论文部分内容阅读
镉(Cadmium,Cd)是一种植物非必需的微量元素,对植物有很强的毒性。镉很容易被水稻根系吸收,造成稻米中镉含量超标,并通过食物链被人体吸收,影响人体健康。硒(Selenium,Se)是自然界中存在的一种微量元素,是生物机体中必需的营养元素之一。研究发现硒-镉之间存在拮抗作用,添加硒可以缓解镉胁迫下水稻受到的伤害。本研究采用4种不同形态的硒(Nano-Se、Se(Ⅳ)、Se(Ⅵ)、SeMet),3个硒浓度(0μM、1μM、2μM)和2个镉浓度(0μM、20μM)。探讨不同形态Se对镉迫下水稻生长、光合特性、根系生长状况、抗氧化系统应答、镉在植物体内形态与亚细胞分布等的影响,旨在探讨Se缓解水稻镉毒害的细胞生理与生化机制。主要研究结果如下:1、20μM镉处理显著降低了水稻幼苗株高、地上部干重、叶绿素含量、根系活力、净光合速率、根表面积和根体积。添加1μM的Nano-Se、Se(Ⅳ)、SeMet和2μM Nano-Se显著缓解了20μM镉引起的水稻幼苗毒害症状。其中以添加1μM SeMet的效果最好,而2μM SeMet加深水稻镉胁迫。说明硒对水稻存在剂量效应,低浓度硒促进水稻生长,高浓度硒抑制水稻生长。2、添加2μM SeMet显著提高了镉胁迫下水稻幼苗根系根表铁膜含量,同时镉在根表铁膜中的分配比例显著增加,说明硒可通过促进水稻根系根表铁膜的形成从而使更多的镉被截留在根表铁膜中,减少镉在植株中的分配比例。添加 1μM的Nano-Se、SeMet和2μM的Se(Ⅳ)、Se(Ⅵ)显著降低了20μM镉处理下水稻幼苗根部镉含量,4种不同形态硒处理下水稻幼苗地上部镉含量都显著下降。添加硒可显著降低水稻根系镉的吸收速率及镉由根部向地上部的转移。各处理中以添加1μM SeMet对降低水稻根系对镉的吸收以及镉由根部向地上部转移的效果最好。3、添加硒显著降低了镉在细胞壁的分配比例,显著增加了镉在可溶部分的分配比例。硒处理显著提高了水稻幼苗体内氯化钠提取态镉的占比,降低去离子水提取态镉的占比。由此可得出硒通过降低镉的移动性或将镉区隔化来降低镉毒性和在植株体内的迁移。以添加1μM SeMet处理的效果最显著。4、20μM镉处理显著增加了水稻幼苗地上部MDA含量,显著提高了水稻幼苗地上部SOD和POD活性,显著降低了CAT和GSH-PX活性。添加11μM四种不同形态的硒显著降低了镉胁迫下水稻幼苗地上部SOD和POD活性下降,使SOD和POD活性趋于正常水平。结果表明,硒可通过调控水稻体内抗氧化酶系统的应答来缓解镉胁迫对水稻造成的伤害,以添加1μM SeMet处理的效果最显著。5、四种不同形态硒在三个浓度水平下以添加1μM SeMet对缓解水稻镉胁迫、降低水稻对镉的吸收及抑制镉从水稻根部向地上部转移的效果最好。