Si-As比調(diào)控水稻砷吸收和累積機(jī)制研究.pdf

1、水稻是世界主糧作物之一，研究表明水稻對(duì)砷有較強(qiáng)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，稻米砷污染已成為當(dāng)前亟待解決的環(huán)境問題之一。硅是水稻生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，可通過共用吸收通道抑制水稻砷吸收，從而降低其在水稻中的累積。本小組前期研究結(jié)果顯示土壤溶液中硅/砷比可調(diào)控水稻中砷累積，但其調(diào)控機(jī)制尚不明確?；诖耍狙芯渴紫韧ㄟ^水稻發(fā)芽試驗(yàn)，探索了硅/砷比對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗砷毒性的影響效應(yīng);進(jìn)而開展了硅/砷比對(duì)苗期水稻吸收無機(jī)三價(jià)砷(As(Ⅲ))和無機(jī)五價(jià)砷(As

2、(Ⅴ))，以及外排和轉(zhuǎn)運(yùn)As(Ⅲ)的影響研究;最后選取輕、中、重度砷污染土壤（As含量分別為70 mg·kg-1，110 mg·kg-1，150 mg·kg-1），研究了施硅時(shí)期和施硅方式（土施和葉面噴施）對(duì)成熟水稻砷富集能力及稻米中砷的賦存形態(tài)的調(diào)控機(jī)制，旨在篩選出阻遏砷進(jìn)入水稻可食部位的可行性措施。主要的研究結(jié)果如下:
　　(1)以Italica carolina為試驗(yàn)材料，模擬育苗時(shí)基施硅肥(Si1)和播前用含硅的處理液(S

3、i2)浸種的方式，研究As(Ⅲ)脅迫下硅/砷比對(duì)水稻種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)的影響及硅緩解幼苗砷毒性效應(yīng)。結(jié)果表明，添加外源硅或采用硅處理液浸種均可促進(jìn)水稻種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，并降低了幼苗砷累積和緩解砷對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的毒性，其中硅處理液浸種效果更好。
　　(2)采用生物學(xué)模擬方法，研究了Italica carolina水稻分別暴露在含有As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的介質(zhì)中24 h，不同Si/As比(1∶1，10∶1，100∶1)對(duì)As(Ⅲ)/

4、As(Ⅴ)吸收、外排和轉(zhuǎn)運(yùn)As(Ⅲ)調(diào)控機(jī)制。結(jié)果顯示，水稻暴露在As(Ⅲ)環(huán)境中24h，Si/As比對(duì)水稻As(Ⅲ)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)沒有顯著影響，但是缺磷條件下卻顯著抑制As(Ⅲ)由根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn);水稻暴露在As(Ⅴ)環(huán)境中24h，與對(duì)照相比(Si/As比為0∶1)，Si/As比為100∶1顯著降低水稻對(duì)As(Ⅴ)的吸收、As(Ⅲ)的外排和轉(zhuǎn)運(yùn)。
　　(3)采用土壤盆栽試驗(yàn)，研究施硅時(shí)期對(duì)種植在輕、中、重（As含量分別為70、1

5、10、150 mg·kg-1）度砷污染土壤水稻體內(nèi)砷累積和籽粒砷形態(tài)的影響，并分析了不同施硅時(shí)期處理下，水稻產(chǎn)量和土壤溶液中硅/砷比動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，輕、中、重度砷污染土中，施硅可增加水稻產(chǎn)量，且分蘗期施硅增產(chǎn)效果最好;總砷在水稻各部位含量順序均為:秸稈＞穎殼＞米糠＞精米。輕、中、重度砷污染土中，施硅后土壤溶液中硅/砷比值大致在50∶1-150∶1、10∶1-100∶1和10∶1-50∶1之間變動(dòng)。輕度砷污染區(qū)，分蘗期土施硅肥既有