硅、磷对水稻镉吸收、积累的影响

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:misariza
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镉是土壤主要的污染物之一,是一种生物毒性较大的重金属。水稻是人类的主要主食。土壤中的重金属可以被水稻同化,通过食物链进入人体,对人体健康造成威胁。国内外就施用不同改良剂缓解重金属对水稻毒害的研究已有大量报道,其中,硅、磷对水稻镉毒害的缓解作用已被国内外学者所认同。但这些研究大多集中在单一改良剂的试验,或是硅、磷配施对重金属污染土壤的改良和重金属胁迫下水稻生长状况的缓解,对于两种元素共同施入以缓解水稻镉胁迫的机制的研究还较少。因此,本研究通过盆栽试验探究了不同硅、磷浓度配合施入对两种不同基因型水稻(沈稻529与沈稻47)生长状况、各部位镉的吸收、转移、亚细胞分布、化学形态的影响。并结合水培试验,运用水稻品种沈稻529,利用实时定量PCR技术,探究了硅、磷对水稻镉相关基因的调控。主要研究结果如下:1.硅、磷配施对水稻生长状况的影响硅、磷配合施入比硅或磷单一元素施入时,水稻叶绿素相对含量(SPAD值)、产量及生物量增加更为显著。在1.2 g·kg-1浓度的硅,0.45 g·kg-1浓度的磷配合施入时,两个品种水稻的产量和生物量均达到最高,且沈稻529的增产效果好于沈稻47。2.硅、磷配施对水稻镉吸收、转移的影响镉污染胁迫下,沈稻529各部位镉含量低于沈稻47。硅、磷配合施入有效降低了水稻各部位镉含量,当1.2 g·kg-1浓度的硅,0.45 g·kg-1浓度的磷配合施入时,水稻根部及茎叶部镉含量均达到最低,且各部位降低幅度均高于单一元素施入降低幅度。两品种水稻相比,沈稻47根茎转移系数减小幅度更为显著。3.硅、磷配施对水稻各部位镉亚细胞分布的影响硅、磷配施下,水稻根部细胞壁占比的降低幅度大于茎叶部,其配合施入有效增加了细胞壁中镉含量占亚细胞总体镉含量之比,减少了细胞器中镉含量占亚细胞总体镉含量之比,且变化幅度大于单一元素施入。硅、磷有效增加了镉胁迫下水稻细胞壁对镉的固定作用,缓解了水稻对细胞器的毒害。但其配合施入对不同基因型水稻镉亚细胞分布的调节作用存在一定的差异,在硅、磷施入后沈稻47的细胞壁占比变化量大于沈稻529。4.硅、磷配施对水稻各部位镉化学形态的影响硅、磷配施对水稻茎叶部镉各形态占比变化趋势的影响大于根部。硅、磷有效降低了两个品种水稻各部位镉的氯化钠结合态和乙醇结合态含量占总含量的比例,同时增加了镉的水溶态和醋酸结合态的分配比例。硅、磷有效减少了水稻中活性较高、毒性较大的镉形态含量,缓解了镉对水稻的毒害。但其配合施入对两种不同基因型的水稻镉形态分布的变化效果略有差异,沈稻47各形态占比的总体变化趋势略高于沈稻529。5.硅、磷配施对水稻镉相关转运蛋白基因表达的影响随着硅、磷的配合施入,水稻各部位镉含量降低,当180 mg·kg-1浓度的磷与284 mg·kg-1浓度的硅配合施入时,水稻根部和茎叶部镉含量均达到最低。硅、磷施入后,水稻OsLCT1和LCD基因表达下调,OsNramp5基因表达上调,且两者配合施入对三种基因相对表达的调控效果好于单一元素施入调控效果。镉胁迫下,硅、磷有效参与了水稻镉相关转运基因的调控,抑制了水稻对镉的转运。
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