硒缓解水稻幼苗砷胁迫的效果及其机理研究

发布时间：2018-03-19 08:28

本文选题：水稻　切入点：砷胁迫　出处：《华中农业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：砷广泛存在于自然界中,是严重危害人体健康的重金属元素之一。近几年,由于工业废水废气的排放以及含砷农药的大量使用,部分土壤已经受到了严重的砷污染。砷可以被水稻高效吸收,再通过食物链富集到人的体内,对人体健康造成潜在威胁。硒是人体必需的营养元素,已有研究表明硒有拮抗水稻吸收重金属的作用。硫与硒为同一族元素,在植物缓解砷的毒害及硒的代谢中均有重要的作用。本论文采用溶液培养方法,系统研究不同浓度硒[0-10μmol/L Se(IV)]与砷[0-25μmol/L As(III)]交互作用对水稻幼苗生长、砷和硒吸收转移及抗氧化系统的影响,筛选出缓解水稻砷胁迫的适宜硒浓度;在此基础上进一步研究了不同硫供应水平(1.25mmol/L、0.25mmol/L)对硒砷交互作用下水稻生长、砷硒累积和形态、抗氧化系统及巯基化合物含量的影响,探讨水稻硒砷交互作用的机理及不同硫水平的影响,为农业生产上通过合理使用硒肥和硫肥达到降砷、富硒效果提供科学依据。本研究主要研究结果如下:1.低浓度砷(5μmol/L)对水稻幼苗生长无显著影响,高浓度的砷(25μmol/L)处理则抑制了水稻的生长、降低了水稻幼苗鲜重及叶片SPAD值。无砷及低砷(≤5μmol/L)处理条件下,低浓度硒(≤5μmol/L)处理促进了水稻的生长、增加了水稻的地上部鲜重和根部鲜重;高砷(25μmol/L)处理条件下,添加高浓度硒(10μmol/L)处理促进了水稻的生长。2.硒抑制水稻幼苗对砷的吸收和转移,降低水稻根部和地上部砷含量。砷处理抑制了硒向地上部的转移,降低了水稻地上部硒含量。低浓度砷处理(5μmol/L)显著增加了水稻根部硒含量,是CK处理的1.2-1.8倍;而高浓度砷(25μmol/L)则降低了水稻根部硒含量,是CK处理的63.2%-74.1%。3.低浓度砷处理对水稻幼苗抗氧化酶活性及MDA含量无显著影响(P0.05);而高浓度砷胁迫则显著提高了水稻幼苗根和叶中SOD及POD酶活性及MDA含量(P0.05)。硒处理显著增加了水稻幼苗GSH-Px酶的活性,缓解了砷胁迫对水稻造成的氧化胁迫,显著降低了高砷处理水稻幼苗根和叶中MDA含量。4.砷处理诱导水稻幼苗植株巯基化合物的形成,水稻叶片和根中GSH和NPT含量与其砷含量成正相关。低砷处理条件下,加硒降低了水稻叶中GSH含量及根中NPT和PCs含量;高砷处理条件下,水稻叶和根中GSH含量随着硒处理浓度增加先升高后降低、5μmol/L Se处理时达最大值,根中NPT和PCs含量则是随硒浓度增加先降低后升高,10μmol/L Se处理时达最大值。5.与低硫水平(0.25mmol/L)相比,高硫水平(1.25mmol/L)促进了水稻幼苗对砷的吸收,高硫处理水稻幼苗地上部和根部砷的含量分别是低硫处理的1.2倍左右和1.38-1.51倍。硒对水稻幼苗砷吸收的抑制作用与硫水平无关,而砷对水稻幼苗植株硒含量的抑制作用则是高硫水平下强于低硫水平。高硫和低硫水平下,砷分别使地上部硒的含量下降了62.3%和21.3%。6.水稻幼苗地上部主要以有机硒(SeCys和SeMet)为主、占80%左右,根部则有机硒和无机硒分别约占42%-63%和37%-58%。提高硫水平增加了水稻幼苗有机硒所占的百分比。砷处理增加了水稻根部有机硒所占比例,且增加了水稻根部和地上部SeMet所占的百分比,降低了SeCys所占的百分比。7.高硫处理促进了砷胁迫处理水稻幼苗根中硫醇化合物的合成,其GSH含量、NPT含量及GSH/GSSG比值分别是低硫处理的1.16-1.34倍、1.14-1.54倍和1.09-2.17倍。硒对砷胁迫水稻根中硫醇化合物影响与硫处理水平有关:高硫条件下,10μmol/L Se提高了根中GSH、降低了GSH/GSSG比值,对NPT含量则无显著影响;低硫条件下,Se处理对根中GSH含量无影响、提高了GSH/GSSG比值,降低了NPT含量。8.无砷及高砷处理条件下,高硫水平对植物生长均有促进作用,表现为提高了水稻幼苗抗氧化酶活性、降低MDA含量、提高水稻幼苗株高及生物量。硫与硒对水稻MDA含量影响有交互作用,低硫水平下添加硒更有助于缓解水稻幼苗的氧化胁迫,降低MDA含量。
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【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X503.231;S511

【参考文献】