硅在緩解水稻幼苗銅毒性及水稻根銻毒性的機(jī)制研究.pdf

1、銅是一種植物生長(zhǎng)所必須的微量元素，但是其在環(huán)境中濃度超過(guò)一定閾值就會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。與銅不同，銻是一種植物非必須的元素，但植物能從土壤中吸收銻，使植物體內(nèi)積累高濃度的銻。銻和銅能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)而危害人類健康。水稻是我國(guó)主要的糧食作物，也是一種典型的喜硅植物。硅對(duì)水稻健康的生長(zhǎng)和發(fā)育十分有益，并且能提高水稻對(duì)重金屬的耐受能力。本文研究結(jié)論如下:
　　1.通過(guò)水培實(shí)驗(yàn)研究不同銅處理水平下對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)、元素吸收、抗氧化系統(tǒng)

2、，亞細(xì)胞分布的影響。結(jié)果表明:隨著銅濃度的升高，水稻生長(zhǎng)受到不同程度的抑制;水稻的莖和葉中銅的濃度隨溶液中銅處理濃度增加而增加，但水稻根系中銅含量變化與外源銅濃度無(wú)顯著相關(guān)性;水稻根中過(guò)氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性只有在80μM銅處理濃度下高于對(duì)照，而水稻葉中CAT和SOD活性與銅處理濃度無(wú)顯著相關(guān)性;與對(duì)照相比，銅處理下水稻根和葉中的MDA含量顯著增加;水稻根中銅在重金屬解毒組分(微粒體和熱穩(wěn)定部分)的亞細(xì)胞分布

3、比例隨暴露液中銅濃度增加而降低，而在重金屬敏感組分(細(xì)胞器和熱變形部分)的亞細(xì)胞分布比例隨暴露液中銅濃度增加而增加。
　　2.通過(guò)水培實(shí)驗(yàn)研究硅作用下銅對(duì)水稻幼苗生理特性影響。結(jié)果表明:在加硅(0.6mM，1.5mM)處理下，對(duì)低濃度銅水平處理下的水稻生長(zhǎng)有明顯的緩解作用，但高濃度處理下作用不明顯;在銅處理為5μ M時(shí)，硅能降低水稻莖和葉中銅的濃度，其他處理濃度則沒(méi)有很大的影響;硅還能降低銅由地下部分向地上部分的轉(zhuǎn)移;20μM銅處

4、理下，硅使水稻根中CAT和葉中的SOD含量升高，同時(shí)使水稻莖中重金屬解毒部分銅相對(duì)含量高于對(duì)照，而水稻葉中重金屬敏感部分銅相對(duì)含量降低。
　　3.通過(guò)水稻根暴露于不同濃度銻的處理液中72h后的根伸長(zhǎng)急性毒性試驗(yàn)，開(kāi)展了銻對(duì)根伸長(zhǎng)，抗氧化系統(tǒng)及銻的亞細(xì)胞分布的影響研究。結(jié)果表明:三價(jià)銻(Sb(Ⅲ))對(duì)水稻根的毒性要高于五價(jià)銻(Sb(Ⅴ))，Sb(Ⅲ)處理下水稻根中銻濃度高于Sb(Ⅴ)處理;Sb(Ⅲ)處理下，SOD和CAT的活性與對(duì)照

5、相比均是下降的，而Sb(Ⅴ)處理下，水稻根中CAT活性與對(duì)照相比無(wú)明顯差異，SOD活性是下降的。Sb(Ⅲ)處理下，銻主要分布在熱穩(wěn)定部分和微粒體中，而Sb(Ⅴ)處理下，銻主要分布在細(xì)胞器和熱敏感部分。在Sb(Ⅲ)處理下，隨著銻的濃度的升高，水稻根中金屬敏感部分銻的相對(duì)含量升高;對(duì)于Sb(Ⅲ)處理，隨著銻的處理濃度升高，水稻重金屬敏感部分銻的相對(duì)含量升高而重金屬解毒部分銻的相對(duì)含量下降。
　　4.通過(guò)硅作用下72h銻處理對(duì)水稻根伸長(zhǎng)

6、的影響，研究硅作用下銻對(duì)水稻根生長(zhǎng)影響，抗氧化系統(tǒng)及銻的亞細(xì)胞分布的影響。結(jié)果表明:添加硅后，與對(duì)照相比，會(huì)使銻(Ⅲ，Ⅴ)的EC50升高，水稻根中銻濃度下降，表明硅能降低了銻對(duì)水稻根的毒性;無(wú)論銻(Ⅲ，Ⅴ)是低濃度還是高濃度，硅能使水稻根中CAT和SOD的活性升高，硅對(duì)三價(jià)銻處理(無(wú)論高濃度還是低濃度)的亞細(xì)胞分布無(wú)影響。在低濃度五價(jià)銻處理時(shí)，加入硅后增加了重金屬敏感部分的銻百分比，而高濃度五價(jià)銻(97μ M Sb)處理時(shí)，加入硅后，重

7、金屬敏感部分的銻百分比下降，而重金屬解毒部分的銻百分比升高。
　　5.研究水稻離體根系對(duì)銻(Ⅲ，Ⅴ)吸收動(dòng)力學(xué)及硅對(duì)水稻根吸收銻的影響，發(fā)現(xiàn)通過(guò)Michaelis-Menten方程可以很好的擬合吸收過(guò)程，從擬合獲得的離子的吸收動(dòng)力學(xué)參數(shù)可以看出，三價(jià)銻的Vmax要大于五價(jià)銻的Vmax，三價(jià)銻的Km小于五價(jià)銻的Km，由此可以看出，水稻根對(duì)三價(jià)銻的吸收要高于五價(jià)銻。添加硅后，三價(jià)銻處理下的Vmax升高，而Km下降，而對(duì)于五價(jià)銻，在加入