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镉(Cadmium,Cd)是毒性最强的重金属之一,危害极其严重,土壤中过量的Cd会抑制植物正常的生长发育,Cd在可食部分的残留还会通过食物链进入到人体中对人的身体健康造成极大危害。我国各地均存在着不同程度的Cd污染问题,镉污染土壤的面积已达2×105 km2,占总耕地面积的1/6。小麦(Triticum aestivum L.)是世界上最重要的谷物农作物之一,在全球范围内是仅次于玉米和水稻的第三大谷物作物,其种植面积约2.18亿公顷,在饮食摄入量方面排名第二。通过喷施阻隔剂是减少小麦Cd积累的重要措施。本研究采用盆栽和大田相结合的方法筛选出三种有效降低小麦籽实中Cd含量的试剂,并研究了其单独喷施和复合喷施对Cd在小麦各部位转运积累、小麦品质和其他元素含量的影响,最后通过水培实验研究其在小麦中Cd阻隔机理。主要研究结果如下:1、生长在Cd污染土壤中的小麦其籽实中积累大量的Cd,23种喷施处理下能同时显著降低盆栽和大田中小麦籽实中Cd含量的有甘露糖、硫酸镁和硫酸锰,在盆栽中分别降低了小麦籽实中25.6%、25.0%、26.2%;在大田中分别降低了小麦籽实中21.4%、24.8%和 19.8%。2、进行复配喷施后发现,盆栽中甘露糖+硫酸镁、甘露糖+硫酸镁喷施处理下小麦籽实中Cd分别下降了 42.3%和43.6%,其降低率都高于单独处理。在大田中甘露糖+硫酸镁、甘露糖+硫酸镁复合喷施处理下分别降低24.3%和1 8.4%。3、将甘露糖+硫酸镁、甘露糖+硫酸锰分别在抽穗期、孕穗期和灌浆期喷施后发现,不同时期喷施处理对小麦籽实中Cd的降低是有差异的,且两种复合喷施试剂在不同生育时期的降Cd效果较为一致,依次为:灌浆期>孕穗期>抽穗期。4、单独喷施处理和复合喷施处理都能不同程度的减少TFroot-stem、TFstem-leaf、TFleaf-grain、BCFstems、BCFleaves和BCFgrain值都出现不同程度的下降,所有处理下TFleaf-grain都显著性降低。甘露糖、甘露糖+硫酸镁和甘露糖+硫酸锰处理能不同程度增加BCFroot,其中单独喷施甘露糖处理下增加达到了显著,说明甘露糖喷施能增加Cd在小麦地下部分积累。5、单独喷施甘露糖、硫酸镁、硫酸锰和复合喷施甘露糖+硫酸镁、甘露糖+硫酸锰都能增加盆栽和大田中小麦的千粒重,其中硫酸锰处理增加幅度最大。所有处理下盆栽和大田中小麦的面筋值、粗蛋白含量虽都有增加。通过盆栽和大田实验的结果发现甘露糖(Mannose)作为一种喷施阻隔剂可以有效降低小麦籽实中Cd含量。且相比较于硫酸镁和硫酸锰,前人研究关注较少,目前有关甘露糖降低小麦Cd含量的具体机理尚不清楚。随后在水培条件下,以普通小麦“苏科麦一号”为材料,研究不同浓度的甘露糖(浓度为0、40、80、160、320、640 μmol-L-1)对Cd胁迫下(CdCl2溶液浓度为20 μmol·L-1)小麦幼苗生长指标、根系形态、Cd含量的影响,选出最适浓度为160 μmol·L-1进一步研究了叶面喷施甘露糖对在小麦根系Cd的亚细胞分布、细胞壁组分含量和Cd的化学形态的影响。主要研究结果如下:1、Cd胁迫严重抑制了小麦幼苗的生长发育,株高、根长、地上部和地下部干鲜重显著下降,且地上和地下部分都积累了大量的Cd。随着叶面喷施不同浓度的甘露糖,除最大浓度640μmol·L-1外,与Cd对照相比小麦幼苗根长、根的干鲜重、地下部中Cd含量都显著增加,地上部Cd含量出现不同程度的下降。当浓度为160 μmol·L-1效果最好,显著缓解重金属Cd胁迫对小麦幼苗生长的伤害,并且地上部中Cd含量下降幅度最大。160 μmol·L-1显著缓解了由Cd胁迫诱导的叶绿素含量、降低净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的降低。2、叶面喷施160 μmol·L-1甘露糖改变了 Cd在小麦根细胞中的亚细胞分布,与Cd对照相比甘露糖喷施处理下小麦根部Cd在根部细胞壁积累增加124.6%,可溶性组分、质体、线粒体和细胞核中Cd含量分别下降了 9.1%、5.3%、10.4%和9.4%,细胞壁中Cd所占的比例增加了 15.5%。与对照相比,叶面喷施160 μmol·L-1甘露糖增加了细胞壁组分半纤维素的含量,致使半纤维素中Cd含量增加了 78.4%,是细胞壁Cd含量增加的主要原因。4、化学形态分析发现,醇提取态和水提取态Cd含量分别降低13.3%和6.4%,乙酸提取态和盐酸提取态Cd含量分别提高了 51.3%和54.3%,氯化钠提取态和残留态Cd含量没有显著性变化。综上所述,通过喷施阻隔剂是减少小麦Cd积累的重要措施,叶面喷施甘露糖、硫酸镁、硫酸锰和复合喷施甘露糖+硫酸镁、甘露糖+硫酸锰能有效降低小麦籽实中Cd含量,复合喷施的最佳时期是灌浆期,无论是单独喷施还是复合喷施都没有显著增加小米的千粒重和其他品质,各个处理下在降低籽实中Cd含量的同时也会影响其他元素的吸收。叶面喷施甘露糖增加了 Cd在小麦根细胞壁的积累,并降低了迁移活性较强的醇提取态和水提取态Cd含量,从而降低了 Cd向地上部的转运,降低小麦地上部分Cd积累。