镉(Cd)被认为是一种高毒性的重金属元素。土壤镉污染增加植物对镉的积累,尤其是积累在食用部位的镉会经过食物链威胁人体健康。硒(Se)是动物和人体必需的微量营养元素。适量硒不仅能提高作物产量和改善品质,还能够缓解重金属诱导的氧化损伤并减少重金属在植株中的累积。根是直接接触土壤镉污染物的首要器官,植物对镉的积累和转运与根部吸收密切相关。基于Se能减少植株中镉的积累,据此推测硒能够调控镉胁迫下的根部生长。本研究拟明确硒对镉胁迫下油菜生长的影响,以油菜根部生长变化调控镉吸收、分布为主线,分析硒-镉相互作用对根系镉吸收、转运的影响机制。获得的主要结果有:(1)外源硒处理改善了镉胁迫下苗期油菜的生长。与不加镉的处理相比,硒对苗期油菜生物量的调控效果在5μmol/L Cd水平下比在1μmol/L Cd水平下更加明显。试验结果表明,硒有助于增强油菜的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,以及增加叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,有利于维持光合特性的稳定。在1μmol/L Cd水平下,Se处理后油菜的地上部和根部镉含量均没有明显差异。在5μmol/L Cd水平下,0.1和1μmol/L Se处理后,油菜品种L338的地上部镉含量分别降低了4.02%和21.06%,根部镉含量分别显著降低了20.18%和24.77%;油菜品种L351的地上部镉含量分别降低了4.28%和12.41%,根部镉含量分别降低了4.79%和27.28%。光合作用的增强和镉含量的降低有利于维持镉胁迫下植株生长的相对稳定。(2)硒有利于维持镉胁迫下油菜根部的生长和形态。镉胁迫对油菜根系生长造成了不可逆的损伤。在5μmol/L Cd胁迫下,经过硒处理后苗期油菜的根表面积、根平均直径、根体积略有增加,而根尖数则下降。从油菜幼苗的根尖组织化学染色的颜色深浅可以看出,1μmol/L Se减轻了镉胁迫(1和5μmol/L Cd)诱导的根尖的质膜损伤和超氧离子累积。这些结果表明硒对根系生长和形态的影响可能涉及硒对根部镉吸收的调控。(3)5μmol/L Cd胁迫下,硒改变了油菜根部镉的化学形态和亚细胞分布,增加了细胞壁多糖组分的含量,有利于镉在根部的固定。在5μmol/L Cd水平下,0.1和1μmol/L Se处理后,油菜品种L338的可溶组分镉含量分别降低了1.00%和6.94%,细胞壁镉含量分别增加了29.01%和10.29%;油菜品种L351的可溶组分镉含量分别降低了11.09%和18.39%,细胞壁镉含量分别增加了0.40%和15.86%。外源硒影响了油菜根部不同化学形态的镉的含量。此外,外源硒增加了油菜根部细胞壁中果胶和半纤维素2的含量,这与根细胞壁中Cd含量的增加一致。根据以上结果推测,Se对果胶和半纤维素含量的增加可能对增强Cd与根细胞壁的结合具有重要作用,从而影响细胞内Cd的分布。(4)硒调控了油菜根部镉吸收和转运相关基因的表达。在1和5μmol/L Cd水平下,1μmol/L Se处理明显降低了镉吸收基因BnIRT1;7和BnIRT1;8以及镉转运基因BnHMA4;3在油菜根部的表达。在5μmol/L Cd水平下,1μmol/L Se处理明显降低了BnHMA2;1在油菜根部的表达。这表明Se可能参与调控了油菜根部与Cd吸收和转运相关的基因的表达。(5)土施硒可以降低油菜籽粒中镉的积累。在镉污染土壤上,土施硒对两个不同品种油菜的植株干物质累积量的影响不是特别大,根、茎秆、角果皮的镉含量因为硒镉处理水平和植株部位的不同而规律不一,但是本试验中土施Se的剂量水平显示出降低油菜籽粒中Cd累积的潜力。在0.5 mg/kg土壤Cd污染水平下,土施1和5mg/kg Se后,油菜品种L338的籽粒镉含量分别降低了42.11%和68.42%,油菜品种L351的籽粒镉含量分别降低了20%和20%。在5 mg/kg土壤Cd污染水平下,土施0.1、1和5 mg/kg Se后,两种油菜的籽粒镉含量均明显下降,降幅在11.94%到26.87%。这可能为探索减少镉污染地区油菜的籽粒Cd积累的有效措施提供一定的依据。