论文部分内容阅读
近年来,由于工业废物处理不善以及含有镉(Cd)的农药、化肥的不合理使用,我国稻田Cd污染现象日益严重,不仅影响水稻的生长发育,降低产量与品质,而且对人体健康产生了巨大威胁。目前,从Cd的化学结合形态和亚细胞分布角度探讨杂交水稻对Cd的耐性机理的研究鲜见报道。本文通过水培试验,以籽粒Cd积累量不同的4个杂交水稻品种为材料,研究了Cd在杂交水稻不同部位的化学结合形态、亚细胞分布情况以及Cd胁迫对杂交水稻体内抗坏血酸和可溶性糖含量的影响,进一步揭示了杂交水稻籽粒低量积累Cd的耐性机制。主要研究结果如下:(1)不同浓度Cd胁迫下,D83A/R527籽粒的Cd含量显著低于辐优838、D优498、Ⅱ优892;4个品种的Cd含量在1mg/LCd处理与0.5mg/LCd处理时相比,D83A/R527的增幅较小;3mg/LCd处理与1mg/LCd处理时相比,虽然D83A/R527的增幅较Ⅱ优892高出16%,但其Cd含量依然最低。说明D83A/R527属于籽粒低镉积累品种。(2)随着Cd胁迫水平的提高,根、根颈、茎、叶鞘、叶和穗颈的总Cd含量和不同化学形态Cd含量均增加。不同部位的Cd积累量不同,总体上表现为根＞根颈＞茎＞叶鞘＞叶片＞穗颈;根、根颈、叶鞘、叶和穗颈中,氯化钠提取态和醋酸提取态是优势形态,但在茎中,乙醇提取态的比例较高,仅次于氯化钠提取态;茎部乙醇加水提取态的比例较高,其次是叶鞘、叶片、穗颈,根和根颈乙醇加水提取态的比例较低,证明不同部位Cd积累量的差异可能与Cd在其中的化学形态差异有关。4个品种相比较,D83A/R527各部位总Cd含量和不同化学形态Cd含量最低;乙醇加水提取态的比例最低,而醋酸加盐酸提取态的比例最高,说明其体内的Cd处于难以移动的状态,导致其籽粒中Cd积累量较低。(3)根颈、叶鞘、穗颈各亚细胞组分中的Cd含量随Cd处理浓度的增加而增加。Cd在各亚细胞组分中的分配比例,除分蘖期根颈可溶性部分大于细胞壁外,整体上表现为细胞壁＞可溶性部分＞细胞器。根颈的Cd含量显著大于叶鞘和穗颈;Cd在根颈细胞壁中的分配比例小于叶鞘和穗颈,可溶性部分的分配比例大于叶鞘和穗颈,说明不同部位Cd含量的差异可能与Cd在其中的亚细胞分布有关。D83A/R527各亚细胞组分中的Cd含量整体上较低,其次是D优498和Ⅱ优892,辐优838各组分中的Cd含量较高;Cd在D83A/R527细胞壁中的分配比例高于其他品种,可溶性部分和细胞器部分中的比例较低,降低了Cd在其体内的迁移,致使其籽粒中Cd含量较低。(4)0.5mg/LCd胁迫有利于提高分蘖期和孕穗期水稻叶片的抗坏血酸含量,而1mg/L和3mg/LCd胁迫对分蘖期和孕穗期叶片抗坏血酸含量有抑制作用,Cd处理显著降低了灌浆期叶片的抗坏血酸含量;任何浓度的Cd胁迫,均显著降低了茎部的抗坏血酸含量。低镉积累品种D83A/R527的茎叶中一直保持较高的抗坏血酸含量,变化幅度小,其次是D优498和Ⅱ优892,辐优838的抗坏血酸含量较低,变化幅度大。抗坏血酸的含量与不同化学形态Cd含量及总Cd含量均达极显著负相关关系,说明各种化学形态Cd含量均对抗坏血酸含量的变化产生了显著影响,水稻抗坏血酸含量的高低可以反映出抗Cd能力的高低。(5)在不同浓度的Cd胁迫下,水稻茎叶的可溶性糖含量较对照均显著提高,且随着Cd处理浓度的提高,可溶性糖含量不断上升。与3个籽粒高镉积累品种相比,低镉积累品种D83A/R527茎叶的可溶性糖含量较低,且始终保持较低的可溶性糖累积速度。可溶性糖的含量与不同化学形态Cd含量及总Cd含量均达显著性正相关关系,进一步证实可溶性糖发挥了在逆境胁迫中的信号作用。