鋅鐵脅迫對(duì)水稻生長的影響及籽粒累積鋅鐵差異的研究.pdf

1、水稻是我國主要的糧食作物，鋅和鐵不僅對(duì)水稻的生長發(fā)育具有重要作用，水稻籽粒中鋅鐵含量的高低對(duì)改善國民微量營養(yǎng)元素缺乏也不容忽視。本研究一方面以水稻推廣品種兩優(yōu)培九為實(shí)驗(yàn)材料，通過營養(yǎng)液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)分別對(duì)其進(jìn)行長期和短期缺乏鋅鐵處理，分析水稻生長發(fā)育、養(yǎng)分含量及相關(guān)生理生化指標(biāo)，以此研究水稻響應(yīng)鋅鐵缺乏的變化規(guī)律以及鋅鐵之間的互作效應(yīng);另一方面對(duì)98份水稻品種進(jìn)行籽粒鋅鐵高、低累積品種的篩選與鑒定，以此為研究材料，分析比較其養(yǎng)分吸收、運(yùn)輸以及

2、向籽粒轉(zhuǎn)移的差異，進(jìn)而探尋水稻籽粒富集鋅鐵的關(guān)鍵因子。獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　通過不同程度的缺鋅處理，分析兩優(yōu)培九的生長表型、礦質(zhì)養(yǎng)分含量和生理指標(biāo)，結(jié)果如下:(1)短期缺鋅處理下，與正常處理相比，水稻生長無明顯變化;根中鋅含量先增加后降低，其中在處理3d時(shí)鋅含量是正常處理的兩倍，而到了14 d又顯著低于正常水平。同時(shí)，根系對(duì)磷的吸收也受到明顯的抑制，但對(duì)氮和鉀的吸收并無顯著影響。(2)長期缺鋅處理下，植株下部葉片顏色變深、

3、枯黃，植株生長矮小，生物量顯著下降;根和地上部鋅含量顯著降低，分別下降了38％和55％。同時(shí)，缺鋅使地上部氮含量顯著增加，而恢復(fù)供鋅后氮含量逐漸恢復(fù)到正常水平;恢復(fù)供鋅使根和地上部磷含量、根鉀含量顯著增加，但對(duì)地上部鉀含量無顯著影響。長期缺鋅處理下，根、葉鞘和葉片中抗氧化酶SOD活性均顯著降低，恢復(fù)供鋅后POD活性在根中顯著降低，而在葉鞘中顯著增加，葉鞘中CAT活性顯著增加。劍葉葉綠素含量因長期缺鋅而受到影響，與對(duì)照相比，葉綠素a+b增

4、加了40％，而葉綠素a/b卻下降了5/6。(3)全生育期低鋅處理下，與正常鋅處理相比，根和地上部干重均顯著降低，在成熟期差異達(dá)到最大，生物量分別下降了21％和54％;從而導(dǎo)致在各生育期各別部位鋅的含量有不同程度的增加。同時(shí)，低鋅處理能夠影響氮、磷和鉀在植株各器官中的分配比例。低鋅會(huì)抑制氮和磷向穗中運(yùn)輸，將更多的氮分配到莖和葉鞘中，而將磷分配到葉片中;但是，低鋅能夠促進(jìn)根對(duì)鉀的吸收，并將鉀分配到根和新葉中。
　　通過不同程度的缺鐵處

5、理，分析兩優(yōu)培九的生長表型、礦質(zhì)養(yǎng)分含量和生理指標(biāo)，結(jié)果如下:(1)短期缺鐵處理下，與正常處理相比，植株生長無明顯變化;根中鐵含量顯著降低，而氮含量顯著增加，恢復(fù)供鐵后均逐漸恢復(fù)到正常水平;但是根和地上部磷和鉀的含量沒有顯著變化。(2)長期缺鐵處理下，根尖數(shù)顯著減少，根總表面積、總根長和根系總體積則顯著增加，劍葉面積增加;恢復(fù)供鐵14天后，地上部生物量顯著降低，植株生長受到抑制。與正常鐵處理相比，根和地上部的鐵含量極顯著降低，分別下降了

6、81％和87％。同時(shí)，長期缺鐵使植株對(duì)磷的吸收明顯受到抑制，但是對(duì)根和地上部氮與鉀的含量無顯著影響。長期缺鐵時(shí)，根和葉片抗氧化酶SOD活性均顯著降低，根、葉鞘和葉片POD活性均無顯著變化，葉鞘中CAT活性顯著降低，恢復(fù)供鐵后各部位SOD活性逐漸增加并恢復(fù)到正常水平，葉鞘中POD活性顯著增加后恢復(fù)正常水平，根和葉鞘中CAT活性顯著增加，最后恢復(fù)正常水平;劍葉中類胡蘿卜素和葉綠素含量顯著降低。(3)全生育期低鐵處理下，與正常鐵處理相比，劍葉

7、面積顯著增加，成熟期有效分蘗數(shù)、根和地上部干重均顯著降低。各生育期各部位鐵含量均有不同程度的降低，降低程度為穗＞穗軸＞葉鞘＞新葉＞莖＞老葉。同時(shí)，低鐵處理能夠影響氮、磷、鉀在植株中的分配。低鐵會(huì)抑制氮和磷向穗中運(yùn)輸，而將更多的氮分配到根中，將磷分配到葉鞘中;但是，低鐵能夠促進(jìn)根系對(duì)鉀的吸收，并將鉀積累到根和莖中。
　　對(duì)兩優(yōu)培九進(jìn)行缺鋅和缺鐵的交互處理，分析其鋅鐵互作效應(yīng)，結(jié)果如下:(1)短期缺鋅處理下，根對(duì)鐵的吸收明顯受到抑制，

8、但隨缺鋅時(shí)間的延長其抑制程度逐漸減弱;地上部鐵含量則無顯著變化。長期缺鋅處理下，與對(duì)照相比，根和地上部鐵含量無顯著變化，恢復(fù)供鋅能夠促進(jìn)根系對(duì)鐵的吸收，增加程度達(dá)到40％。全生育期低鋅處理下，老葉和莖中鐵的含量均有不同程度的增加，而穗和穗軸中鐵含量則顯著降低。(2)短期缺鐵處理能夠促進(jìn)根系對(duì)鋅的吸收，差異最大時(shí)高出正常水平的33％;恢復(fù)供鐵后，根系對(duì)鋅的吸收逐漸恢復(fù)正常，地上部對(duì)鋅產(chǎn)生過量累積。長期缺鐵處理下，根對(duì)鋅吸收的變化最大，各時(shí)

9、間點(diǎn)根中鋅含量均顯著高于對(duì)照處理。全生育期低鐵處理使地上部老葉、新葉、葉鞘和穗軸中的鋅含量增加，增加程度在各時(shí)期有所不同，其影響程度總體表現(xiàn)為穗軸＞老葉＞新葉＞葉鞘。與正常鐵處理相比，在生殖生長時(shí)期穗中鋅含量顯著低于正常水平。(3)短期缺鋅缺鐵處理下，根和地上部的鐵含量均顯著低于對(duì)照處理;而水稻植株對(duì)鋅的吸收則先增高后降低，恢復(fù)供鋅鐵后對(duì)鋅過量吸收。長期缺鋅鐵處理下，與對(duì)照相比，根和地上部鋅和鐵的含量均顯著降低;恢復(fù)供鋅鐵后鐵含量逐漸恢

10、復(fù)到正常水平，而根和地上部的鋅含量在第9天高于正常處理的40％。
　　通過分析不同水稻品種穎殼和糙米中鋅與鐵的含量發(fā)現(xiàn):不同品種間穎殼和糙米中鋅與鐵的含量存在豐富的遺傳變異，一般而言，糙米中的鋅含量高于穎殼，糙米中的鐵含量低于穎殼。其中，穎殼中鋅含量最高和最低之間相差46 mg/kg，糙米中鋅含量最高和最低之間相差27 mg/kg，穎殼中鐵含量最高和最低之間相差160mg/kg，糙米中鐵含量最高和最低之間相差47 mg/kg。穎殼

11、和糙米中鋅與鐵的含量具有明顯的正相關(guān)關(guān)系。比如，珍珠矮和宜香1577穎殼中鋅和鐵的含量均較低，02428糙米中鋅和鐵的含量均較低，兩優(yōu)培九穎殼和糙米中鋅與鐵的含量均較高。通過比較分析穎殼和糙米中鋅高、低累積品種中鋅在各組織器官中的分配比例發(fā)現(xiàn)，在孕穗期，鋅高積累品種中鋅在穗中的分配比例較高;而在成熟期，鋅在莖中的分配比例降低。說明，在孕穗期穗對(duì)鋅的積累以及在成熟期鋅從莖向穗的轉(zhuǎn)運(yùn)能力是水稻籽粒鋅高累積的主要原因。通過比較分析穎殼和糙米中