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水稻,作为一种重要的谷物在全世界范围内都广为种植,尤其在亚洲国家更被作为是主食,而随着工业污染和农业污染日益严重,水稻田的重金属污染已严重降低水稻产量,更为严重的是,这些重金属还会通过食物链危害人体健康。因此本研究以水稻为试材,试验外源添加hemin可否显著缓解水稻重金属胁迫,并对其缓解机理做了初步探究。主要试验结果如下:1.Zn、Pb、Cr胁迫会造成水稻叶片失绿,光合作用受抑,从而导致了水稻幼苗生长受阻。伴随的还有活性氧(超氧阴离子、过氧化氢)含量显著升高,抗氧化酶(SOD、APX、GR)活性显著降低。而外源添加 hemin后,与单独重金属相比,生长和光合相关的指标都显著升高;此外共处理组(hemin + ZnS04,hemin + Pb(NO3)2 and hemin +K2Cr207)还能部分抵消重金属对以上三种抗氧化酶的抑制,显著降低根中活性氧的含量,而显著促进抗氧化物质(抗坏血酸、谷胱甘肽)的积累;同时添加hemin共处理还显著降低了水稻根系对重金属的吸收。以上结果表明:外源添加hemin后可以提高抗氧化物质含量,增强抗氧化酶活性,并降低重金属积累,从而增强了水稻幼苗对Zn、Pb、Cr的抗性,最终导致光合色素含量增多,光合性能增强,水稻幼苗生长的更旺盛。2.试验结果显示,高锌胁迫下外源添加hemin可以显著促进植株生长,降低植株中锌含量,而这种锌含量的降低可能与hemin降低OsZIP1、OsZIP3、OSZIP6、OsZIP7a和OsZIP8基因的相对表达有关;而外源添加Znpp后,hemin的生长促进、锌含量降低作用又被逆转,并且OsZIP1、OsZIP3、OSZIP6、OsZIP7a和OsZIP8基因表达量也都有所升高,说明hemin通过HO1发挥抑制锌吸收作用,才最终缓解了水稻幼苗的高锌胁迫。随后又添加了 hemin的降解产物(BR、CO和Fe2+)来分别与Zn共处理,以探明hemin具体通过哪一种或几种降解产物来真正发挥锌胁迫缓解作用,结果显示:Zn + BR组的生长情况和锌含量与单独锌处理组没有显著差异,CO能引起与hemin类似的缓解效应,而Fe2+组的缓解效应优于hemin组,说明hemin可能主要通过CO和Fe2+来发挥作用。此外,hemin和FeS04的外源添加还引发了水稻中铁含量的升高,可能是通过上调OsIRT1和OsIRT2的表达来实现的。综合以上结果,本试验条件下,hemin可能通过HO1/CO、Fe2+系统来降低锌吸收从而增强水稻幼苗的高锌胁迫抗性。