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铜是一种植物生长所必须的微量元素,但是其在环境中浓度超过一定阈值就会抑制植物的生长和发育。与铜不同,锑是一种植物非必须的元素,但植物能从土壤中吸收锑,使植物体内积累高浓度的锑。锑和铜能通过食物链进入人体内而危害人类健康。水稻是我国主要的粮食作物,也是一种典型的喜硅植物。硅对水稻健康的生长和发育十分有益,并且能提高水稻对重金属的耐受能力。本文研究结论如下：1.通过水培实验研究不同铜处理水平下对水稻幼苗生长、元素吸收、抗氧化系统,亚细胞分布的影响。结果表明：随着铜浓度的升高,水稻生长受到不同程度的抑制；水稻的茎和叶中铜的浓度随溶液中铜处理浓度增加而增加,但水稻根系中铜含量变化与外源铜浓度无显著相关性；水稻根中过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性只有在80μM铜处理浓度下高于对照,而水稻叶中CAT和SOD活性与铜处理浓度无显著相关性；与对照相比,铜处理下水稻根和叶中的MDA含量显著增加；水稻根中铜在重金属解毒组分(微粒体和热稳定部分)的亚细胞分布比例随暴露液中铜浓度增加而降低,而在重金属敏感组分(细胞器和热变形部分)的亚细胞分布比例随暴露液中铜浓度增加而增加。2.通过水培实验研究硅作用下铜对水稻幼苗生理特性影响。结果表明：在加硅(0.6mM,1.5mM)处理下,对低浓度铜水平处理下的水稻生长有明显的缓解作用,但高浓度处理下作用不明显；在铜处理为5μM时,硅能降低水稻茎和叶中铜的浓度,其他处理浓度则没有很大的影响；硅还能降低铜由地下部分向地上部分的转移；20μM铜处理下,硅使水稻根中CAT和叶中的SOD含量升高,同时使水稻茎中重金属解毒部分铜相对含量高于对照,而水稻叶中重金属敏感部分铜相对含量降低。3.通过水稻根暴露于不同浓度锑的处理液中72h后的根伸长急性毒性试验,开展了锑对根伸长,抗氧化系统及锑的亚细胞分布的影响研究。结果表明：三价锑(Sb(Ⅲ))对水稻根的毒性要高于五价锑(Sb(Ⅴ)),Sb(Ⅲ)处理下水稻根中锑浓度高于Sb(Ⅴ)处理；Sb(Ⅲ)处理下,SOD和CAT的活性与对照相比均是下降的,而Sb(Ⅴ)处理下,水稻根中CAT活性与对照相比无明显差异,SOD活性是下降的。Sb(Ⅲ)处理下,锑主要分布在热稳定部分和微粒体中,而Sb(Ⅴ)处理下,锑主要分布在细胞器和热敏感部分。在Sb(Ⅲ)处理下,随着锑的浓度的升高,水稻根中金属敏感部分锑的相对含量升高；对于Sb(Ⅲ)处理,随着锑的处理浓度升高,水稻重金属敏感部分锑的相对含量升高而重金属解毒部分锑的相对含量下降。4.通过硅作用下72h锑处理对水稻根伸长的影响,研究硅作用下锑对水稻根生长影响,抗氧化系统及锑的亚细胞分布的影响。结果表明：添加硅后,与对照相比,会使锑(Ⅲ,Ⅴ)的EC50升高,水稻根中锑浓度下降,表明硅能降低了锑对水稻根的毒性；无论锑(Ⅲ,Ⅴ)是低浓度还是高浓度,硅能使水稻根中CAT和SOD的活性升高,硅对三价锑处理(无论高浓度还是低浓度)的亚细胞分布无影响。在低浓度五价锑处理时,加入硅后增加了重金属敏感部分的锑百分比,而高浓度五价锑(97μM Sb)处理时,加入硅后,重金属敏感部分的锑百分比下降,而重金属解毒部分的锑百分比升高。5.研究水稻离体根系对锑(Ⅲ,Ⅴ)吸收动力学及硅对水稻根吸收锑的影响,发现通过Michaelis-Menten方程可以很好的拟合吸收过程,从拟合获得的离子的吸收动力学参数可以看出,三价锑的Vmax要大于五价锑的Vmax,三价锑的Km小于五价锑的Km,由此可以看出,水稻根对三价锑的吸收要高于五价锑。添加硅后,三价锑处理下的Vmax升高,而Km下降,而对于五价锑,在加入硅后,其Vmax下降,而Km是上升的,结果表明硅促进水稻根对三价锑吸收,但会抑制水稻根对五价锑的吸收。