鋅和銅對(duì)鎘脅迫下水稻幼苗生長及植物螯合肽合成的影響研究.pdf

1、水稻是我國主要的糧食作物，對(duì)鎘的吸收能力較強(qiáng)，稻米中的Cd可通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康，水稻 Cd污染已經(jīng)對(duì)我國的農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)和人體健康構(gòu)成了潛在的威脅。目前如何緩解水稻中重金屬Cd污染的毒害，減少Cd在水稻中的積累成為亟待解決的問題。植物螯合肽(PCs)的合成是植物對(duì)脅迫的一種適應(yīng)性反應(yīng)，能夠緩解重金屬的毒害。利用植物螯合肽緩解重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)成為國際上環(huán)境治理的研究熱點(diǎn)。鋅(Zn)與 Cd位于元素周期表中同一主族，化

2、學(xué)性質(zhì)相似；銅(Cu)是植物生長發(fā)育過程中必需的營養(yǎng)元素，在植物的生長發(fā)育及抗逆中發(fā)揮著重要的作用。Cd與Zn、Cd與Cu元素之間存在著相互作用，相互影響著對(duì)方功能發(fā)揮，能否利用Cd與二者的交互作用促進(jìn)植物螯合肽的產(chǎn)生從而緩解Cd對(duì)水稻的毒害作用及其作用機(jī)制還不清楚。
　　本文以水稻品種9311為試驗(yàn)材料，采用水培試驗(yàn)，探討Zn/Cd、Cu/Cd比例對(duì)水稻幼苗生物量、根長、重金屬含量、PCs含量的影響，為水稻 Zn/Cd、Cu/C

3、d競(jìng)爭(zhēng)吸收機(jī)理以及能否運(yùn)用鋅銅產(chǎn)生植物螯合肽緩解水稻重金屬毒害提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、利用液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜，通過對(duì)質(zhì)譜條件，色譜條件中色譜柱、流動(dòng)相的組成以及樣品前處理過程中的凈化步驟進(jìn)行探究，建立植物螯合肽的檢測(cè)方法。最終采用流動(dòng)相組成為0.1％甲酸水溶液和乙腈溶液；采用聚合物柱克服了傳統(tǒng)硅膠柱分析水稻樣品基質(zhì)時(shí)柱效下降的難題，采用混合型陰離子交換柱去除了基質(zhì)干擾，提取試劑為10%的甲酸和10%乙腈溶液。建立

4、了靈敏度高、穩(wěn)定性好的植物螯合肽檢測(cè)方法，此方法成功運(yùn)用到分析三種不同濃度的 Cd處理的水稻樣品上，研究為評(píng)價(jià)水稻中植物螯合肽對(duì)重金屬 Cd的積累和解毒作用研究提供一種新的方法和依據(jù)。
　　2、2015年采用9311水稻品種進(jìn)行水培試驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行Cd、Zn、Cu單金屬以及復(fù)合金屬處理，研究了Zn、Cu對(duì)低濃度Cd和高濃度Cd脅迫處理下的水稻幼苗生長情況的影響。試驗(yàn)表明重金屬Cd2+嚴(yán)重影響水稻幼苗的正常生長，降低水稻幼苗干重。Zn

5、處理對(duì)Cd降低干重有緩解作用。無論何種濃度的Cd處理，Zn的添加使水稻地上部和根部的干重均表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，其中尤其以10μmol/L的Zn添加效果最好，根系干重明顯高于單獨(dú)Cd處理，為單獨(dú)Cd處理的1.1倍。在根長方面，在Cd脅迫下，隨著Zn水平的增加，水稻根長先升高后下降，但比單獨(dú)Cd脅迫下的水稻根長要長。1μmol/LCu對(duì)低濃度的 Cd脅迫有緩解作用，促進(jìn)了水稻幼苗根部和地上部的生物量，降低了水稻根部和地上部Cd的含量，促進(jìn)

6、了根的生長；Cu對(duì)過高濃度的Cd不起緩解作用，隨著濃度的增大對(duì)水稻的生長有明顯的抑制作用。
　　3、2015年采用9311水稻品種進(jìn)行水培試驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行Cd、Zn、Cu單金屬以及復(fù)合金屬處理，測(cè)定水稻幼苗體內(nèi)的植物螯合肽的種類及含量。本試驗(yàn)表明，Cd水平的提升能增大水稻根部植物螯合肽的生成量。與單獨(dú)Cd處理相比，Zn的添加降低了水稻根部PCs含量，并隨Zn添加濃度的增加降低作用更顯著。低濃度Cd處理下，Zn的添加利于GSH的合成；

7、高濃度Cd處理下，GSH含量隨Zn添加濃度的增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)Zn濃度為10μmol/L時(shí)，GSH含量達(dá)到最大值。無論哪種濃度的 Cd處理，Cu2+的添加使得水稻根部植物螯合肽的含量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，其中10μmol/L的Cu2+時(shí)水稻根部中PCs含量達(dá)到最大值。低濃度Cd處理下，水稻地上部和根部中GSH含量隨著Cu添加濃度的增大而逐漸降低。在高濃度Cd脅迫下，隨著Cu添加濃度的增大，地上部和根部 GSH逐漸增大。數(shù)據(jù)表