鑭對鎘脅迫下水稻幼苗生長及生理特性的影響

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1、張杰等：鑭對鎘脅迫下水稻幼苗生長及生理特性的影響841鑭對鎘脅迫下水稻幼苗生長及生理特性的影響張　杰，黃永杰，劉雪云安徽師范大學(xué)生物多樣性研究中心//重要生物資源保護與利用研究安徽省重點實驗室，安徽蕪湖241000摘要：選擇10mg?L-1La(N03)3作為生物調(diào)控因子，通過營養(yǎng)液培養(yǎng)實驗，研究了水稻(OryzasativaL.)幼苗在遭受鎘脅迫（50mg?L-1和100mg?L-1兩種CdCl2處理）后，稀土元素鑭對抗氧化酶（SOD和CAT）活性、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA含量、質(zhì)膜透性、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、根系活力、幼苗生長及鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)等生理生長指標(biāo)的影響，以探討

2、稀土在重金屬脅迫下對作物的防護效應(yīng)。研究結(jié)果表明：水稻幼苗遭受鎘脅迫的初期，鑭對提高SOD和CAT的活性，降低MDA含量和質(zhì)膜透性，提高葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和根系活力有明顯的正效應(yīng)，但是隨著鎘脅迫程度的加重和脅迫時間的延長，這種作用開始下降，最后甚至與鎘發(fā)生協(xié)同作用，不僅不能緩解鎘對水稻幼苗的毒害，反而更加劇了鎘對水稻幼苗的毒害，這說明適量的稀土元素對重金屬脅迫下植物生長有一定的防護效應(yīng)，但是這種效應(yīng)與重金屬脅迫的濃度大小、脅迫的時間長短有著密切的關(guān)系。此外，鎘在水稻幼苗體內(nèi)的富集規(guī)律是：根系＞地上部，鎘的富集與各處理組鎘濃度之間有比較明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系，但是，鑭處

3、理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。關(guān)鍵詞：鑭；鎘脅迫；水稻(OryzasativaL.)幼苗；生理特性中圖分類號：X171.5；Q946.91文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-2175（2007）03-0835-07張杰等：鑭對鎘脅迫下水稻幼苗生長及生理特性的影響841表1試驗處理Table1Treatmentoftest處理Treatment加入的溶液Aquaofjoin質(zhì)量濃度/(mg·L-1)ConcentrationCK——LaLa(N03)310Cd1CdCl250Cd2CdCl2100Cd1LaLa(N03)3和CdCl210，50C

4、d2LaLa(N03)3和CdCl210，100鎘是一種生物非必需的重金屬元素，由于它具有高毒性及在水體中較為穩(wěn)定，因而被認(rèn)為是最重要的重金屬污染物之一[1]。農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)活動使大量的Cd進入環(huán)境中[2]，隨著污泥農(nóng)用及污灌的應(yīng)用，越來越多的Cd進入農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。Cd不僅降低作物產(chǎn)量，而且通過食物鏈傳遞可能最終危害人體健康，因此如何降低Cd在作物中的富集，減少Cd對作物的傷害已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注[3]。近年來稀土農(nóng)用研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)與適量的稀土，在促進作物優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)的同時，還有誘導(dǎo)植物抗性的能力[4,5]，但是以主要的糧食作物——水稻(Oryzasativ

5、aL.)作為對象，研究稀土元素對重金屬脅迫下作物生長的影響卻鮮見報道，另外筆者在此之前研究結(jié)果表明10mg?L-1La(N03)3處理對水稻幼苗生長的促進作用最為顯著[6]，因此本文以水稻為試驗材料、10mg?L-1La(N03)3作為調(diào)節(jié)因子，研究La對Cd脅迫下水稻幼苗生長的影響，以考察在實驗中應(yīng)用稀土元素作為植物抗重金屬脅迫的拮抗劑的可能性，為稀土對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重金屬污染的防護研究提供一定的依據(jù)。1材料與方法1.1幼苗的培養(yǎng)水稻品種為“金優(yōu)63”，種子用w=2%的NaClO溶液消毒30min，后用蒸餾水清洗干凈，置于27℃恒溫培養(yǎng)箱中用蒸餾水浸泡48h

6、，然后將種子放入蓋有濕潤紗布的白瓷盤中，于27℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽，保持紗布濕潤。2d后水稻長出芽及根，轉(zhuǎn)移到改良的Hangland培養(yǎng)液中培養(yǎng)8d后備用，每天更換1次培養(yǎng)液，實驗在28℃光照培養(yǎng)箱中進行，光周期為10h∶14h（光∶暗比）。1.2幼苗的處理水稻在改良的Hangland培養(yǎng)液中生長8d后進行處理。向培養(yǎng)液中加入相應(yīng)濃度的La(N03)3或CdCl2溶液（表1）。為避免形成LaPO4和Cd3(PO4)2沉淀，處理后培養(yǎng)液中不再加入NH4H2PO4，但是每天光照結(jié)束前向葉面定量噴施1mol?L-1NH4H2PO4溶液，其它營養(yǎng)元素同處理前。每一塑料杯

7、一次性澆入上述培養(yǎng)液200mL，6種處理，每一處理均20杯，每杯移植水稻幼苗10株。實驗在28℃光照培養(yǎng)箱中進行，光周期為10h∶14h（光∶暗比）。張杰等：鑭對鎘脅迫下水稻幼苗生長及生理特性的影響8411.3測定方法1.3.1超氧化物歧化酶(SOD)活性和過氧化氫酶(CAT)活性的測定稱取植物材料0.2g，加入5mL預(yù)冷的50mmol?L-1pH7.8的磷酸緩沖液于冰浴中研磨成勻漿，在冷凍高速離心機中于4℃下15000×g離心20min，取上清液用于測定SOD和CAT活性。SOD活性測定采用NBT光化還原法[7]，以抑制NBT光化還原50%的酶量為一個酶活力

8、單位；CAT活性測定用高錳酸鉀滴定法[