砷胁迫下硒对旱稻砷吸收转运的影响及生理机制

发布时间：2017-12-16 10:05

  本文关键词：砷胁迫下硒对旱稻砷吸收转运的影响及生理机制

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【摘要】：我国南方农田砷污染严重,稻米砷含量普遍高于其他农作物。本研究以As低(V1)、高(V2)吸收两种基因型的早稻为试验材料,选取南方典型的砷污染水稻土,采用盆栽试验的方法,首先研究了不同的硒形态(S4:亚硒酸钠、S6:硒酸钠)、不同的添加方式(CK、R1:土壤施加浓度1.Omg.kg~(-1)的硒试剂、R2:土壤施加浓度5mg·kg~(-1)的硒试剂、L1:叶面喷施浓度1mg·L~(-1)的硒试剂、L2:叶面喷施浓度为5mg·L~(-1)的硒试剂)在不同砷污染浓度(S1:24.8mg.kg~(-1)、S2:60.24mg.kg.1)土壤中对全生育期旱稻的生物学指标、各器官砷含量以及旱稻根表铁膜的影响;进而研究了在不施加(Se0:0mg·kg~(-1))、根施(R1:1.0 mg·kg~(-1)、R2:5.0mg·kg~(-1))、叶施(L1:1.0mg·L~(-1)、L2：5.0mg-L~(-1))亚硒酸钠对不同浓度的砷污染水稻土(S1:20.1mg.kg~(-1)、S2:65.2mg.kg~(-1)、S3:83.9mg.kg~(-1))中旱稻孕穗期的生长特性、各器官砷硒含量及相关性、生理生化指标的影响。结果表明:(1)全生育期旱种时,土壤砷含量的增加均会降低两个品种旱稻的秸秆鲜重和籽粒质量,且对品种V2的影响更大,轻度污染中两个品种秸秆鲜重分别降低了30.39%和48.03%,籽粒质量分别降低了31.85%和48.96%;两种土壤中品种V2的秸秆鲜重分别比V1低3.39%和27.88%,籽粒质量低25.78%和44.71%;硒在不同程度上增加了轻度砷污染土壤中旱稻品种V2的秸秆鲜重,增幅为22.35%～39.76%;硒增加了轻度砷污染土壤中两个品种旱稻的籽粒质量,V1增幅为17.58%～47.79%,V2增幅为35.42%～71.79%,但对S1 土壤中的秸秆质量和籽粒质量没有显著影响。(2)全生育期旱种时,品种V1的各器官砷含量均小于品种V2;随着土壤砷含量的增加,早稻各器官砷含量都有显著增加;外施硒酸钠和亚硒酸钠都在不同程度上降低了砷胁迫下旱稻各器官(根、茎、叶、糙米、精米)砷含量。(3)全生育期旱种时,施加硒酸钠和亚硒酸钠都会降低旱稻根表铁膜、锰膜的数量;硒酸钠和亚硒酸钠都会降低旱稻根表铁膜中砷含量;根施硒酸钠和亚硒酸钠都会大幅度增加旱稻根表铁膜中的硒含量,而叶面喷施硒试剂不会显著改变旱稻根表铁膜中硒含量。(4)砷胁迫下旱稻生长受到抑制,且随砷污染程度加深,孕穗期生物量下降了54.72%～92.41%,株高降低了19.36%～48.97%,根施和叶施亚硒酸钠都显著促进了砷胁迫下旱稻的生长,品种V1生物量升高了 1.43%～122.96%,品种V2生物量升高了6.2%～59.81%,而施加亚硒酸钠对旱稻株高的影响不显著。(5)亚硒酸钠对砷胁迫下旱稻孕穗期As含量及各器官之间的转运系数影响较大,根施高浓度亚硒酸钠(5.Omg·kg~(-1))能显著增加旱稻根系As含量(12.71%～55.69%),同时降低其茎、叶As含量,品种V1降幅分别为16.25～32.09%和15.12%～43.13%,品种V2降幅为7.32%～29.13%和9.47%～43.27%,且叶施亚硒酸钠的效果明显优于根施;砷的转移系数存在品种差异,品种V2的转移系数SR整体高于品种V1,而品种V1的转移系数LS整体大于品种V2,砷胁迫使得旱稻的转移系数SR和LS都有显著的降低,砷胁迫下施加亚硒酸钠使得V1的SR降低了2.77%～47.90%,V2的SR降低了3.57%～44.30%,施加亚硒酸钠对转移系数LS也有一定的降低。砷胁迫也显著降低了旱稻根系和叶对Se的吸收,但是增加了旱稻茎对Se的吸收。(6)旱稻孕穗期的各器官As、Se含量都达到了极显著正相关水平。品种V1的根和茎、茎和叶、根和叶的As含量相关性分别为0.88、0.90、0.88,Se含量相关性分别为0.79、0.82、0.94(P＜0.01)。品种V2的根和茎、茎和叶、根和叶的As含量相关性分别为0.89、0.95、0.85,Se含量含量相关性分别为0.82、0.87、0.77(P0.01)。早稻孕穗期各器官As含量和Se含量相互之间呈现负相关,其中品种V1茎As含量和根Se含量的相关系数为-0.37,呈显著负相关(P＜0.05)。(7)砷胁迫下旱稻叶片叶绿素含量都有显著的降低;亚硒酸钠增加了砷胁迫下旱稻叶片叶绿素含量(土壤S1除外)。砷胁迫下旱稻叶片光合作用受到明显抑制;且随土壤砷污染浓度增加,早稻叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,而胞间CO2浓度(Ci)则呈升高趋势;亚硒酸钠有效缓解了砷对旱稻叶片光合作用的抑制。在砷胁迫下的两个旱稻品种丙二醛的含量都有显著的提高,亚硒酸钠明显降低了叶片丙二醛的含量,品种V1、V2的降幅分别为9.29%～29.56%和4.80%～30.79%,且叶施降幅明显高于根施。两个品种的SOD活性相似,但是品种V2的POD以及CAT明显高于V1,在砷浓度增加,品种V1的SOD逐渐降低,POD逐渐升高,而CAT先升高后降低;品种V2的SOD、CAT含量逐渐升高,而POD含量先升高再降低。亚硒酸钠使得品种V1的SOD、POD和CAT的含量整体呈现升高的趋势,品种V2的旱稻叶片SOD以及中等砷污染的土壤S2中CAT含量升高,POD以及S3土壤中CAT含量降低。本研究表明,在As污染的水稻田中,可以通过改种旱稻并且施用Se的方式来减少As污染毒害,并且提高植物硒含量。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S511.6;X53

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