外源Cd在不同品种水稻组织中的细胞分布和化学形态特征研究

采用水培试验,以低镉(Cd)积累水稻品种‘D83A/R527’和高Cd积累水稻品种‘辐优838’为供试材料,设置3个Cd浓度(5μmol·L^(-1)、10μmol·L^(-1)、25μmol·L^(-1))处理,从Cd亚细胞及化学形态分布角度研究了不同基因型水稻品种的Cd积累特性,为探讨水稻对Cd的吸收积累生理机制提供科学依据。结果表明:(1)水稻‘D83A/R527’的根系和茎叶Cd含量及根系-茎叶转移系数均显著低于‘辐优838’(P<0.05)。(2)两水稻根系各亚细胞组分中Cd含量表现为可溶部分(F3)>细胞壁(F1)>细胞器(F2),茎叶表现为细胞壁(F1)>可溶部分(F3)>细胞器(F2);‘D83A/R527’根系和茎叶细胞壁Cd的质量分数(36.76%~51.75%)高于‘辐优838’(31.29%~49.07%)。(3)两水稻品种Cd化学形态含量均表现为氯化钠提取态(F_(NaCl)-Cd)>醋酸提取态(F_(HAc)-Cd)>去离子水提取态(F_W-Cd)>乙醇提取态(F_E-Cd)>盐酸提取态(F_(HCl)-Cd);随Cd处理浓度的增加,‘D83A/R527’根系F_E-Cd和F_W-Cd(活性态Cd)质量分数逐渐下降(24.75%~18.34%),‘辐优838’活性态Cd逐渐上升(27.18%~28.68%),茎叶F_(HAc)-Cd和F_(HCl)-Cd(惰性态Cd)质量分数(32.41%~38.98%)逐渐上升且高于‘辐优838’(28.44%~31.22%),‘D83A/R527’根系和茎叶F_(NaCl)-Cd质量分数(32.71%~51.17%)均高于‘辐优838’(32.14%~47.63%)。综上,‘D83A/R527’水稻幼苗Cd积累量低;与‘辐优838’相比,‘D83A/R527’水稻幼苗根系和茎叶细胞壁质量分数较高,"活性态"Cd质量分数较低,"惰性态"Cd则更高,表明‘D83A/R527’水稻对Cd有更强的固持能力。

灌浆期镉胁迫下水稻Cd在组织细胞中的特征研究

土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究灌浆期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg/kg)和Cd25(25 mg/kg)胁迫下Cd在其组织细胞中的特征,为培育Cd低积累水稻品种以及一定程度Cd污染农田的水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1)水稻各组织部位Cd含量均随Cd处理浓度的增加而增加,各组织部位Cd含量依次为根系﹥茎﹥叶鞘﹥叶﹥籽粒。(2)Cd胁迫下,Cd低积累品种越冬稻和R1088根细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)Cd含量显著高于Cd高积累品种IR34582和太粳558,而茎、叶鞘和叶F1、F2、F3和F4 Cd含量却显著低于Cd高积累品种IR34582和太粳558。(3)Cd胁迫为Cd5时,TF_(根-茎)和TF_(茎-籽粒)分别均与F1和F4分配比例成极显著负相关和极显著正相关,相关系数分别为-0.947、-0.966和0.884、0.965(p<0.01);而在Cd胁迫为Cd25时,TF_(根-茎)和TF_(茎-籽粒)与F1和F4分配比例也成极显著负相关和极显著正相关,相关系数分别为-0.786、-0.936和0.865、0.936(p<0.01)。综上所述,Cd胁迫下水稻各组织Cd含量显著增加,且Cd含量、TF_(根-茎)、TF_(茎-籽粒)、TF_(叶鞘-籽粒)和TF_(叶-籽粒)在Cd高低积累水稻品种间存在显著差异,根和茎中细胞壁、可溶部分在Cd从根部向上及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg^-1)和Cd25(25 mg·kg^-1)胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1)Cd胁迫下,约65%~83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3)Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5)Cd胁迫下,TF根-茎和TF茎-糙米均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。