硫、硅对水稻吸收镉的影响及机理

发布时间：2017-08-31 17:49

  本文关键词：硫、硅对水稻吸收镉的影响及机理

  更多相关文章： 水稻 镉 硫 硅 亚细胞 非蛋白巯基

【摘要】：随着工农业的快速发展,重金属污染的危害已经日渐明显,尤其以重金属镉的污染尤为严重,镉容易被水稻等主要粮食作物吸收富集,最终影响籽粒的食用安全。但不同品种水稻对土壤环境中镉的吸收转运有着很大差异,因此,种植低镉积累水稻配合合适的改良钝化措施已经成为合理利用重金属污染土壤,确保水稻品质安全的重要措施之一。大量研究结果表明,镉胁迫下植物体内非蛋白巯基物质(NPT)的含量,镉亚细胞分布特征是影响重金属的积累、转移的重要因素并与水稻籽粒中重金属镉的积累有着密切关系；施入土壤中的硫和硅可影响重金属镉的生物有效性进而影响镉在作物体内的积累,但对作物体内镉迁移的影响的研究尚不多见,为此,本文通过盆栽试验,研究了在镉污染胁迫下,外源添加硫、硅对土壤镉生物有效性的影响及对两个不同基因型水稻体内NPT含量及镉亚细胞分布的影响,探讨了它们与镉在水稻体内积累的关系,以期为在镉污染土壤上合理利用低镉积累作物提供理论依据。结果如下：1.硫、硅对土壤中有效态镉含量的影响硫、硅配施对土壤有效态镉含量的影响主要体现在硅的作用上,而硫对于有效态镉含量的影响不大。施硅量越大有效态镉下降幅度越大。且对于不同品种下降幅度不同,辽星1号在S1Si2条件下下降幅度最大,土壤有效态镉含量下降了44.4%；而对于沈农315则是在S2Si2条件下下降幅度最大,降幅达到了54.8%。2.硫、硅对土壤中重金属形态变化的影响硅是影响土壤中镉形态变化的主要原因,硫对镉形态的变化没有明显的影响,但是硫存在的条件下,会减弱硅对交换态镉含量降低的效果。不同品种之间也存在差异,辽星1号在S1Si2条件下交换态镉含量比对照下降了53.9%；而沈农315则是在S2Si2条件下比对照下降了68.2%。硫、硅施入对于碳酸盐结合态的镉影响不大,而对于稳定态的镉的影响与硅施入量的变化有关,辽星1号土壤中稳定态镉总量随着硅的施入而提高,3.硫、硅对两个品种水稻茎、叶部非蛋白巯基物质(NPT)含量的影响研究结果表明,随着硫施用量的增加,两个品种水稻叶中的NPT含量均有提升,即施硫可以促进NPT物质的合成；硅对NPT的影响表现为先升高后降低的趋势,但是在绝大部分处理下均高于对照组,说明硅也促进NPT含量的升高；而且沈农315水稻叶中的NPT含量在所有处理条件下均高于辽星1号水稻,说明在相同镉胁迫条件下,沈农315对镉的耐受能力高于辽星1号。4.硫、硅对镉在两种水稻体内亚细胞分布的影响硅的施入使根、茎、叶细胞壁中的镉百分含量提高,说明硅可以促进镉在细胞壁上的分布；而硫的施入,使细胞可溶部分的镉含量提高,说明硫可以促进镉向包含液泡的细胞可溶部分转移,说明硅对植物的重金属解毒机制是强化了细胞壁对重金属的阻隔,而硫使NPT含量提高进而促进镉向细胞可溶部分转移,增加细胞内液泡区室化作用的效果。沈农315根部细胞壁的镉百分含量高于辽星1号。5.硫、硅对镉在水稻体内转运、分布的影响随着硅施入量的增加,两个品种根系中镉的含量呈降低趋势,沈农315各处理镉含量均低于辽星1号；而硫的施入,会使根中的镉含量升高,且沈农315升高的程度大于辽星1号；在茎、叶中,镉在辽星1号中的含量均高于沈农315,随着硅的施入量增加而降低,而硫使茎中镉含量基本呈下降趋势,叶中镉含量呈上升趋势,且对辽星1号作用效果比较明显,说明在硫、硅处理下,辽星1号体内的镉向地上部的转运能力较强；辽星1号籽粒中镉含量最低的处理为S2Si2,沈农315为SOSi2,硫、硅均可以降低辽星1号水稻籽实中镉的含量,而硫会降低硅对沈农315籽实中镉含量的降低效果。两个品种水稻的转运系数均会随着硫、硅的施入而降低,减少重金属向地上部的转运。并且辽星1号水稻的转运系数高于沈农315,说明在本实验所设定的镉胁迫水平下,辽星1号的根部富集作用弱于沈农315,重金属向地上部的转运更多。且辽星1号的转运系数对硅浓度的变化较为敏感；而沈农315的转运系数则对硫浓度的变化更为敏感。6.籽实中镉含量的影响因素籽实中镉含量与土壤中有效态、交换态镉含量呈极显著正相关,与铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态镉呈显著负相关关系,这表明镉在土壤中的含量及存在形态是影响镉在籽粒中积累的主要因素；籽粒中镉含量与茎细胞可溶部分、叶细胞可溶部分呈显著正相关,根细胞壁镉积累量和叶片中NPT含量与籽实中镉含量呈负相关,但没达到显著水平,这表明镉在茎、叶中亚细胞分布特点也是影响籽粒中镉含量的主要因素；而对籽实镉含量和硫、硅施用量的分析发现,籽实镉含量与硫、硅施用量均呈负相关关系,表明外源添加硫、硅可降低籽粒中镉的含量,其中硅对两个品种水稻的影响几乎相同,硫的影响在品种之间存在差异,硫对沈农315的影响效果要高于辽星1号。
【关键词】：水稻 镉 硫 硅 亚细胞 非蛋白巯基
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X173;X53
【目录】：

• 摘要10-13
• Abstract13-17
• 第一章 前言17-30
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 重金属的污染现状18-22
• 1.2.1 重金属对植物的毒害18-19
• 1.2.2 土壤中重金属的赋存形态19-20
• 1.2.3 植物对重金属的吸收转运20-21
• 1.2.4 不同基因型水稻吸收镉的差异21-22
• 1.3 重金属污染的治理方法22-24
• 1.3.1 物理修复22-23
• 1.3.2 化学修复23
• 1.3.3 生物修复23-24
• 1.4 硫与细胞氧化还原体系24-26
• 1.4.1 超氧化物歧化酶25
• 1.4.2 过氧化物酶25
• 1.4.3 过氧化氢酶25-26
• 1.5 硅与重金属的亚细胞分布26-27
• 1.6 研究目的与意义27-28
• 1.7 研究内容28-30
• 第二章 材料与方法30-34
• 2.1 实验材料30
• 2.1.1 供试水稻30
• 2.1.2 供试土壤30
• 2.2 处理设置30-31
• 2.3 测定指标及方法31-33
• 2.3.1 土壤中有效态镉含量测定31
• 2.3.2 水稻土中镉的五种形态测定31-32
• 2.3.3 非蛋白巯基(NPT)物质含量测定32
• 2.3.4 细胞中镉的亚细胞分布测定32
• 2.3.5 水稻根、茎、叶及籽实中镉含量的测定32-33
• 2.4 数据处理33-34
• 第三章 硫、硅对土壤中镉形态转化及有效态镉含量的影响34-40
• 3.1 硫硅配施对土壤中镉有效态含量的影响34-35
• 3.2 土壤中镉五种形态的分配关系35-38
• 3.2.1 土壤中交换态镉含量的变化35-36
• 3.2.2 土壤中碳酸盐结合态镉含量变化36-37
• 3.2.3 土壤中其他稳定形态镉含量的变化37-38
• 3.3 讨论38-39
• 3.4 小结39-40
• 第四章 硫、硅对水稻体内NPT含量影响40-43
• 4.1 硫、硅对水稻茎、叶中非蛋白巯基含量的影响40-41
• 4.2 讨论41-42
• 4.3 小结42-43
• 第五章 不同硫、硅条件下镉的亚细胞分布43-47
• 5.1 硫、硅对两品种水稻各部位亚细胞分布的影响43-45
• 5.2 讨论45-46
• 5.3 小结46-47
• 第六章 硫、硅对镉在水稻体内分布转运的影响47-53
• 6.1 水稻各部位镉的分布47-50
• 6.1.1 两品种水稻根部镉含量变化47-48
• 6.1.2 两品种水稻茎、叶部镉含量变化48
• 6.1.3 两品种水稻籽实中镉含量变化48-50
• 6.2 两品种水稻转运系数的变化50
• 6.3 讨论50-52
• 6.4 小结52-53
• 第七章 镉在水稻体内迁移、积累影响因素分析53-55
• 7.1 水稻籽实中镉含量与其他指标的相关关系53-54
• 7.2 籽实镉含量与硫、硅施用量的关系54
• 7.3 小结54-55
• 第八章 结论55-57
• 参考文献57-65
• 致谢65

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本文编号：767039