種子引發(fā)對重金屬毒害和養(yǎng)分缺乏下水稻幼苗生長、抗氧化系統(tǒng)及養(yǎng)分吸收的影響.pdf

1、重金屬是重要的環(huán)境污染物質，其在生態(tài)學、進化學、營養(yǎng)學和環(huán)境學方面的毒害問題受到了越來越多的關注。水稻生長尤其是在幼苗階段容易遭受Pb、Hg和Ni等重金屬的毒害。此外，在亞洲地區(qū)雨養(yǎng)型低產田地區(qū)，由于根區(qū)水位波動頻繁以及集約化的種植模式，水稻通常會遇到大量營養(yǎng)元素的缺乏。水稻生長發(fā)育受到N、P、K等營養(yǎng)元素的供應水平已成為世界范圍內水稻生長發(fā)育和產量提升的主要限制因子。重金屬毒害與NPK養(yǎng)分缺乏類似，可能導致水稻生長受抑制、營養(yǎng)不平衡、

2、激素變化、氧化性損傷以及與脅迫反應相關聯(lián)代謝物的改變。種子引發(fā)是在控制條件下使種子緩慢吸水，為萌發(fā)提前準備的一種播前處理技術，可以促進種子萌發(fā)、提高幼苗活力和保障農作物尤其是在不利環(huán)境下的正常生長。目前關于在逆境環(huán)境下有效地種子引發(fā)處理的報道文獻不多，而在考慮重金屬與養(yǎng)分缺乏條件交互作用下種子引發(fā)作用效果的研究更少。因此，本文通過在人工氣候箱進行了一系列的溶液培養(yǎng)試驗，研究了不同重金屬脅迫（Ni、Hg和Pb）與不同養(yǎng)分供應條件（完全養(yǎng)分

3、、缺N、缺P和缺K）交互作用下種子引發(fā)處理和非引發(fā)處理水稻的生理、生化及礦質營養(yǎng)響應機制。主要的研究結果如下:
　　(1) Ni脅迫及缺N、缺P或缺K對水稻立苗產生負效應。Ni毒害與養(yǎng)分缺乏顯著降低水稻幼苗高度和地上部生物量，其中在缺N和Ni共同脅迫下水稻地上部長勢最差。缺N顯著降低水稻根長和根部生物量，Ni脅迫降低水稻根部生物量，但對缺N條件下水稻的根長無影響。缺P或缺K處理水稻的根部生物量與正常養(yǎng)分供應處理條件下的大致相同。N

4、i脅迫或其與養(yǎng)分缺乏共同脅迫下，均能誘導水稻幼苗產生ROS，并引起脂質過氧化反應?？寡趸镏袃H有GR和Ve在正常養(yǎng)分供應條件下受到Ni脅迫的影響。Ni脅迫降低水稻幼苗尤其是地上部N、Ca、Mg、Fe和Mo的含量。缺N水稻地上部的Ni含量最高，而缺K水稻根部的Ni含量最高。種子引發(fā)處理能消減養(yǎng)分缺乏和鎳脅迫對水稻幼苗的危害，促進水稻幼苗生長，其原因是減少了ROS物質產生與積累，提高膜穩(wěn)定性、增強了抗氧化防御系統(tǒng)以及維持礦質養(yǎng)分。
　

5、　(2) Hg毒害處理導致水稻秧苗出現毒害癥狀，具體表現為水稻幼苗高度、根長以及鮮重和干物質量降低。另外，盡管Hg毒害提高水稻Hg含量，但是對養(yǎng)分缺乏（缺N、缺P或缺K）并沒有改善作用，相反養(yǎng)分缺乏處理尤其是缺氮有加重水稻秧苗Hg毒害的現象。Hg脅迫增加水稻幼苗體內氧化反應，導致水稻葉片中MDA和ROS的積累。汞脅迫和養(yǎng)分缺乏也降低保護酶(SOD、POD、CAT、GPX、GR，GST)活性和非酶性抗氧化劑(GSH、VC)含量。Hg毒害和

6、缺N共同脅迫下抗氧化防御性能最差。汞脅迫下水稻幼苗的氮、磷和鈣的濃度較低，促進水稻鉀素從根部向地上部的轉移。在受脅迫條件下，種子引發(fā)處理能促進水稻的生長，提高水稻的生物量和養(yǎng)分含量，降低過氧化產物，提高水稻葉片中保護酶活性和非酶抗氧化劑含量?？傊?，種子引發(fā)可能通過減少過氧化反應和提高抗氧化系統(tǒng)活性或水平進而影響幼苗生長和生物量，減輕Hg毒害和氮磷鉀養(yǎng)分缺乏所造成的不良影響。
　　(3)在水稻幼苗缺N或缺P條件下，Pb毒害嚴重抑制了

7、水稻地上部的生長，但是對水稻根系生長沒有影響。在水稻供給全部的養(yǎng)分或缺K情況下，Pb毒害對水稻幼苗生長沒有抑制作用。Pb脅迫在所有的養(yǎng)分處理下（尤其是缺N或缺P處理）觸發(fā)了氧化應激反應。與對照相比，Pb毒害不利于水稻地上部N、P、K、Ca、Mg、Cu、Mn和Mo養(yǎng)分的積累，但地上部Zn、B和Pb養(yǎng)分濃度不受影響或增加。與其他元素相比，Pb毒害降低地上部P和地上部Mn含量的趨勢更明顯。缺K可能抑制水稻對Pb的吸收，導致Pb毒害水稻幼苗在缺

8、K情況下的生長表現較好。種子引發(fā)處理可以有效地緩解Pb毒害對水稻生長所造成的不利影響。在Pb毒害和或養(yǎng)分缺乏情況下，水稻因產生ROS造成氧化損傷，而種子處理后的水稻幼苗表現出最小的氧化損傷。種子引發(fā)通過調節(jié)水稻葉片中的抗氧化酶活性和谷胱甘肽(GSH)水平來增強水稻幼苗的抗氧化防御系統(tǒng)。此外，種子引發(fā)處理能降低水稻地上部Pb的積累從而防止Pb的積累損傷。顯而易見，降低了水稻幼苗根部向地上部Pb素的遷移和積累，也就減輕了鉛毒害。綜上，試驗結