶性总糖含量均随Cd浓度增大而下降,游离氨基酸含量则呈相反趋势,糖氨比降低.小麦植株幼苗地上部、地下部Cd含量和积累量在Cd处理间差异显著,地上部/地下部Cd含量比随着Cd浓度的增大而呈下降趋势.Cd胁迫下叶片膜脂过氧化作用加剧、地上部和根系营养平衡失调,是Cd对小麦幼苗产生毒害的重要原因.     

外源抗坏血酸对镉毒害小麦幼苗的缓解作用

为了解抗坏血酸(AsA)对Cd2+毒害小麦幼苗生长的缓解作用,以小麦品种周麦27为材料,采用室内水培法分析了在Cd2+胁迫下小麦幼苗经不同浓度AsA处理后的生长及生理变化。结果表明,外源AsA能显著提高Cd2+胁迫下小麦幼苗的株高、根长、地上部干重、根系干重、根系活力、光合色素含量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,显著降低丙二醛含量和相对电导率以及叶片胞间CO2浓度。说明Cd2+胁迫下外源AsA可以通过提高小麦幼苗渗透调节物质含量及抗氧化酶活性来清除活性氧自由基,减少其对光合色素蛋白大分子的攻击作用,降低膜脂过氧化伤害程度,维持光合作用和细胞膜的稳定性,从而缓解了Cd2+对幼苗生长的毒害作用,其中以35mg·L-1 AsA的缓解效果最好。     

豆饼联合海泡石对水稻镉积累的影响

采用盆栽试验，研究了海泡石、豆饼及二者配施对稻田土壤理化性质、土壤中镉（Cd）的存在形式以及水稻各部位Cd积累的影响。结果表明，海泡石、豆饼及其配施处理均提高了稻田土壤pH值、可溶性盐含量（EC值）和阳离子交换量（CEC值），豆饼与海泡石配施处理组的土壤pH小于单施海泡石处理组；与对照相比，添加豆饼处理土壤有机质含量（SOM）显著提高；与对照相比，各处理组均降低了土壤中DTPA-Cd含量，均使土壤中可交换态Cd向可还原态Cd、可氧化态Cd以及残渣态Cd转化，均不同程度降低了水稻根、茎叶、籽粒中Cd含量。     

齐穗期施肥对水稻镉积累的影响

为探究在齐穗期施肥对水稻Cd积累的影响,完善对镉的防控技术,采用田间小区试验,在齐穗前施肥量(基肥、分蘖肥和穗肥)一致条件下,设4个粒肥水平(T1,齐穗期施用尿素77.59kg/hm2;T2,齐穗期施用尿素116.39kg/hm2;T3,齐穗期施用尿素155.18kg/hm2;T4,齐穗期施用尿素193.75kg/hm2),在水稻成熟后采集植株样品进行相关指标测定。结果表明,施用粒肥均可提高水稻产量,增加水稻地上部干物质积累;玉针香和湘晚籼12号均在T4处理下增产效果最佳,较CK(全生育期不施氮肥)分别增产18.66%、34.59%。不同处理对水稻Cd积累存在显著差异,2个品种的根系和茎秆Cd含量在T1处理下最低,且与T4处理和CK差异显著,T4处理下最高;2个品种的糙米Cd含量均以T1处理最低,但玉针香以T4处理最高,而湘晚籼12号以T3处理最高,湘晚籼12号糙米Cd含量T1处理显著低于CK。从提高水稻产量和品质安全综合来看,建议大田生产中,粒肥施用量以77.59kg/hm2较适宜。     

硅对水稻幼苗镉污染条件下生长及吸收的影响

通过盆栽实验,研究了在镉污染的条件下不同硅浓度处理对水稻幼苗中的蛋白质和叶绿素的影响以及根部和茎叶中镉含量的吸收。实验表明,在重金属低浓度的影响下蛋白质和叶绿素的含量有所增加。当硅处理浓度达到80 mg/L时,为最佳硅处理量,明显降低了水稻幼苗根部和茎叶的镉含量。     

镉对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

用不同浓度镉 (Cd2 )处理小麦种子 ,结果表明 ,Cd2 浓度高于 10 - 4m ol/ L 时 ,小麦种子萌发、幼苗地上部生长均受到抑制 ,并与对照差异达显著水平 ;当 Cd2 浓度高于 10 - 5m ol/ L 时 ,根系生长受抑制 ,并与对照差异达显著水平 ,随着 Cd2 浓度的增加 ,根系活力下降 ,细胞膜透性增大 ,膜脂过氧化产物丙二醛含量增加 ,根苗比下降     

杂草稻和栽培稻氮代谢对镉胁迫反应的差异

在水培条件下,以杂草稻和粳稻越光为材料,研究了Cd胁迫对水稻氮吸收和氮代谢酶活性的影响。Cd处理设0、01、10和50 μmol/L 4个水平,以硝酸铵为氮源。结果表明,两种水稻的植株Cd含量和积累量均随溶液Cd处理水平的提高而显著增加,但增加程度两水稻材料存在着明显的差异,在较高Cd水平（10和50 μmol/L）下,杂草稻根系Cd含量和积累量低于越光,但地上部呈相反的趋势,表明杂草稻根系吸收的Cd转运至地上部的量高于越光,揭示出杂草稻地上部具有较强的解毒能力。植株氮含量、积累量以及氮代谢有关酶,如硝酸还原酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶等活性随着Cd处理水平的提高而下降,但Cd胁迫对这些参数的抑制程度两水稻材料之间存在着明显差异,总体上对杂草稻的抑制作用较弱。表明杂草稻对Cd的耐性要强于越光,且几种氮代谢酶活性变化与Cd耐性存在着一定的相关。     

硅和磷配合施入对水稻植株体内Cd含量的影响

以水稻为供试作物,通过盆栽试验研究硅和磷单独及配合施用对外源Cd污染土壤的改良作用。试验结果表明:向土壤中添加硅酸钠和磷酸二氢钠后,随单一改良剂用量的增加,水稻各部位镉含量呈现降低的趋势,且水稻对镉的吸收主要集中在根部,而向地上部位迁移降低。硅和磷单独及配合施用对水稻吸收Cd具有一定的抑制作用,降低水稻根、茎叶和糙米中Cd含量。     

水稻体内Cd与Cu、Fe、Si、Zn元素的关系研究

以水稻为供试作物,通过盆栽试验的方式,得出Cd与Cu、Fe、Si、Zn元素含量之间的关系,探讨不同品种水稻对Cd积累的差异情况,并探讨产生差异的原因。结果表明:Cd与Cu、Fe、Si、Zn元素含量之间均存在线性相关关系,并且这种线性关系在水稻的不同部位表现也不尽相同。其中Cd与Cu、Fe在水稻的不同部位均表现为正相关关系,与Si则恰恰相反,在水稻的不同部位均表现为负相关关系,而与Zn在水稻的不同部位表现出的相关性变化最大,在根系中表现为正相关趋势,在茎叶中表现为负相关趋势,而在籽粒中则表现为显著负相关趋势。由此我们可以推断不同品种水稻吸收Cd的差异的原因是由于不同基因型水稻对Si、Zn两种元素的吸收能力不同,导致Cd-Si、Cd-Zn的拮抗作用的大小不同,进而形成了对Cd吸收的差异。     

镉对小麦种子萌发及幼苗生理代谢的影响

为研究Cd对小麦种子萌发和幼苗生理代谢过程的影响,以小麦品种绵阳19为材料,用CdCl2.2.5H2O配制4个浓度梯度,测定小麦萌发种子在不同浓度处理下的芽长、根长、维生素C、游离组氨酸及可溶性糖含量。结果表明,Cd处理对小麦种子萌发有强烈的抑制作用,但不同Cd浓度之间差异不显著（P〉0.05）;低浓度Cd（1mg.L-1）处理对小麦幼苗生长有促进作用,而随Cd浓度增加逐渐转变为抑制效应;幼苗根长对Cd的反应较苗长更敏感,低浓度下即表现为抑制效应;随Cd浓度增加,小麦幼苗的维生素C含量由下降转为上升,分别比对照增加-15.5%、11.2%和26.3%;游离组氨酸含量分别比对照增加28.6%、21.7%和15.5%,而可溶性糖含量则随Cd浓度的增加呈现先降后升再降趋势。说明维生素C、组氨酸和可溶性糖含量均可作为小麦幼苗遭受Cd毒害的早期诊断指标,其中维生素C在小麦幼苗抵御Cd毒害过程中可能起关键作用。     

不同品种水稻对镉累积特性研究

土壤重金属污染不仅影响农作物的生长,还会通过食物链危害人体健康。Cd污染是一种比较普遍的重金属污染,如何有效防治Cd污染一直是国内外学者讨论的热点。本文通过盆栽实验和水培实验相结合的方式,探讨不同品种水稻对Cd积累的差异情况,并探讨产生差异的原因,以期对有效治理Cd污染,与在低Cd污染土地上种植农作物的可能性提供理论依据。实验得出以下结论:在Cd污染环境下,大多数水稻品种的总生物量和籽粒产量均明显下降,说明Cd对水稻生长具有一定的毒害作用。同时,不同品种水稻在吸收Cd时存在显著的差异性,并且在水稻的各个部位的分布也明显不同,分配比例基本符合根系茎叶颖壳籽粒。     

Cd对油菜幼苗生长发育及生理特性的影响

采用溶液培养的方法,研究了不同浓度的镉对甘蓝型油菜(B rassica napus L. )幼苗的形态和生理特性的 影响。结果表明:随着溶液中Cd2 +浓度的增加,油菜生长受到抑制,根系和地上部干物质积累迅速下降;油菜幼苗 矮化,出叶数减少,单株叶面积下降,根长明显缩短,根系活力下降;油菜幼苗叶片中叶绿素含量减少,游离脯氨酸 ( Pro)和丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶( SOD) 、过氧化物酶( POD) 、过氧化氢酶(CAT)活性均表现出一 定的下降趋势。     

不同燕麦品种的镉毒害效应及耐镉性差异

为探讨不同燕麦品种耐Cd能力的差异,采用营养液培养,对10个燕麦品种的Cd毒害效应及耐Cd性差异进行了研究。结果表明,供试燕麦品种添加5 μmol·L^-1 Cd处理20 d后,幼苗生物产量均低于对照,不同品种间降幅差异显著,其中“品5号”生物产量下降幅度最小,耐Cd指数最高,而“坝莜6号”生物产量降幅最大,耐Cd指数最低。Cd胁迫条件下,供试燕麦品种叶绿素含量、根系活力均有不同程度降低;POD活性、Pro含量不同程度增加,并且这些指标的增减幅度品种之间差异显著。Cd胁迫下,各品种叶片POD活性增加率、Pro增加率与耐Cd性呈显著正相关,根系活力降低率与耐Cd性呈显著负相关,这三者可作为燕麦耐Cd性的生化指标。     

钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制

【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料，选取0μmol/L和30μmol/L AlCl3,0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl₂,0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为处理浓度，将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系，通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量，探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下，相较于0.1 mmol/L CaCl₂处理，0.5 mmol/L CaCl₂处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量，显著降低了水稻根系的总铝含量，细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下，硫氢化钠预处理后，水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加，水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外...     

铝、镉对柱花草养分吸收的影响

以3个柱花草为供试材料,研究铝（Al）与镉（Cd）对柱花草生长及其对矿质营养元素吸收的影响,结果表明：在pH4.5条件下柱花草能正常生长,Cd处理对柱花草相对根长影响与Al处理无差异;西卡柱花草根及地上部Al和Cd的含量均显著低于热研2号和热研13号柱花草,热研2号和热研13号柱花草根系对Al和Cd的吸收无差异,但地上部Al和Cd的含量存在差异。铝镉处理不利于西卡柱花草根系对K、P、Mg、Mn的吸收;Cd降低热研2号及热研13号根系对K吸收,但有利于Fe的吸收;pH4.5处理或Al处理降低西卡柱花草和热研13号柱花草对Ca的吸收,说明酸化条件下或Al不利于柱花草根系从营养液中吸收Ca离子。Cd影响柱花草根系对Mg的吸收,但促进柱花草对Cu的吸收。