水稻是我国最主要的粮食作物,保障稻米的安全尤为重要,而重金属砷(As)污染是目前稻米中存在的主要质量安全问题。由于不同砷形态的毒性存在较大的差异,评价稻米中砷的安全限量不仅要考察总砷和无机砷的含量,还要综合考虑稻米中也具有一定毒性的有机砷形态含量。近几年来,针对水稻中砷形态吸收、代谢规律的研究工作越来越多,并取得了一定的成果。但其研究多集中在水稻成熟的籽粒中或针对幼苗中As的积累研究,有关水稻籽粒形成过程中砷的积累规律及不同砷形态胁迫下水稻中巯基化合物的分析研究,国内外报道较少。本文以日本晴、93-11两个典型的水稻品种为实验材料,对不同砷形态处理下水稻籽粒形成时期,籽粒中砷形态的含量及积累规律进行分析,结合对不同砷形态胁迫下水稻中巯基化合物的分析鉴定,进而探讨水稻中As的耐性机制。研究结果如下:1.建立了稻米中砷酸根[As(V)]、亚砷酸根[As(III)]、砷甜菜碱(As B)、一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)等5种As形态的检测方法。采用0.3 mol/L的硝酸水溶液于石墨消解仪中95℃下消解1.5 h,利用阴离子交换色谱柱Ion Pac AS19分离,结合ICP-MS的高灵敏度进行检测,该方法便捷、灵敏度高、耐用性强,解决了目前对稻米中5种As形态提取效率低、各形态间易转化的难题。2.籽粒形成时期,As(III)和As(V)的处理下,籽粒中的砷形态都是以As(III)为主,而DMA处理下,籽粒中的DMA积累量占总砷的90%。在DMA、As(III)和As(V)的混合砷形态处理下,籽粒中DMA的积累量显著高于其他形态,且其积累与处理时间显著正相关。显然,与无机砷相比DMA更容易积累在籽粒中。总体上来看As在水稻植株空间上的分配规律表现为:根>茎、叶>壳>籽粒,根是滞留亚砷酸的主要部位。3.木质部和韧皮部伤流中As的形态基本取决于供应的As形态,在同浓度的混合砷形态处理下,两个品种的木质部和韧皮部伤流中砷的含量表现为:DMA>As(III)>As(V),其中DMA的含量占总砷含量的48%~65%。从各组织到籽粒中,As(III)和As(V)的转移系数都小于1,而DMA都大于1。此外,在各砷形态同浓度的处理下,相比水稻的其他器官,剑叶对DMA、As(III)和As(V)的积累量相差不大,但是DMA从剑叶到籽粒的转移系数显著大于无机砷。因此,水稻可以通过韧皮部将DMA高效的卸载到籽粒中。4.水稻幼苗在As(III)和DMA的胁迫下,根和叶中都有GSH、PC2、PC3和PC4的产生。在低浓度的砷处理下,根中产生的GSH要低于叶,随着处理浓度的增加,其含量先下降再线性增加。As(III)处理下,水稻根系中PC2、PC3和PC4的含量与处理浓度呈显著正相关,尤其是PC2的含量与其他处理浓度产生的PCs有极显著差异。2种不同类型的砷形态处理的叶中以及DMA处理的根系中,PC2、PC3和PC4与As处理浓度的相关性较弱。