不同铁形态对水稻根表铁膜及铁吸收的影响

通过溶液培养试验研究了FeCl2?4H2O和FeCl3?6H2O对水稻根表铁膜数量及铁吸收的影响。结果表明,FeCl2处理时水稻根表铁膜浓度是FeCl3处理的197%～233%。利用EDTA-BPDS对铁膜形态分析看出,根表铁膜中Fe3+占85%～92%,Fe2+占8%～15%。水稻天优998根表铁膜数量显著高于培杂泰丰,其铁吸收是培杂泰丰的115%～138%。两种铁形态处理明显提高水稻的根系活力,其中,FeCl2处理时水稻根系活力增加24%～69%,FeCl3为16%～54%。FeCl2处理时水稻根系SOD、POD和CAT活性分别增加11%～32%、15%～30%和30%～31%,但FeCl3处理没有明显影响。上述结果表明一定浓度铁处理明显增加水稻根表铁浓度和铁吸收;与FeCl3处理相比,FeCl2处理能提高根系抗氧化酶活性,增加水稻的铁吸收和根表铁膜数量。     

水稻不同生育期对硒吸收累积及铁膜的吸附特性

采用盆栽试验方法,研究不同生育期水稻各部位对硒的吸收累积及根表铁膜对水稻吸收积累硒的影响机制。结果表明:水稻营养器官生物量在拔节期积累最快,不同时期营养器官中硒含量不同,根中的硒在拔节期达到最大,根和茎中的硒在灌浆期和成熟期被转运至其他部位。水稻各组织中约50%的硒在拔节期和孕穗期被吸收,小穗吸收总硒的47.22%且是在孕穗期完成的,说明这两个时期对于水稻硒吸收累积非常关键。铁膜中硒占总硒的比例在幼苗期高达73.63%,是同时期茎中硒所占比例的4.87倍。随着生育期的推进,铁膜中硒所占比例显著递减,在成熟期降低至20.02%,同时期茎中硒占总硒的比例为65.42%。这表明,根表铁膜在水稻整个生长周期内通过吸附作用使其表面能够富集一定量的硒,在水稻生育后期,当土壤溶液中硒含量较少时,根表铁膜可能会作为一个硒源,吸附在根表铁膜中的硒重新被水稻所利用,铁膜在水稻硒吸收转运的过程中扮演了"缓冲器"的角色。明确不同生育期根表铁膜对水稻硒累积特性,在生产管理中可在不同生育期采取措施提高稻田硒生物有效性,从而为进一步提高农产品中硒含量提供科学依据。     

水稻根表铁氧化物胶膜对水稻吸收磷的影响

本文采用营养液培养方法研究了根表铁氧化物胶膜对水稻吸收磷的影响。结果表明，水稻报表的铁氧化物胶膜随营养液中Fe2+浓度的增加而增加。铁氧化物胶膜可富集生长介质中的磷，根表铁膜数量越多，富集的磷量也越多。根表铁股可促进水稻对磷的吸收，但这种促进作用的大小依赖于根表铁膜数量。根表铁膜数量为24570mp／kg时，促进作用达到最大，此后随着铁膜数量的增加，水稻吸收磷的数量下降，但仍高于根表没有铁膜的水稻。因此，水稻根表形成的铁氧化物胶膜在一定程度上是一个磷富集库，对水稻吸收磷起促进作用。在此过程中，缺铁条件下水稻根分泌物中的植物铁载体对淀积铁氧化物胶膜的水稻根系吸收磷没有明显的作用。     

不同土壤的还原状况对铁镉形态转化和水稻吸收的影响

采用土壤-蛭石联合培养,以填充蛭石的网袋模拟根际,置于红壤、水稻土、盐土中后淹水栽培水稻13 d.试验结果表明,水稻栽培期问,红壤、水稻土、盐土pH变化范围分别为6.05 ～6.78、6.47 ～7.33、6.42 ～7.44;有机质处理下,除红壤根际pH明显升高外,其余土壤根际和非根际pH均有所下降.各土壤对照根际Eh保持在233 ～ 385 mV;有机质处理使根际Eh下降,同时也导致除盐土外的非根际Eh上升.土壤还原溶解Fe与蛭石吸附Fe的90％以上均米自铁锰氧化物结合态铁(Oxide-Fe)组分,与溶液Eh、pe+ pH均有显著相关性,表明两表面同为Fe的氧化还原反应,但方向相反.水稻根表Fe膜的形成与根际氧化还原状况有关,在对照根际(高Eh)环境下,根表Fe含量随pH升高而降低,在有机质处理根际(低Eh)环境下则随pH升高而升高;在红壤中,根表Fe膜阻碍Fe的吸收,在水稻土和盐土中,根表Fe膜促进Fe吸收.根表Cd含量与根内Cd、地上部Cd有显著正相关;在红壤中,根表Fe膜阻碍了水稻Cd的吸附和吸收;水稻土和盐土中,根表Fe膜促进了水稻Cd的吸附和吸收.     

硒(Ⅳ)预处理下根表铁膜对水稻幼苗吸收和转运汞的影响

采用水培试验的方法研究硒(Se,Ⅳ)预处理下,根表铁膜对水稻幼苗吸收和转运汞(Hg)的影响。将水稻幼苗置于Se0和Se0.5(mg L-1)培养液中培养2周,再用4种不同浓度的Fe2+溶液(0、25、50和100 mg L-1即Fe0、Fe25、Fe50、Fe100)诱导水稻根表形成不同数量的铁膜,随后置于0.3 mg L-1的Hg Cl2培养液中继续培养72 h。结果表明,根表铁膜对水稻幼苗生长无显著影响,但硒可以增加其生物量。碳酸氢钠―柠檬酸三钠―连二亚硫酸钠(DCB)提取液(即根表铁膜)中含铁比例(57.3%~96.2%)显著高于水稻幼苗地上部(1.1%~17.5%)和根部(2.7%~25.9%),水稻幼苗的大部分铁被积累至DCB提取液中。随着根表铁膜数量的增加,根和地上部汞含量均显著降低。在Fe50和Fe100处理中,硒的加入显著减少了地上部和根部的汞含量,也显著降低了汞的分配系数,Se(Ⅳ)预处理能明显提高铁膜固持汞的量。综上所述,Se(Ⅳ)预处理和根表铁膜均能阻碍水稻幼苗对汞的吸收和向地上部的转运,减轻水稻汞胁迫,从而起到保护水稻避免汞毒害的作用。本研究对于提高汞污染区稻米质量和保证粮食安全具有一定的现实意义。     

硅铁施用对水稻生长及磷吸收的影响

为探讨硅铁施用对水稻生长和磷吸收的影响,指导合理施肥、提高磷素利用率,利用水培试验研究了不同浓度铁(0、0.5、1、2 mmol·L~(-1))预处理下施加不同浓度硅(0、1、4 mmol·L~(-1))对水稻生长及磷吸收的影响。结果表明,低浓度的铁预处理对水稻SPAD、株高、根长和地上部干质量无显著影响,而高浓度的铁预处理下,这些指标则显著降低(P0.05)。中低浓度铁处理下施硅在一定程度上增加了水稻株高、根长和地上部干质量,但未达到显著水平(P0.05)。铁预处理显著增加了水稻根表铁膜的厚度及根表铁膜中的磷含量(P0.05),施硅则显著降低了0.5 mmol·L~(-1)和1 mmol·L~(-1)铁预处理的水稻根表铁膜的厚度(P0.05)。铁预处理对水稻根部的磷含量无显著影响,但显著降低了地上部磷的含量(P0.05)。施硅对水稻根和地上部的磷含量无显著影响。研究表明,施铁处理显著诱导了根表铁膜的出现,增加了铁膜中的磷含量并且显著降低了地上部的磷含量;施硅在一定程度上缓解了水稻生长中的铁毒害现象,并且能够改变根表铁膜厚度,减少根冠比,从而影响水稻磷的吸收转运。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝吸收的影响及其机制研究

选用两个水稻品种武运粳7号（耐铝品种）和扬稻6号（铝敏感品种）作为实验材料,利用水培试验,通过长期和短期处理相结合的方式研究了NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响及其作用机制。结果表明,与NH4+-N相比,NO3--N促进了水稻对Al的吸收。而且随着NO3--N浓度的提高,水稻根中Al含量显著增加,随着NH4+-N浓度的提高,水稻根中Al含量显著降低。这些结果表明NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响具有浓度效应。当向Al溶液添加pH缓冲剂后,NH4+-N和NO3--N对根尖Al累积的影响变小,表明NH4+-N和NO3--N处理下溶液pH的变化可能是NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收影响不同的一个原因。     

水稻土中砷的环境化学行为及铁对砷形态影响研究进展

在水淹缺氧环境下,界面微环境中水稻土铁矿物的还原以及根表铁膜的生成是引起砷释放还原和促进砷被吸附的过程,识别铁对砷的作用机制是有效降低水稻对土壤砷吸收的方法。本文综述了水稻土中铁对砷的作用机制的国内外研究现状,并从水稻通气组织、土壤溶液氧化还原电位、铁矿物类型、有机质和阴离子种类等5个方面讨论水稻土中铁对砷的化学行为的影响,并展望了今后的研究方向,以期为水稻土砷污染防治及抑制水稻对砷的吸收提供参考。     

K+高亲和转运系统吸收动力学特征及其受NH4+影响的研究

为探讨钾的高亲和转运系统是否受到铵离子的影响,采用溶液培养方法研究了水稻、大豆两种作物苗期(16d)的K+高亲和转运系统吸收动力学特征及其受吸收液中NH4+的影响。结果表明,NH4+对K+吸收的Vmax的影响在作物种类间有较大的差异,水稻受影响显著小于大豆。NH4+对供试作物K+吸收的Km值影响均很小,说明NH4+对K+吸收速率的影响主要在于影响了细胞膜上K+载体的数量而非影响了载体吸收位点与K+之间的亲和性。     

铵对不同作物根系钾高亲和转运系统的影响

为探讨植物苗期根系高亲和转运系统的K+吸收动力学特征及其是否受吸NH4+的影响,采用溶液培养和添加K+通道抑制剂的方法,对低K+浓度下5种植物在有铵和无铵时的K+吸收动力学特征进行了研究。结果表明,植物根细胞K+高亲和系统的吸钾特征曲线符合Michaelich-Menten方程。不同植物K+高亲和系统的Km值之间差异较小,均在50%以内,说明不同植物的载体与K+间的亲和性差异较小;不同植物K+高亲和系统的Vmax值间差异很大,说明不同植物根细胞膜上的K4+载体数量间差异很大,这是导致不同植物在低钾条件下吸钾能力差异较大的主要原因。铵的存在可以明显降低供试植物在低钾条件下对K+的吸收速率。与无NH4+情况比较,NH4+的存在可使大豆K+吸收的Vmax减少80%;但NH4+对不同载体与K+之间亲和性(Km的影响较小,由NH4+所导致的Km的降低率均在10%以内。可见,对高亲和系统而言,NH4+对K+吸收的影响主要是由于铵竞争细胞膜上的钾载体所造成的。     

增硝营养对不同基因型水稻苗期吸铵和生长的影响

随着水稻节水栽培技术越来越得到广泛的应用与推广以及水稻在淹水条件下根际氧化圈的存在,水稻的硝酸盐营养作用受到更大的关注。利用水培方法研究了4种具代表性的水稻基因型(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)在苗期(2 8d)的铵(NH 4 )吸收动力学特性以及硝(NO-3 )对NH 4 吸收动力学特征和叶片谷氨酰胺合成酶活性(GSA)的影响。结果表明:增NO-3 营养可以增加水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型之间NH 4 吸收速率的差异为:杂交籼稻>常规籼稻>杂交粳稻>常规粳稻;NO-3 的存在促进了水稻对NH 4 的吸收,增加水稻吸收NH 4 的Vmax值(4个品种平均增加31 5 % ) ,而对其Km 值影响不大(4个品种平均增加4 2 6 % ) ,说明NO-3 对NH 4 吸收的影响主要在于影响NH 4 载体的运转速率而非吸收位点与NH 4 之间的亲和性;增NO-3 营养可以增加叶片谷氨酰胺合成酶(GS)的活性,提高水稻同化NH 4 的能力     

缺铁水稻根表铁膜对硒的转运和吸收的影响

Under anaerobic conditions, ferric hydroxide deposits on the surface of rice roots and affects uptake and translocation of certain nutrients. In the present study, rice plants were cultured in Fe-deficient or sufficient solutions and placed in a medium containing selenium （Se） for 2 h. Then, FeSO4 was added at the various concentrations of 0, 10, 40, or 70 mg L-1 to induce varying levels of iron plaque on the root surfaces and subsequent uptake of Se was monitored. The uptake of Se was inhibited by the iron plaque, with the effect proportional to the amount of plaque induced. The activity of cysteine synthase was decreased with increasing amounts of iron plaque on the roots. This may be the important reason for iron plaque inhibition of Se translocation. At each level of iron plaque, Fe-deficient rice had more Se than Fe-sufficient rice. Furthermore, with plaque induced by 20 mg Fe L-1, plants from Fe-deficient media accumulated more Se than those from Fe-sufficient media, as the Se concentration was increased from 10 to 30 or 50 mg L^-1. We found that phytosiderophores, highly effective iron chelating agents, could desorb selenite from ferrihydrite. Root exudates of the Fe-deficient rice, especially phytosiderophores in the exudates, could enhance Se uptake by rice plants with iron plaque.     

缺磷对不同作物根系形态及体内养分含量浓度的影响

采用营养液培养方法,以水稻、 小麦、 玉米和大豆为试验材料,研究了短期缺磷（2周）诱导根表沉积铁氧化物是否为水稻特有的性质,以及缺磷对不同作物根系形态及其吸收钾、 钙、 铁、 锰、 铜、 锌营养元素的影响。结果表明,供磷和缺磷处理并没有影响小麦、 玉米和大豆3种作物根系的颜色,而缺磷处理水稻根表沉积了铁氧化物而呈红（黄）棕色,且铁氧化物不均匀地富集在根细胞壁的孔隙中; 缺磷促进了水稻,小麦,玉米和大豆根系的生长,分别比供磷处理伸长了11%、 11%、 20%和11%（P0.05）。此外,缺磷胁迫下水稻根表铁氧化物增强了钙、 铁、 锰、 铜和锌在根表的富集而成为其进入根系的缓冲层。缺磷处理水稻根中铁浓度明显高于供磷处理（P0.05）,而地上部铁的浓度仅为磷营养正常水稻植株的18%,这说明缺磷诱导的铁氧化物促进了根系对铁的吸收但抑制了铁由根系向地上部的转运。短期缺磷对其他养分在水稻根中和地上部的浓度没有明显影响。对于其他 3 种作物,短期缺磷没有明显影响钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌在其根表富集及在植物体内的浓度。因此,在供试的4 种作物中,由于磷胁迫诱导根表形成铁氧化物是水稻特有的性质,铁氧化物的沉积可促进铁的吸收但抑制了铁向地上部的转运,而短期缺磷并没有影响其他3种作物对钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌养分的吸收和转运。     

Uptake and Accumulation Characteristics of Arsenic and Iron Plaque in Rice at Different Growth Stages

Arsenic (As) uptake by rice plants and its toxicity to human beings have caused worldwide concerns. Investigating the characteristics of As accumulation in rice in relation to root surface iron plaque during the whole growth of rice would provide important information for devising measures to mitigate rice As uptake in As-polluted areas. Uptake and accumulation characteristics of As in rice at different growth stages as well as iron plaque on rice root surfaces were investigated in a pot culture experiment in a greenhouse. The results showed that As concentrations in roots, stems, and leaves increased with rice growth, while As concentration in spikelets decreased with grain development: 53.63% of As content in leaves, 61.51% in spikelets, and 82.09% in stems were found at both the jointing and booting stages, which suggested that the two stages were the key stages of As uptake. Root surface iron plaque at different growth stages was extracted by DCB (dithionite-citrate-bicarbonate). DCB-extractable iron (Fe) and DCB-extractable As were significantly increased with rice growth (P < 0.001), and there was a significant positive correlation between DCB-extractable Fe and As (P < 0.001), indicating that iron plaque was very important to sequester As on rice root surfaces.     

硅缓解水稻根系铁毒害

Silicon (Si) can enhance the resistance of plants to many abiotic stresses. To explore whether Si ameliorates Fe2+ toxicity, a hydroponic experiment was performed to investigate whether and how Si detoxifies Fe2+ toxicity in rice (Oryza sativa L.) roots. Results indicated that rice cultivar Tianyou 998 (TY998) showed greater sensitivity to Fe2+ toxicity than rice cultivar Peizataifeng (PZTF). Treatment with 0.1 mmol L-1 Fe2+ inhibited TY998 root elongation and root biomass significantly. Reddish iron plaque was formed on root surface of both cultivars. TY998 had a higher amount of iron plaque than PZTF. Addition of Si to the solution of Fe treatment decreased the amount of iron plaque on root surface by 17.6% to 37.1% and iron uptake in rice roots by 37.0% to 40.3%, and subsequently restored root elongation triggered by Fe2+ toxicity by 13.5% in the TY998. Compared with Fe treatment, the addition of 1 mmol L-1 Si to the solution of Fe treatment increased xylem sap flow by 19.3% to 24.8% and root-shoot Fe transportation by 45.0% to 78.6%. Furthermore, Si addition to the solution of Fe treatment induced root cell wall to thicken. These results suggested that Si could detoxify Fe2+ toxicity and Si-mediated amelioration of Fe2+ toxicity in rice roots was associated with less iron plaque on root surface and more Fe transportation from roots to shoots.     

水稻根表铁膜形成机制及其生态环境效应

许多水生植物的根系表面及其根际微环境都具有形成铁膜的能力,根表铁膜是植物适应水生环境的重要机制。本文叙述了水稻根表铁膜的形成条件、化学组成与空间分布,分析了根表铁膜形成的生理与分子机理。探讨了根系氧化酶、氧化性物质、根系泌氧能力、根际氧化性微生物活性及相关基因在铁膜形成过程中的作用; 在此基础上,进一步分析了水稻根表铁膜的营养效应和阻止重金属离子对根系的毒害效应。最后就根表铁膜的研究方法与调节机制进行了展望。     

磷饥饿诱导水稻根表铁膜形成机理初探

采用溶液培养的方法,初步探索了磷饥饿诱导水稻根表铁膜形成的机理。磷饥饿24h后水稻的根表出现了明显的红棕色物质的沉积,扫描电镜的能谱分析结果显示,红棕色物质是铁的氧化物。针对这一现象,首先研究了没有水稻生长的正常磷营养液和缺磷营养液的变化,结果表明二者之间全波长的扫描图谱没有出现差异。采用酸碱混合指示剂的琼脂染色方法,观察了水稻根系表面及根际pH值的变化情况,并分别测定了正常磷营养（P）和缺磷（P0）2种条件下水稻的根系活力。结果看出,缺磷时水稻根系活力高于磷营养正常的处理,尤其是基因型Jin23A,其P和P0处理间根系活力差异极显著。水稻根表三价铁的浓度高于二价铁,并且缺磷根系表面三价铁和二价铁浓度均明显高于供磷处理;缺磷处理水稻根质外体沉积的铁浓度也明显高于供磷处理。因此,初步确定磷饥饿诱导水稻根表铁膜形成是生物学基础上的化学反应过程。     

不同水稻品种对铵态氮和硝态氮吸收特性的研究

采用水培方法研究了不同形态氮素对武育粳 3号 (常规粳稻 )和扬稻 6号 (常规籼稻 )生长的影响及其水稻苗期对NH 4 N和NO-3 N的吸收动力学特征。结果表明 :不同形态氮素对水稻生长影响差异显著 ,铵硝混合营养下水稻的生长最优 ;扬稻 6号比武育粳 3号具有更强的氮素吸收能力 ;不论武育粳 3号或是扬稻 6号 ,单一氮源时NO-3 的Km 值均大于NH 4 ,说明水稻对NH 4 的亲和力大于NO-3 ,武育粳 3号对NH 4 的最大吸收速率小于NO-3 ,而扬稻 6号则极为接近 ;NH 4 的存在均显著降低两个水稻品种对NO-3的吸收速率 ,武育粳 3号和扬稻 6号的NO-3 的Vmax分别比单一硝营养减小 1/ 2和 2 / 3,NO-3 的存在不影响武育粳 3号对NH 4 的吸收速率 ,但使扬稻 6号对NH 4 的吸收速率减小