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水稻是我国最重要的粮食作物,在人民的日常生活和整个国民经济中发挥着十分重要的作用。重金属镉污染不但会影响水稻的生长发育以及稻米的品质,而且还可以通过食物链传递而最终危害人类的生命健康。研究镉毒害对水稻生长发育影响的机理意义重大,但目前镉对水稻的毒害机理仍不清楚。本实验以在我国广泛种植的籼稻品种9311作为实验材料,研究了镉毒害对水稻幼苗生长的影响以及茉莉酸和赤霉素在水稻幼苗响应镉毒害中的调控作用机理。主要的实验结果如下:1.镉毒害抑制水稻幼苗生长。用不同镉浓度(0、0.625、1.25、2.5、5、10μM)的Cd Cl2处理水稻幼苗4天后的实验结果表明:低浓度的镉(0.625μM)对水稻幼苗种子根伸长生长的抑制作用已达显著水平(P<0.05),而低浓度的镉(0.625μM)对水稻幼苗地上部分伸长生长的抑制作用不显著(P<0.05)。随着镉处理浓度的增加,镉对水稻幼苗种子根和地上部分伸长生长的抑制作用越来越明显;镉毒害能显著降低水稻幼苗根系和地上部分鲜重,且随着镉处理浓度的升高而增强;镉毒害对水稻幼苗根系生长的抑制效应大于对地上部分生长的抑制效应,导致镉毒害水稻幼苗根冠比下降。2.镉毒害诱导水稻幼苗根系茉莉酸含量增加,进而降低水稻幼苗根系活力、使水稻幼苗根系对镉的吸收增加、抑制水稻幼苗根系生长。10μM Cd Cl2处理水稻幼苗的结果表明:镉毒害诱导水稻幼苗根系茉莉酸合成相关基因表达,促进水稻幼苗根系茉莉酸含量升高;镉毒害促进细胞膜中的磷脂水解酶相关基因--磷脂酶D基因的表达,使根系细胞膜结构遭到破坏,细胞膜透性增加,根系活力降低;镉毒害促进水稻幼苗根系镉吸收相关基因的表达,使根系对镉的吸收增加;镉毒害抑制水稻幼苗根系细胞分裂和细胞伸长相关基因的表达,抑制根系生长。而添加浓度为7.5μM的茉莉酸合成抑制剂IBU后,镉毒害水稻幼苗根系茉莉酸的合成过程被抑制,根系茉莉酸含量降低;镉毒害对水稻幼苗根系磷脂酶D基因表达的促进作用减弱,根系活力增加;镉毒害对水稻幼苗根系镉根镉吸收相关基因表达的促进作用减弱,根系对镉的吸收减少;镉毒害对水稻幼苗根系细胞分裂和细胞伸长相关基因的表达的抑制作用减弱,根系生长的抑制作用被缓解。上述结果表明,镉毒害降低水稻幼苗根系活力、使水稻幼苗根系对镉的吸收增加以及抑制水稻幼苗根系生长的过程均与镉毒害诱导水稻幼苗根系茉莉酸含量升高有关,镉毒害诱导水稻幼苗根系茉莉酸含量升高,进而降低水稻幼苗根系活力、使水稻幼苗根系对镉的吸收增加、抑制水稻幼苗根系生长。3.镉毒害促进赤霉素钝化基因的表达,抑制水稻幼苗地上部分生长。镉毒害能显著促进水稻第二叶中赤霉素钝化基因(Os GA2ox1、Os GA2ox6、Os GA2ox8、Os GA2ox9)的表达。镉毒害可能通过增强水稻体内有活性的赤霉素向非活性赤霉素的转变,进而抑制水稻幼苗第二叶的生长。外源喷施浓度为10μM的GA3能显著缓解镉对水稻幼苗地上部分生长的抑制作用,包括对第一叶、第二叶以及株高抑制的缓解。外源喷施GA3促进水稻幼苗地上部分生长,降低了水稻幼苗地上部分单位质量镉的含量,缓解了镉对水稻幼苗地上部分生长的毒害。