镉是一种毒性很强的重金属,通过工农业生产污染土壤和水后可经食物链的富集作用进入人体,对人体健康产生危害。水稻是我国主要的粮食作物,在居民饮食结构中占据重要的地位。而水稻对镉的累积能力较强。因此,降低水稻镉污染,提高稻米品质对保障粮食安全和人民身体健康具有重要的意义。硒作为一种有益元素,与重金属具有拮抗作用。本研究中,以水稻为供试植物,通过水培试验,盆栽试验和大田试验,研究硒对水稻吸收、转运及累积镉的影响,并探讨其影响机制。旨在为降低稻米中镉含量、提高硒水平技术的研发提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下:(1)为了解硒与镉的拮抗作用是表现在水稻根表的吸收还是体内转运,通过水稻根系吸收动力学试验,吸收转运镉的动态过程(1-120 h)试验以及硒预处理试验,探究硒对镉的吸收以及在水稻体内迁移的影响。用米氏方程拟合吸收动力学试验结果,发现在60 min处理下,亚硒酸盐的添加略增加了水稻幼苗根系对镉的吸收,添加10 μmol L-1亚硒酸盐使Vmax增加了 13.8%;而硒酸盐对水稻根系镉吸收无显著影响。含镉营养液短时间(≤20h)培养时,添加硒对水稻镉吸收无显著影响;当培养时间增加时,加硒可以降低水稻对镉的吸收及向地上部的转运,且亚硒酸盐的降低程度大于硒酸盐:在培养72 h时,与单独加镉相比,添加亚硒酸盐和硒酸盐分别使单位根系的镉吸收量降低了 47.4%和11.8%。用亚硒酸盐或硒酸盐对水稻幼苗进行预处理后,转移到含镉营养液中培养144 h也可以降低水稻幼苗对镉的吸收以及向地上部的转运。(2)为探讨硒对镉转运的作用机制,用差速离心法研究了硒的添加对镉在水稻根系的亚细胞分布的影响,测定了镉向木质部的运输,并用分光光度计测定水稻体内谷胱甘肽(GSH)的含量以及抗氧化酶类的活性、过氧化产物的含量。结果发现,亚硒酸盐的添加使根系细胞可溶组分的镉分配率增加了 23.4%,细胞器的镉分配率降低了 28.7%,使水稻木质部汁液中的镉含量降低了 55.9%;添加硒酸盐略增加了细胞可溶组分的镉分配率。与单独加镉相比,添加硒增加了水稻根系GSH含量。镉胁迫使水稻根系过氧化物酶(CAT)的活性降低,过氧化氢(H202)含量升高,添加硒在一定程度上缓解了此胁迫作用。(3)为了解水稻根表铁膜对硒镉作用的影响,通过诱导水稻根表铁膜的形成,研究铁膜、硒单独或共存时水稻对镉的吸收转运。结果发现,水稻根表形成铁膜后,显著增加了根表对镉的吸附,降低了水稻对镉的吸收。铁膜存在时,与单独镉处理相比,添加亚硒酸盐使铁膜中镉含量显著降低了 40.5%(处理24 h),而添加硒酸盐对此无显著影响;无铁膜时,硒的添加对水稻根表的镉含量无显著影响。(4)为了进一步探讨在不同土壤环境下硒对镉的调控作用,选取了理化性质不同、镉污染程度不同的两种土壤(采自江西某地的酸性土:pH 5.25,镉0.45 mg kg.1;采自湖南某地的碱性土:pH 7.26,镉5.12 mg kg-1)进行盆栽试验。基施不同浓度的亚硒酸盐(0、0.5和1.0 mg kg-1,以Se计),并设置了全生育期淹水和湿润灌溉两个水分管理模式,观察整个生长周期中土壤溶液中镉的动态变化以及水稻对镉的积累。结果发现,淹水显著降低了酸性土壤溶液中的镉含量和水稻对镉的积累,非淹水下水稻籽粒的镉含量是淹水下的12.2-13.5倍;而在碱性土中,土壤溶液和苗期水稻镉含量在两种水分管理下的差异较酸性土小,而成熟期时无显著差异。碱性土加硒降低了土壤溶液和水稻植株中的镉含量,淹水和非淹水下加硒分别使水稻籽粒的镉含量降低了67.7%-77.4%和45.2%;而酸性土加硒降低了苗期水稻的镉含量,在成熟期对水稻镉累积无显著影响。(5)在分蘖期和孕穗期对水稻叶面喷施硒肥(15 gSehm-2),结果发现,叶面施硒可以有效地提高水稻籽粒对硒的累积,且有降低水稻籽粒镉含量的趋势。与对照相比,喷硒使水稻籽粒的镉含量降低了 7.9%-18.9%。籽粒中的镉含量与硒含量呈极显著负相关(r=0.7920,P<0.001)。