硅在緩解水稻幼苗銅毒性及水稻根銻毒性的機制研究.pdf

1、銅是一種植物生長所必須的微量元素，但是其在環(huán)境中濃度超過一定閾值就會抑制植物的生長和發(fā)育。與銅不同，銻是一種植物非必須的元素，但植物能從土壤中吸收銻，使植物體內(nèi)積累高濃度的銻。銻和銅能通過食物鏈進入人體內(nèi)而危害人類健康。水稻是我國主要的糧食作物，也是一種典型的喜硅植物。硅對水稻健康的生長和發(fā)育十分有益，并且能提高水稻對重金屬的耐受能力。本文研究結(jié)論如下:
　　1.通過水培實驗研究不同銅處理水平下對水稻幼苗生長、元素吸收、抗氧化系統(tǒng)

2、，亞細(xì)胞分布的影響。結(jié)果表明:隨著銅濃度的升高，水稻生長受到不同程度的抑制;水稻的莖和葉中銅的濃度隨溶液中銅處理濃度增加而增加，但水稻根系中銅含量變化與外源銅濃度無顯著相關(guān)性;水稻根中過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性只有在80μM銅處理濃度下高于對照，而水稻葉中CAT和SOD活性與銅處理濃度無顯著相關(guān)性;與對照相比，銅處理下水稻根和葉中的MDA含量顯著增加;水稻根中銅在重金屬解毒組分(微粒體和熱穩(wěn)定部分)的亞細(xì)胞分布

3、比例隨暴露液中銅濃度增加而降低，而在重金屬敏感組分(細(xì)胞器和熱變形部分)的亞細(xì)胞分布比例隨暴露液中銅濃度增加而增加。
　　2.通過水培實驗研究硅作用下銅對水稻幼苗生理特性影響。結(jié)果表明:在加硅(0.6mM，1.5mM)處理下，對低濃度銅水平處理下的水稻生長有明顯的緩解作用，但高濃度處理下作用不明顯;在銅處理為5μ M時，硅能降低水稻莖和葉中銅的濃度，其他處理濃度則沒有很大的影響;硅還能降低銅由地下部分向地上部分的轉(zhuǎn)移;20μM銅處

4、理下，硅使水稻根中CAT和葉中的SOD含量升高，同時使水稻莖中重金屬解毒部分銅相對含量高于對照，而水稻葉中重金屬敏感部分銅相對含量降低。
　　3.通過水稻根暴露于不同濃度銻的處理液中72h后的根伸長急性毒性試驗，開展了銻對根伸長，抗氧化系統(tǒng)及銻的亞細(xì)胞分布的影響研究。結(jié)果表明:三價銻(Sb(Ⅲ))對水稻根的毒性要高于五價銻(Sb(Ⅴ))，Sb(Ⅲ)處理下水稻根中銻濃度高于Sb(Ⅴ)處理;Sb(Ⅲ)處理下，SOD和CAT的活性與對照

5、相比均是下降的，而Sb(Ⅴ)處理下，水稻根中CAT活性與對照相比無明顯差異，SOD活性是下降的。Sb(Ⅲ)處理下，銻主要分布在熱穩(wěn)定部分和微粒體中，而Sb(Ⅴ)處理下，銻主要分布在細(xì)胞器和熱敏感部分。在Sb(Ⅲ)處理下，隨著銻的濃度的升高，水稻根中金屬敏感部分銻的相對含量升高;對于Sb(Ⅲ)處理，隨著銻的處理濃度升高，水稻重金屬敏感部分銻的相對含量升高而重金屬解毒部分銻的相對含量下降。
　　4.通過硅作用下72h銻處理對水稻根伸長

6、的影響，研究硅作用下銻對水稻根生長影響，抗氧化系統(tǒng)及銻的亞細(xì)胞分布的影響。結(jié)果表明:添加硅后，與對照相比，會使銻(Ⅲ，Ⅴ)的EC50升高，水稻根中銻濃度下降，表明硅能降低了銻對水稻根的毒性;無論銻(Ⅲ，Ⅴ)是低濃度還是高濃度，硅能使水稻根中CAT和SOD的活性升高，硅對三價銻處理(無論高濃度還是低濃度)的亞細(xì)胞分布無影響。在低濃度五價銻處理時，加入硅后增加了重金屬敏感部分的銻百分比，而高濃度五價銻(97μ M Sb)處理時，加入硅后，重

7、金屬敏感部分的銻百分比下降，而重金屬解毒部分的銻百分比升高。
　　5.研究水稻離體根系對銻(Ⅲ，Ⅴ)吸收動力學(xué)及硅對水稻根吸收銻的影響，發(fā)現(xiàn)通過Michaelis-Menten方程可以很好的擬合吸收過程，從擬合獲得的離子的吸收動力學(xué)參數(shù)可以看出，三價銻的Vmax要大于五價銻的Vmax，三價銻的Km小于五價銻的Km，由此可以看出，水稻根對三價銻的吸收要高于五價銻。添加硅后，三價銻處理下的Vmax升高，而Km下降，而對于五價銻，在加入