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铊（TI）是具有剧毒的重金属元素,我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》中,将重金属铊列为重点防控的污染物。环境中的铊主要来自于矿产资源开采过程中的释放。植物吸收环境中的铊,将对食品安全造成威胁。铊具有两种价态,Tl（Ⅰ）和Tl（Ⅲ）,研究铊两种价态胁迫下植物的生理反应及耐受机制,为降低铊对植物的危害,减少铊在食物链中吸收转移风险提供理论依据。本研究选取对铊具有富集能力的芸薹属植物甘蓝及重要的粮食作物水稻为研究材料,首先测定甘蓝在铊胁迫下根系有机酸分泌特性及其对铊吸收的影响;前期研究已明确铊胁迫下水稻根系草酸分泌特性的基础上,明确了影响Tl（Ⅲ）稳定性的因素,根系草酸分泌量对铊吸收的作用,并从细胞学及分子水平研究两种价态下水稻耐受机制及差异。研究结果如下:1.甘蓝在铊胁迫下会特异性分泌草酸,甘蓝根系不会立即分泌草酸,而是在铊胁迫一段时间后分泌草酸,属Ⅱ类延迟分泌模式,在添加NIF、PG通道抑制后,甘蓝根系在添加NIF抑制剂后,阴离子通道抑制剂NIF将明显抑制甘蓝根系内部有机酸分泌量,同时明显降低甘蓝根系对铊的吸收量,进而减少地上茎叶部的铊含量。铊胁迫下甘蓝根系草酸分泌模式初步确定为延迟分泌Ⅱ型,根系有机酸含量将影响甘蓝对铊的吸收。2.Tl（Ⅲ）胁迫2h下水稻根系草酸分泌量约是Tl（Ⅰ）胁迫下根系草酸分泌量的3倍,当处理时间延长至6h,两种价铊胁迫下水稻根系草酸分泌量差异不大;Tl（Ⅲ）被还原成Tl（Ⅰ）速率与草酸分泌浓度有关,高的水稻植株密度及延长处理时间,均促进Tl（Ⅲ）向Tl（Ⅰ）转化。3.分别利用Tl（Ⅰ）和Tl（Ⅲ）处理水稻2 h,水稻根系对Tl吸收量表现出Tl（Ⅰ）处理(0.659 mg g-1FW)>Tl（Ⅲ）处理(0.291 mg g-1FW),同时水稻根系草酸分泌量Tl（Ⅰ）处理(0.0008mg g-1)-1);利用扫描电镜-能量色散X射线分析水稻根系表面及内部形态及元素分布,发现两价态下根系表面均存在含铊颗粒复合物,但Tl（Ⅰ）处理下根系内部Tl颗粒复合物数量多于Tl（Ⅲ）处理;对两价态下金属耐受蛋白基因Os MTP5、Os MTP6、Os MTP7和Os MTP8、金属螯合素基因Os05g32110.1、Os05g34290.1、Os06g1260.1表达差异进行比较:在Tl（Ⅰ）处理下Os MTP6随处理时间延长表达上调,推测该基因可能与重金属铊离子转运耐受性有关;Tl（Ⅲ）处理下,Os MTP5、Os MTP6、Os MTP7和Os MTP8总体上均随时间延长表达抑制;而两价态下三个金属螯合素基因表达在处理2h下普遍受到抑制,推测螯合素基因Os05g34290.1、Os05g32110.1、Os06g1260.1对水稻根系细胞内部耐受功能的贡献较小,Tl（Ⅰ）比Tl（Ⅲ）更容易进入水稻根系内部,且细胞根部内部的Tl离子与某种物质形成颗粒物,固定了Tl离子的位置,减少铊离子的毒害,且Tl（Ⅰ）进入水稻根系内部与离子转运基因Os MTP6有关,且金属螯合素前期对植物耐受Tl离子贡献值较小。4 Tl（Ⅰ）和Tl（Ⅲ）处理下水稻根系H2O2、O2-以及MDA含量有很大差异,Tl（Ⅲ）处理下水稻根系MDA、H2O2、O2-含量均显著高于Tl（Ⅰ）,表明Tl（Ⅲ）对植物具有更高的氧化胁迫毒性处理。金属硫蛋白基因Os MT1在两种价态下随着处理时间延长而表达上调,Os MT1b、Os MT3b、Os MT2c、Os MT4基因在两价态下呈现不同的表达模式。推测Os MT1对水稻根系在铊胁迫下清除活性氧,提高水稻根系对铊的耐受性具有重要作用。