本文關(guān)鍵詞：硫、硅對水稻吸收鎘的影響及機理

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【摘要】：隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,重金屬污染的危害已經(jīng)日漸明顯,尤其以重金屬鎘的污染尤為嚴重,鎘容易被水稻等主要糧食作物吸收富集,最終影響籽粒的食用安全。但不同品種水稻對土壤環(huán)境中鎘的吸收轉(zhuǎn)運有著很大差異,因此,種植低鎘積累水稻配合合適的改良鈍化措施已經(jīng)成為合理利用重金屬污染土壤,確保水稻品質(zhì)安全的重要措施之一。大量研究結(jié)果表明,鎘脅迫下植物體內(nèi)非蛋白巰基物質(zhì)(NPT)的含量,鎘亞細胞分布特征是影響重金屬的積累、轉(zhuǎn)移的重要因素并與水稻籽粒中重金屬鎘的積累有著密切關(guān)系；施入土壤中的硫和硅可影響重金屬鎘的生物有效性進而影響鎘在作物體內(nèi)的積累,但對作物體內(nèi)鎘遷移的影響的研究尚不多見,為此,本文通過盆栽試驗,研究了在鎘污染脅迫下,外源添加硫、硅對土壤鎘生物有效性的影響及對兩個不同基因型水稻體內(nèi)NPT含量及鎘亞細胞分布的影響,探討了它們與鎘在水稻體內(nèi)積累的關(guān)系,以期為在鎘污染土壤上合理利用低鎘積累作物提供理論依據(jù)。結(jié)果如下：1.硫、硅對土壤中有效態(tài)鎘含量的影響硫、硅配施對土壤有效態(tài)鎘含量的影響主要體現(xiàn)在硅的作用上,而硫?qū)τ谟行B(tài)鎘含量的影響不大。施硅量越大有效態(tài)鎘下降幅度越大。且對于不同品種下降幅度不同,遼星1號在S1Si2條件下下降幅度最大,土壤有效態(tài)鎘含量下降了44.4%；而對于沈農(nóng)315則是在S2Si2條件下下降幅度最大,降幅達到了54.8%。2.硫、硅對土壤中重金屬形態(tài)變化的影響硅是影響土壤中鎘形態(tài)變化的主要原因,硫?qū)︽k形態(tài)的變化沒有明顯的影響,但是硫存在的條件下,會減弱硅對交換態(tài)鎘含量降低的效果。不同品種之間也存在差異,遼星1號在S1Si2條件下交換態(tài)鎘含量比對照下降了53.9%；而沈農(nóng)315則是在S2Si2條件下比對照下降了68.2%。硫、硅施入對于碳酸鹽結(jié)合態(tài)的鎘影響不大,而對于穩(wěn)定態(tài)的鎘的影響與硅施入量的變化有關(guān),遼星1號土壤中穩(wěn)定態(tài)鎘總量隨著硅的施入而提高,3.硫、硅對兩個品種水稻莖、葉部非蛋白巰基物質(zhì)(NPT)含量的影響研究結(jié)果表明,隨著硫施用量的增加,兩個品種水稻葉中的NPT含量均有提升,即施硫可以促進NPT物質(zhì)的合成；硅對NPT的影響表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢,但是在絕大部分處理下均高于對照組,說明硅也促進NPT含量的升高；而且沈農(nóng)315水稻葉中的NPT含量在所有處理條件下均高于遼星1號水稻,說明在相同鎘脅迫條件下,沈農(nóng)315對鎘的耐受能力高于遼星1號。4.硫、硅對鎘在兩種水稻體內(nèi)亞細胞分布的影響硅的施入使根、莖、葉細胞壁中的鎘百分含量提高,說明硅可以促進鎘在細胞壁上的分布；而硫的施入,使細胞可溶部分的鎘含量提高,說明硫可以促進鎘向包含液泡的細胞可溶部分轉(zhuǎn)移,說明硅對植物的重金屬解毒機制是強化了細胞壁對重金屬的阻隔,而硫使NPT含量提高進而促進鎘向細胞可溶部分轉(zhuǎn)移,增加細胞內(nèi)液泡區(qū)室化作用的效果。沈農(nóng)315根部細胞壁的鎘百分含量高于遼星1號。5.硫、硅對鎘在水稻體內(nèi)轉(zhuǎn)運、分布的影響隨著硅施入量的增加,兩個品種根系中鎘的含量呈降低趨勢,沈農(nóng)315各處理鎘含量均低于遼星1號；而硫的施入,會使根中的鎘含量升高,且沈農(nóng)315升高的程度大于遼星1號；在莖、葉中,鎘在遼星1號中的含量均高于沈農(nóng)315,隨著硅的施入量增加而降低,而硫使莖中鎘含量基本呈下降趨勢,葉中鎘含量呈上升趨勢,且對遼星1號作用效果比較明顯,說明在硫、硅處理下,遼星1號體內(nèi)的鎘向地上部的轉(zhuǎn)運能力較強；遼星1號籽粒中鎘含量最低的處理為S2Si2,沈農(nóng)315為SOSi2,硫、硅均可以降低遼星1號水稻籽實中鎘的含量,而硫會降低硅對沈農(nóng)315籽實中鎘含量的降低效果。兩個品種水稻的轉(zhuǎn)運系數(shù)均會隨著硫、硅的施入而降低,減少重金屬向地上部的轉(zhuǎn)運。并且遼星1號水稻的轉(zhuǎn)運系數(shù)高于沈農(nóng)315,說明在本實驗所設定的鎘脅迫水平下,遼星1號的根部富集作用弱于沈農(nóng)315,重金屬向地上部的轉(zhuǎn)運更多。且遼星1號的轉(zhuǎn)運系數(shù)對硅濃度的變化較為敏感；而沈農(nóng)315的轉(zhuǎn)運系數(shù)則對硫濃度的變化更為敏感。6.籽實中鎘含量的影響因素籽實中鎘含量與土壤中有效態(tài)、交換態(tài)鎘含量呈極顯著正相關(guān),與鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)鎘呈顯著負相關(guān)關(guān)系,這表明鎘在土壤中的含量及存在形態(tài)是影響鎘在籽粒中積累的主要因素；籽粒中鎘含量與莖細胞可溶部分、葉細胞可溶部分呈顯著正相關(guān),根細胞壁鎘積累量和葉片中NPT含量與籽實中鎘含量呈負相關(guān),但沒達到顯著水平,這表明鎘在莖、葉中亞細胞分布特點也是影響籽粒中鎘含量的主要因素；而對籽實鎘含量和硫、硅施用量的分析發(fā)現(xiàn),籽實鎘含量與硫、硅施用量均呈負相關(guān)關(guān)系,表明外源添加硫、硅可降低籽粒中鎘的含量,其中硅對兩個品種水稻的影響幾乎相同,硫的影響在品種之間存在差異,硫?qū)ι蜣r(nóng)315的影響效果要高于遼星1號。
【關(guān)鍵詞】：水稻 鎘 硫 硅 亞細胞 非蛋白巰基
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X173;X53
【目錄】：

• 摘要10-13
• Abstract13-17
• 第一章 前言17-30
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 重金屬的污染現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 重金屬對植物的毒害18-19
• 1.2.2 土壤中重金屬的賦存形態(tài)19-20
• 1.2.3 植物對重金屬的吸收轉(zhuǎn)運20-21
• 1.2.4 不同基因型水稻吸收鎘的差異21-22
• 1.3 重金屬污染的治理方法22-24
• 1.3.1 物理修復22-23
• 1.3.2 化學修復23
• 1.3.3 生物修復23-24
• 1.4 硫與細胞氧化還原體系24-26
• 1.4.1 超氧化物歧化酶25
• 1.4.2 過氧化物酶25
• 1.4.3 過氧化氫酶25-26
• 1.5 硅與重金屬的亞細胞分布26-27
• 1.6 研究目的與意義27-28
• 1.7 研究內(nèi)容28-30
• 第二章 材料與方法30-34
• 2.1 實驗材料30
• 2.1.1 供試水稻30
• 2.1.2 供試土壤30
• 2.2 處理設置30-31
• 2.3 測定指標及方法31-33
• 2.3.1 土壤中有效態(tài)鎘含量測定31
• 2.3.2 水稻土中鎘的五種形態(tài)測定31-32
• 2.3.3 非蛋白巰基(NPT)物質(zhì)含量測定32
• 2.3.4 細胞中鎘的亞細胞分布測定32
• 2.3.5 水稻根、莖、葉及籽實中鎘含量的測定32-33
• 2.4 數(shù)據(jù)處理33-34
• 第三章 硫、硅對土壤中鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化及有效態(tài)鎘含量的影響34-40
• 3.1 硫硅配施對土壤中鎘有效態(tài)含量的影響34-35
• 3.2 土壤中鎘五種形態(tài)的分配關(guān)系35-38
• 3.2.1 土壤中交換態(tài)鎘含量的變化35-36
• 3.2.2 土壤中碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘含量變化36-37
• 3.2.3 土壤中其他穩(wěn)定形態(tài)鎘含量的變化37-38
• 3.3 討論38-39
• 3.4 小結(jié)39-40
• 第四章 硫、硅對水稻體內(nèi)NPT含量影響40-43
• 4.1 硫、硅對水稻莖、葉中非蛋白巰基含量的影響40-41
• 4.2 討論41-42
• 4.3 小結(jié)42-43
• 第五章 不同硫、硅條件下鎘的亞細胞分布43-47
• 5.1 硫、硅對兩品種水稻各部位亞細胞分布的影響43-45
• 5.2 討論45-46
• 5.3 小結(jié)46-47
• 第六章 硫、硅對鎘在水稻體內(nèi)分布轉(zhuǎn)運的影響47-53
• 6.1 水稻各部位鎘的分布47-50
• 6.1.1 兩品種水稻根部鎘含量變化47-48
• 6.1.2 兩品種水稻莖、葉部鎘含量變化48
• 6.1.3 兩品種水稻籽實中鎘含量變化48-50
• 6.2 兩品種水稻轉(zhuǎn)運系數(shù)的變化50
• 6.3 討論50-52
• 6.4 小結(jié)52-53
• 第七章 鎘在水稻體內(nèi)遷移、積累影響因素分析53-55
• 7.1 水稻籽實中鎘含量與其他指標的相關(guān)關(guān)系53-54
• 7.2 籽實鎘含量與硫、硅施用量的關(guān)系54
• 7.3 小結(jié)54-55
• 第八章 結(jié)論55-57
• 參考文獻57-65
• 致謝65

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