鎘砷在水稻體內(nèi)的積累及其調(diào)控.pdf

1、近年來，土壤污染成為全球性的環(huán)境問題，重金屬的復(fù)合污染問題已經(jīng)引起國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。水稻是中國乃至全亞洲國家的主要糧食作物，Cd、As又易于在水稻籽粒中積累，然而，對重金屬在水稻體內(nèi)吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)理及元素間的相互作用仍存在較多的爭議。本研究綜合土培、水培和砂培等培養(yǎng)條件，以水稻為試驗(yàn)材料，較為系統(tǒng)的研究了在不同培養(yǎng)條件下Cd、As脅迫對水稻生長的影響、Cd、As在水稻體內(nèi)的相互作用及吸收分配，通過添加硅、鈣肥來減少Cd、As向水稻地上

2、部特別是籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)，結(jié)合透射電鏡觀察Cd、As脅迫下水稻根部細(xì)胞的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和重金屬沉積情況，探索影響Cd、As向水稻地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的生物學(xué)機(jī)制。主要研究結(jié)果如下： 1.經(jīng)Cd、As單一及復(fù)合污染處理后，水稻生長受到嚴(yán)重的影響，在As濃度為4 mg·L-1，Cd濃度為0.5 mg·L-1時(shí)，苗期水稻根的生物量為對照的51.7％；莖葉的生物量為對照的42.6％。而且4 mg·L-1As的單一和復(fù)合處理對株高、穗長、千粒重、每穗實(shí)粒數(shù)

3、和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的影響也極為顯著(P<0.01)。Cd、As之間存在拮抗作用，As減少了水稻對Cd的吸收。隨著As濃度的增加，植株的根部、莖葉、糙米和谷殼中的Cd含量呈降低趨勢。 2.增加營養(yǎng)液中的亞鐵離子濃度緩解了4 mg·L-1水平的As處理對水稻莖葉生長的抑制。與單一Cd、As污染相比，在Cd、As復(fù)合污染條件下，增加水稻根表鐵的富集，與0 mg·L-1Fe2+水平相比，50 mg·L-1水平的莖葉干物重提高了19.4％。

4、Fe2+減少了水稻對Cd的吸收，在50 mg·L-1Fe2+水平時(shí)，莖葉中的Cd濃度為0 mg·L-1 Fe2+水平的16.7％。同時(shí)，F(xiàn)e2+減少了水稻對As的吸收，在30 mg·L-1Fe2+和50 mg·L-1 Fe2+水平時(shí)莖葉的As含量分別為0 mg·L-1 Fe2+水平的59.2％和52.2％。 3.比較淹水、飽和含水量、75％飽和含水量三種不同水分處理對Cd、As交互下水稻莖葉和根部Cd、As含量影響發(fā)現(xiàn)，在淹水時(shí)

5、水稻各部位的Cd、As含量較低。 4.Cd、As單一脅迫顯著影響了水稻在紅壤上的生長發(fā)育，降低了水稻的生物量，而Cd與As共同作用時(shí)則表現(xiàn)為拮抗作用，與單一Cd、As處理相比，復(fù)合處理的水稻葉片SOD和POD酶活性升高，GSH和ASA含量也顯著增加，在水稻成熟期，汕優(yōu)63和武育粳3兩個(gè)水稻品種的稻谷產(chǎn)量都增加，同時(shí)，復(fù)合污染處理顯著降低了水稻莖葉和籽粒對Cd、As的富集，莖葉處理之間差異顯著。 5.紅壤中添加了碳酸鈣和硅

6、酸鈉以后，促進(jìn)了苗期水稻的生長，尤其在處理后20天和40天時(shí)生物量增加顯著，而且水稻根部和地上部對Cd、As的吸收減少。同時(shí)，碳酸鈣和硅酸鈉處理增加了兩個(gè)水稻品種的株高、穗長、每穗的實(shí)粒數(shù)和千粒重，但高量的碳酸鈣和硅酸鈉減少了兩個(gè)水稻品種的有效分蘗數(shù)，不利于水稻的干物質(zhì)積累。添加碳酸鈣和硅酸鈉處理顯著降低了兩個(gè)水稻品種莖葉、根、糙米和谷殼的Cd含量(P<0.05)，同時(shí)，各部分的As含量也呈降低趨勢，且隨著添加量的增加，降低幅度顯著。

7、 6.水稻幼苗加硅處理增加了Cd、As脅迫下水稻根部SOD、POD和PPO三種酶的活性，在50μM As處理水平下，加硅處理水稻根的SOD、POD和PPO的活性分別比不加硅處理增加了60.7％、49.8％和19.2％；在100μM As處理水平分別提高了21.9、21.8％和22.6％。水稻加硅緩解了Cd、As脅迫對光合作用產(chǎn)生的抑制，減少了Cd、As脅迫造成的根細(xì)胞的細(xì)胞死亡程度，緩解了Cd、As脅迫造成細(xì)胞器的損傷。在Cd、A