硒緩解水稻幼苗砷脅迫的效果及其機(jī)理研究.pdf

1、砷廣泛存在于自然界中，是嚴(yán)重危害人體健康的重金屬元素之一。近幾年，由于工業(yè)廢水廢氣的排放以及含砷農(nóng)藥的大量使用，部分土壤已經(jīng)受到了嚴(yán)重的砷污染。砷可以被水稻高效吸收，再通過食物鏈富集到人的體內(nèi)，對(duì)人體健康造成潛在威脅。硒是人體必需的營養(yǎng)元素，已有研究表明硒有拮抗水稻吸收重金屬的作用。硫與硒為同一族元素，在植物緩解砷的毒害及硒的代謝中均有重要的作用。本論文采用溶液培養(yǎng)方法，系統(tǒng)研究不同濃度硒[0-10μmol/L Se(Ⅳ)]與砷[0-2

2、5μmol/LAs(Ⅲ)]交互作用對(duì)水稻幼苗生長、砷和硒吸收轉(zhuǎn)移及抗氧化系統(tǒng)的影響，篩選出緩解水稻砷脅迫的適宜硒濃度;在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了不同硫供應(yīng)水平(1.25mmol/L、0.25mmol/L)對(duì)硒砷交互作用下水稻生長、砷硒累積和形態(tài)、抗氧化系統(tǒng)及巰基化合物含量的影響，探討水稻硒砷交互作用的機(jī)理及不同硫水平的影響，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上通過合理使用硒肥和硫肥達(dá)到降砷、富硒效果提供科學(xué)依據(jù)。本研究主要研究結(jié)果如下:
　　1.低濃度砷(5

3、μmol/L)對(duì)水稻幼苗生長無顯著影響，高濃度的砷(25μmol/L)處理則抑制了水稻的生長、降低了水稻幼苗鮮重及葉片SPAD值。無砷及低砷(≤5μmol/L)處理?xiàng)l件下，低濃度硒(≤51μmol/L)處理促進(jìn)了水稻的生長、增加了水稻的地上部鮮重和根部鮮重;高砷(25μμmol/L)處理?xiàng)l件下，添加高濃度硒(10μmol/L)處理促進(jìn)了水稻的生長。
　　2.硒抑制水稻幼苗對(duì)砷的吸收和轉(zhuǎn)移，降低水稻根部和地上部砷含量。砷處理抑制了硒

4、向地上部的轉(zhuǎn)移，降低了水稻地上部硒含量。低濃度砷處理(5μmol/L)顯著增加了水稻根部硒含量，是CK處理的1.2-1.8倍;而高濃度砷(25μmol/L)則降低了水稻根部硒含量，是CK處理的63.2％-74.1％。
　　3.低濃度砷處理對(duì)水稻幼苗抗氧化酶活性及MDA含量無顯著影響(P＞0.05);而高濃度砷脅迫則顯著提高了水稻幼苗根和葉中SOD及POD酶活性及MDA含量(P＜0.05)。硒處理顯著增加了水稻幼苗GSH-Px酶的活

5、性，緩解了砷脅迫對(duì)水稻造成的氧化脅迫，顯著降低了高砷處理水稻幼苗根和葉中MDA含量。
　　4.砷處理誘導(dǎo)水稻幼苗植株巰基化合物的形成，水稻葉片和根中GSH和NPT含量與其砷含量成正相關(guān)。低砷處理?xiàng)l件下，加硒降低了水稻葉中GSH含量及根中NPT和PCs含量;高砷處理?xiàng)l件下，水稻葉和根中GSH含量隨著硒處理濃度增加先升高后降低、5μmol/L Se處理時(shí)達(dá)最大值，根中NPT和PCs含量則是隨硒濃度增加先降低后升高，10μmol/L S

6、e處理時(shí)達(dá)最大值。
　　5.與低硫水平(0.25mmol/L)相比，高硫水平(1.25mmol/L)促進(jìn)了水稻幼苗對(duì)砷的吸收，高硫處理水稻幼苗地上部和根部砷的含量分別是低硫處理的1.2倍左右和1.38-1.51倍。硒對(duì)水稻幼苗砷吸收的抑制作用與硫水平無關(guān)，而砷對(duì)水稻幼苗植株硒含量的抑制作用則是高硫水平下強(qiáng)于低硫水平。高硫和低硫水平下，砷分別使地上部硒的含量下降了62.3％和21.3％。
　　6.水稻幼苗地上部主要以有機(jī)硒(S

7、eCys和SeMet)為主、占80％左右，根部則有機(jī)硒和無機(jī)硒分別約占42％-63％和37％-58％。提高硫水平增加了水稻幼苗有機(jī)硒所占的百分比。砷處理增加了水稻根部有機(jī)硒所占比例，且增加了水稻根部和地上部SeMet所占的百分比，降低了SeCys所占的百分比。
　　7.高硫處理促進(jìn)了砷脅迫處理水稻幼苗根中硫醇化合物的合成，其GSH含量、NPT含量及GSH/GSSG比值分別是低硫處理的1.16-1.34倍、1.14-1.54倍和1.

8、09-2.17倍。硒對(duì)砷脅迫水稻根中硫醇化合物影響與硫處理水平有關(guān):高硫條件下，10μmol/L Se提高了根中GSH、降低了GSH/GSSG比值，對(duì)NPT含量則無顯著影響;低硫條件下，Se處理對(duì)根中GSH含量無影響、提高了GSH/GSSG比值，降低了NPT含量。
　　8.無砷及高砷處理?xiàng)l件下，高硫水平對(duì)植物生長均有促進(jìn)作用，表現(xiàn)為提高了水稻幼苗抗氧化酶活性、降低MDA含量、提高水稻幼苗株高及生物量。硫與硒對(duì)水稻MDA含量影響有交