水杨酸调控稻米镉积累的分子生理机制研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jwliangbo
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土壤重金属污染日趋严重,稻米Cd超标现象时有发生,给我国粮食生产安全和人民健康带来了严重的危害。因此,如何有效降低稻米中Cd的积累以实现稻米的安全生产已成为一项亟需解决的课题。水杨酸(Salicylic acid,SA)是水稻体内防御体系中重要的信号分子,其在水稻响应重金属胁迫中具有重要作用。本论文以秀水110水稻为材料进行盆栽试验,分析1.0 mg·kg-11 Cd污染条件下,外源喷施0.1 mmol·L-11 SA与0.1 mmol·L-11 SA合成抑制剂(a-氨羟基-β-苯基丙酸,AOPP)对水稻体内Cd积累的影响及具体的分子生理机制。主要研究结果如下:1、不同处理对水稻农艺性状及土壤理化性质的影响1.0 mg·kg-1Cd胁迫显著抑制水稻的生长,AOPP处理没有改善Cd对水稻的毒害,而SA处理则有效缓解了Cd对水稻的毒害作用,显著提高了其生物量及有效穗数等。同时,Cd胁迫下,SA与AOPP处理均对种植土壤pH值、总Cd和有效Cd含量无显著影响,推测SA缓解Cd对水稻的毒害并非通过改变土壤理化性质来实现的。2、SA对水稻Cd积累模式和生理机制的影响外源SA处理可显著降低糙米中的Cd含量,并降低扬花期和成熟期稻穗、扬花期水稻叶片中的Cd含量,但对根、茎中的Cd含量影响不显著。此外,其可显著降低扬花期茎-叶与叶-穗、成熟期叶-穗的Cd转移效率,推测SA调控糙米中Cd积累的关键部位是叶片,关键时期是扬花期。同时,SA处理可显著增加水稻体内的SA水平,减少水稻叶片中H2O2积累,增强抗氧化酶SOD、POD、CAT等酶的活性,以缓解Cd对水稻产生的氧化毒害。3、SA对Cd转运和积累相关基因表达模式的影响Cd胁迫下,SA处理能调控抽穗期和扬花期水稻叶片Cd转运和积累相关基因的时空表达:OsNRAMP1、OsHMA3、OsLCT1、OsMTP1、OsPCR1、OsPCR3、OsLCD基因的表达量均上调,OsMTP11基因的表达下调,而OsMT及其抑制基因的表达并未产生显著变化。4、SA对SA信号转导途径关键调控因子表达特性的影响Cd胁迫下,SA处理能显著上调SA合成酶基因(OsPAL、OsICS1)的表达,这与SA处理后水稻体内SA水平增加的结果相符。此外,SA处理可影响SA的信号传导,显著上调其关键正调控因子OsNPR1、OsWRKY45的表达,下调负调控因子OsWRKY70、OsWRKY7的表达。
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