籽粒富鋅水稻鋅運(yùn)輸和分布特征研究.pdf

1、鋅是生物體必需的重要微量營養(yǎng)元素,缺鋅引起的營養(yǎng)失衡問題是目前世界上面臨的微量營養(yǎng)健康問題之一,生物強(qiáng)化被認(rèn)為是解決人體鋅營養(yǎng)缺乏的最有潛力的途徑。作為世界上一半以上人口的主要糧食作物,稻米中鋅含量的輕微增加即可極大改善人體鋅營養(yǎng)狀況,然而水稻鋅營養(yǎng)生理特性和籽粒鋅富集的生理機(jī)制還不十分清楚,因此限制了富鋅品種的選育。鑒于目前大部分研究都集中在水稻根部對鋅的吸收,本論文主要著力研究鋅被根吸收后的運(yùn)輸分配機(jī)制以及鋅在籽粒中的分布特征,取得

2、的主要研究成果如下:
　　 1.采用水培溶液中添加代謝抑制劑和低溫處理方法,研究比較了籽粒富鋅和低鋅兩種水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅對能量需求的差異。結(jié)果表明:添加代謝抑制劑或低溫處理均能顯著抑制兩種水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅,且籽粒富鋅水稻受到的抑制程度明顯強(qiáng)于低鋅水稻。籽粒富鋅水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅對能量的需求更高。
　　 2.對兩種水稻的缺鋅誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)表明,缺鋅誘導(dǎo)能夠顯著增加木質(zhì)部傷流液的鋅濃度和鋅總量,7天缺鋅誘導(dǎo)后供應(yīng)1 μM鋅,比對照持

3、續(xù)供應(yīng)1 μM鋅籽粒低鋅水稻IR64木質(zhì)部傷流液鋅濃度從17.0 μM提高了32.5 μM,而IR68144相對應(yīng)的從26.8μM提高到了37.8 μM。雖然缺鋅誘導(dǎo)后籽粒富鋅水稻IR68144木質(zhì)部運(yùn)輸鋅的能力增加幅度低于IR64,但在所有處理?xiàng)l件下,IR68144木質(zhì)部傷流液中的鋅濃度和鋅總量都高于IR64。
　　 3.其它陽離子對水稻木質(zhì)部鋅運(yùn)輸影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:缺鐵誘導(dǎo)能促進(jìn)水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅,而鈣離子通道抑制劑La3+

4、和高濃度鈣能顯著抑制籽粒富鋅水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅總量,而對低鋅水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅總量無顯著影響。籽粒富鋅水稻可能能夠通過鈣離子通道吸收鋅并進(jìn)行木質(zhì)部裝載運(yùn)輸,而低鋅水稻可能無此功能。
　　 4.外源添加有機(jī)酸對水稻木質(zhì)部鋅運(yùn)輸影響的實(shí)驗(yàn)表明:水培條件下外源有機(jī)酸對水稻木質(zhì)部運(yùn)輸鋅能力無顯著影響,可能僅在土壤缺鋅情況下或土壤鋅有效性較低情況下,有機(jī)酸才有促進(jìn)水稻吸收和運(yùn)輸鋅的作用。
　　 5.不同供鋅水平下籽粒鋅富集突變體J27

5、及日本晴(對照)吸收鋅和各器官組織積累分配鋅的實(shí)驗(yàn)顯示:生育后期,水稻莖、老葉和劍葉是鋅源,穗部是鋅庫,缺鋅時,富鋅水稻劍葉和老葉中的鋅含量降低幅度更大,富鋅水稻穗軸、殼和糙米降低幅度更小,富鋅水稻劍葉鋅含量低于對照,而在其它處理時,富鋅水稻劍葉鋅含量都高于對照,且從1μM增至10 μM鋅處理時,富鋅水稻劍葉中的鋅含量增幅更大,表明富鋅水稻劍葉有更強(qiáng)的鋅積累彈性,供鋅不足時釋放更多的鋅,供鋅充足時存儲更多的鋅。兩品種水稻莖中的鋅含量變幅

6、都很大,但兩者無顯著差異。因此,從劍葉和老葉高效轉(zhuǎn)運(yùn)鋅至穗部和保證穗部有較高的鋅含量可能是富鋅的重要原因。
　　 6.對水稻的籽粒鋅鐵含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:ICP-MS和同步輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明IR8192和二九豐兩品種中的鋅、鐵含量變化趨勢比較一致,而且兩種水稻籽粒中鋅和鐵具有很強(qiáng)的相關(guān)性。而富鋅水稻突變體J27全株水稻鐵積累總量和糙米中的鐵含量都顯著高于低鋅水稻。以上結(jié)果表明在鋅鐵元素含量分布上具有較大共性,可能水稻籽粒在鐵鋅兩種