硅對水稻體內鉛化學形態的影響

鮑娜娜　王中陽

摘要：以基因型差距較大的水稻品種沈稻11和沈稻47，研究分析硅對不同基因型水稻莖鞘、葉片中鉛化學形態的影響。結果表明：兩個品種水稻莖、葉中鉛皆以鹽酸提取態為主，氯化鈉提取態次之。當鉛濃度為800 mg/kg時，沈稻47莖、葉中各形態含量均高于沈稻11；隨著外源硅的加入，鉛各形態含量降低，乙醇和去離子水提取態比例顯著下降，說明硅能緩解水稻中鉛的毒害作用。

關鍵詞：水稻；鉛；硅；化學形態；影響

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）04-0012-03

鉛是環境中主要的重金屬污染物。據統計，每年都有200多萬t的鉛進入環境中，導致鉛污染日益嚴重。水稻是主要的糧食作物，全球近2/3的人口以稻米為主食，但稻米的質量安全并不樂觀。硅在地殼中的含量僅次于氧，是土壤中最豐富的礦質元素。研究發現，水稻是典型的喜硅作物，硅在水稻的生長發育和抗逆脅迫過程中發揮著重要作用，且硅對植物體內的錳、鉻和鎘等重金屬毒性具有緩解作用。本文以基因型差距較大的水稻品種沈稻11和沈稻47為試驗對象，分析硅對不同基因型水稻莖鞘、葉片中鉛化學形態的影響。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤為水稻土，其理化性質見表1。

1.2 供試水稻

供試水稻品種為沈稻11和沈稻47，由沈陽農業大學提供。兩種水稻均為廣適品種，且二者基因型差距較大。

1.3 試驗設計

試驗設2個處理：鉛處理為0 mg/kg和800 mg/kg；硅處理為0 g/kg和4 g/kg。每個處理重復3次。于分蘗期采集，采集后的樣品分別用自來水和去離子水清洗3遍，吸干表面水分，保存在-20 ℃的冰箱內備用。每個處理的樣品分成莖鞘和葉片兩部分，用于化學形態的測定。

1.4 水稻化學形態分析方法

準確稱取鮮樣0.500 0 g，加入20 mL提取劑，研磨勻漿后轉入50 mL塑料離心管，于25 ℃恒溫振蕩22 h后，5 000 r/min離心10 min；倒出上清液，再加入10 mL的提取劑，于25 ℃恒溫振蕩1 h，5 000 r/min離心10 min，倒出上清液；合并2次上清液于三角瓶中，在電熱板上蒸發近干后，加入硝酸∶高氯酸=4∶1的混合酸液10 mL，待充分消化后，消煮至澄清，移至50 mL容量瓶中，用10% HNO3定容。

2 結果與分析

硅對水稻莖葉中鉛化學形態的影響見表2。

由表2可見：鉛在水稻莖中以鹽酸提取態為主要存在形態，所占比例為67.31%～70.73%；其次是氯化鈉提取態，所占比例為18.93%～21.62%；其余3種形態所占比例都較低。

對于同一品種水稻而言，從鉛含量上來看，與對照相比，當硅濃度一定時，隨著外源鉛的加入，水稻莖中各化學形態鉛含量顯著升高，其中去離子水及乙醇提取態升高得更為明顯，濃度分別提升了6.8和8.4倍；當外源鉛濃度為800 mg/kg時，隨著硅濃度的升高，水稻莖中各化學形態鉛的含量都有所降低，這表明硅元素的加入使得水稻莖中鉛總體濃度降低，可能是硅抑制了水稻對鉛的吸收。從各形態分配比例上來看，當外源硅濃度為0 g/kg、鉛濃度為800 mg/kg時，水稻莖中鹽酸提取態和醋酸提取態是較為穩定的化學形態、其比例達到最低，而活性態乙醇、去離子水提取態比例升高達到最大；當鉛為800 mg/kg時，硅的加入使得鹽酸、氯化鈉提取態分配比例增高，而乙醇和去離子水提取態比例降低，醋酸提取態比例變化不大；當硅濃度一定時，隨著鉛濃度的提高，活性態去離子水及乙醇提取態所占比例明顯上升，表明此時莖中鉛的遷移能力較強。

對于不同品種水稻而言，從鉛濃度角度進行分析，沈稻47各處理的鉛化學形態之和大于沈稻11，這表明沈稻47莖對鉛的吸收性要高于沈稻11；從各形態的分布比例來看，沈稻47莖中乙醇及去離子水提取態的比例明顯高于沈稻11，而其他形態比例則低于沈稻11，這表明沈稻47莖中鉛的活性高于沈稻11，說明沈稻11有較高的耐鉛性。

3 結論與討論

鉛在植物體內存在的化學形態直接影響著其在植物體內遷移、轉化的能力，主要分為5種形態，即氯化鈉提取態、醋酸提取態、乙醇提取態、去離子水提取態及鹽酸提取態。這5種形態中，醋酸和鹽酸提取態活性最弱，氯化鈉提取態活性較強，乙醇和去離子水提取態活性最強。

本試驗選取兩種基因型相差較大的水稻品種，通過外源添加硅來研究水稻體內鉛各化學形態的濃度及比例關系，探討硅對鉛在植物體內遷移、積累的影響，以明確外源添加硅影響水稻體內鉛遷移、積累的機理。結果顯示：對于同一品種來說，莖、葉中主要以鹽酸提取態為主，氯化鈉提取態次之；隨著鉛濃度的增高，莖和葉中乙醇和去離子水提取態比例上升；不同品種水稻，當鉛濃度為800 mg/kg時，莖和葉中沈稻47各形態含量高于沈稻11；隨著外源硅的加入，各化學形態的鎘含量降低，乙醇和去離子水提取態比例下降。

參考文獻

[1] 童建華，田梅，陳小飛，等.鉛脅迫對水稻中鉛和礦質元素含量的影響[J].湖南農業科學，2009（7）：60-63.

[2] 章力建，周曉震，楊正禮，等.我國水稻生產中的立體污染及防治[J].中國稻米，2005（5）：1-4.

[3] 周建華，王永銳.硅營養緩解水稻幼苗Cd，Cr毒害的生理研究[J].應用與環境生物學報，1999，5（1）：11-15.

[4] 屠乃美，鄭華.不同改良劑對鉛鎘污染稻田的改良效應研究[J].農業環境保護，2000，19（6）：324-326.

[5] 李玉紅，宗良綱.不同有機酸對水稻吸收鉛的影響[J].南京農業大學學報，2002，25（3）：45-48.

[6] 許嘉琳，鮑子平，楊居榮，等.農作物體內鉛、鎘、銅的化學形態研究[J].應用生態學報，1991，2（3）：244-248.

Abstract： The effect of Si on chemical form of Pb in two kinds of different genotypes rice "Shendao 11"and"Shendao 47"under pot-plating were studied using gradient centrifugation and sequential chemical extraction. Besides the control， various forms of Pb in rice stems and leaves， the state dominant is extracted by HCl， followed by sodium chloride. When Pb is 800 mg/kg， various forms of Pb in "Shendao 47" is higer than "Shendao 11"； With the addition of exogenous silicon， reducing the content of Pb fractions， ethanol and deionized water extractable ratio decreased significantly， indicating that silicon can relieve the toxic effects of Pb in rice.

Key words： rice； Pb； Si； chemical form； effects

摘要：以基因型差距較大的水稻品種沈稻11和沈稻47，研究分析硅對不同基因型水稻莖鞘、葉片中鉛化學形態的影響。結果表明：兩個品種水稻莖、葉中鉛皆以鹽酸提取態為主，氯化鈉提取態次之。當鉛濃度為800 mg/kg時，沈稻47莖、葉中各形態含量均高于沈稻11；隨著外源硅的加入，鉛各形態含量降低，乙醇和去離子水提取態比例顯著下降，說明硅能緩解水稻中鉛的毒害作用。

關鍵詞：水稻；鉛；硅；化學形態；影響

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）04-0012-03

鉛是環境中主要的重金屬污染物。據統計，每年都有200多萬t的鉛進入環境中，導致鉛污染日益嚴重。水稻是主要的糧食作物，全球近2/3的人口以稻米為主食，但稻米的質量安全并不樂觀。硅在地殼中的含量僅次于氧，是土壤中最豐富的礦質元素。研究發現，水稻是典型的喜硅作物，硅在水稻的生長發育和抗逆脅迫過程中發揮著重要作用，且硅對植物體內的錳、鉻和鎘等重金屬毒性具有緩解作用。本文以基因型差距較大的水稻品種沈稻11和沈稻47為試驗對象，分析硅對不同基因型水稻莖鞘、葉片中鉛化學形態的影響。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤為水稻土，其理化性質見表1。

1.2 供試水稻

供試水稻品種為沈稻11和沈稻47，由沈陽農業大學提供。兩種水稻均為廣適品種，且二者基因型差距較大。

1.3 試驗設計

試驗設2個處理：鉛處理為0 mg/kg和800 mg/kg；硅處理為0 g/kg和4 g/kg。每個處理重復3次。于分蘗期采集，采集后的樣品分別用自來水和去離子水清洗3遍，吸干表面水分，保存在-20 ℃的冰箱內備用。每個處理的樣品分成莖鞘和葉片兩部分，用于化學形態的測定。

1.4 水稻化學形態分析方法

準確稱取鮮樣0.500 0 g，加入20 mL提取劑，研磨勻漿后轉入50 mL塑料離心管，于25 ℃恒溫振蕩22 h后，5 000 r/min離心10 min；倒出上清液，再加入10 mL的提取劑，于25 ℃恒溫振蕩1 h，5 000 r/min離心10 min，倒出上清液；合并2次上清液于三角瓶中，在電熱板上蒸發近干后，加入硝酸∶高氯酸=4∶1的混合酸液10 mL，待充分消化后，消煮至澄清，移至50 mL容量瓶中，用10% HNO3定容。

2 結果與分析

硅對水稻莖葉中鉛化學形態的影響見表2。

由表2可見：鉛在水稻莖中以鹽酸提取態為主要存在形態，所占比例為67.31%～70.73%；其次是氯化鈉提取態，所占比例為18.93%～21.62%；其余3種形態所占比例都較低。

對于同一品種水稻而言，從鉛含量上來看，與對照相比，當硅濃度一定時，隨著外源鉛的加入，水稻莖中各化學形態鉛含量顯著升高，其中去離子水及乙醇提取態升高得更為明顯，濃度分別提升了6.8和8.4倍；當外源鉛濃度為800 mg/kg時，隨著硅濃度的升高，水稻莖中各化學形態鉛的含量都有所降低，這表明硅元素的加入使得水稻莖中鉛總體濃度降低，可能是硅抑制了水稻對鉛的吸收。從各形態分配比例上來看，當外源硅濃度為0 g/kg、鉛濃度為800 mg/kg時，水稻莖中鹽酸提取態和醋酸提取態是較為穩定的化學形態、其比例達到最低，而活性態乙醇、去離子水提取態比例升高達到最大；當鉛為800 mg/kg時，硅的加入使得鹽酸、氯化鈉提取態分配比例增高，而乙醇和去離子水提取態比例降低，醋酸提取態比例變化不大；當硅濃度一定時，隨著鉛濃度的提高，活性態去離子水及乙醇提取態所占比例明顯上升，表明此時莖中鉛的遷移能力較強。

對于不同品種水稻而言，從鉛濃度角度進行分析，沈稻47各處理的鉛化學形態之和大于沈稻11，這表明沈稻47莖對鉛的吸收性要高于沈稻11；從各形態的分布比例來看，沈稻47莖中乙醇及去離子水提取態的比例明顯高于沈稻11，而其他形態比例則低于沈稻11，這表明沈稻47莖中鉛的活性高于沈稻11，說明沈稻11有較高的耐鉛性。

3 結論與討論

鉛在植物體內存在的化學形態直接影響著其在植物體內遷移、轉化的能力，主要分為5種形態，即氯化鈉提取態、醋酸提取態、乙醇提取態、去離子水提取態及鹽酸提取態。這5種形態中，醋酸和鹽酸提取態活性最弱，氯化鈉提取態活性較強，乙醇和去離子水提取態活性最強。

本試驗選取兩種基因型相差較大的水稻品種，通過外源添加硅來研究水稻體內鉛各化學形態的濃度及比例關系，探討硅對鉛在植物體內遷移、積累的影響，以明確外源添加硅影響水稻體內鉛遷移、積累的機理。結果顯示：對于同一品種來說，莖、葉中主要以鹽酸提取態為主，氯化鈉提取態次之；隨著鉛濃度的增高，莖和葉中乙醇和去離子水提取態比例上升；不同品種水稻，當鉛濃度為800 mg/kg時，莖和葉中沈稻47各形態含量高于沈稻11；隨著外源硅的加入，各化學形態的鎘含量降低，乙醇和去離子水提取態比例下降。

參考文獻

[1] 童建華，田梅，陳小飛，等.鉛脅迫對水稻中鉛和礦質元素含量的影響[J].湖南農業科學，2009（7）：60-63.

[2] 章力建，周曉震，楊正禮，等.我國水稻生產中的立體污染及防治[J].中國稻米，2005（5）：1-4.

[3] 周建華，王永銳.硅營養緩解水稻幼苗Cd，Cr毒害的生理研究[J].應用與環境生物學報，1999，5（1）：11-15.

[4] 屠乃美，鄭華.不同改良劑對鉛鎘污染稻田的改良效應研究[J].農業環境保護，2000，19（6）：324-326.

[5] 李玉紅，宗良綱.不同有機酸對水稻吸收鉛的影響[J].南京農業大學學報，2002，25（3）：45-48.

[6] 許嘉琳，鮑子平，楊居榮，等.農作物體內鉛、鎘、銅的化學形態研究[J].應用生態學報，1991，2（3）：244-248.

Abstract： The effect of Si on chemical form of Pb in two kinds of different genotypes rice "Shendao 11"and"Shendao 47"under pot-plating were studied using gradient centrifugation and sequential chemical extraction. Besides the control， various forms of Pb in rice stems and leaves， the state dominant is extracted by HCl， followed by sodium chloride. When Pb is 800 mg/kg， various forms of Pb in "Shendao 47" is higer than "Shendao 11"； With the addition of exogenous silicon， reducing the content of Pb fractions， ethanol and deionized water extractable ratio decreased significantly， indicating that silicon can relieve the toxic effects of Pb in rice.

Key words： rice； Pb； Si； chemical form； effects

摘要：以基因型差距較大的水稻品種沈稻11和沈稻47，研究分析硅對不同基因型水稻莖鞘、葉片中鉛化學形態的影響。結果表明：兩個品種水稻莖、葉中鉛皆以鹽酸提取態為主，氯化鈉提取態次之。當鉛濃度為800 mg/kg時，沈稻47莖、葉中各形態含量均高于沈稻11；隨著外源硅的加入，鉛各形態含量降低，乙醇和去離子水提取態比例顯著下降，說明硅能緩解水稻中鉛的毒害作用。

關鍵詞：水稻；鉛；硅；化學形態；影響

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）04-0012-03

鉛是環境中主要的重金屬污染物。據統計，每年都有200多萬t的鉛進入環境中，導致鉛污染日益嚴重。水稻是主要的糧食作物，全球近2/3的人口以稻米為主食，但稻米的質量安全并不樂觀。硅在地殼中的含量僅次于氧，是土壤中最豐富的礦質元素。研究發現，水稻是典型的喜硅作物，硅在水稻的生長發育和抗逆脅迫過程中發揮著重要作用，且硅對植物體內的錳、鉻和鎘等重金屬毒性具有緩解作用。本文以基因型差距較大的水稻品種沈稻11和沈稻47為試驗對象，分析硅對不同基因型水稻莖鞘、葉片中鉛化學形態的影響。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤為水稻土，其理化性質見表1。

1.2 供試水稻

供試水稻品種為沈稻11和沈稻47，由沈陽農業大學提供。兩種水稻均為廣適品種，且二者基因型差距較大。

1.3 試驗設計

試驗設2個處理：鉛處理為0 mg/kg和800 mg/kg；硅處理為0 g/kg和4 g/kg。每個處理重復3次。于分蘗期采集，采集后的樣品分別用自來水和去離子水清洗3遍，吸干表面水分，保存在-20 ℃的冰箱內備用。每個處理的樣品分成莖鞘和葉片兩部分，用于化學形態的測定。

1.4 水稻化學形態分析方法

準確稱取鮮樣0.500 0 g，加入20 mL提取劑，研磨勻漿后轉入50 mL塑料離心管，于25 ℃恒溫振蕩22 h后，5 000 r/min離心10 min；倒出上清液，再加入10 mL的提取劑，于25 ℃恒溫振蕩1 h，5 000 r/min離心10 min，倒出上清液；合并2次上清液于三角瓶中，在電熱板上蒸發近干后，加入硝酸∶高氯酸=4∶1的混合酸液10 mL，待充分消化后，消煮至澄清，移至50 mL容量瓶中，用10% HNO3定容。

2 結果與分析

硅對水稻莖葉中鉛化學形態的影響見表2。

由表2可見：鉛在水稻莖中以鹽酸提取態為主要存在形態，所占比例為67.31%～70.73%；其次是氯化鈉提取態，所占比例為18.93%～21.62%；其余3種形態所占比例都較低。

對于同一品種水稻而言，從鉛含量上來看，與對照相比，當硅濃度一定時，隨著外源鉛的加入，水稻莖中各化學形態鉛含量顯著升高，其中去離子水及乙醇提取態升高得更為明顯，濃度分別提升了6.8和8.4倍；當外源鉛濃度為800 mg/kg時，隨著硅濃度的升高，水稻莖中各化學形態鉛的含量都有所降低，這表明硅元素的加入使得水稻莖中鉛總體濃度降低，可能是硅抑制了水稻對鉛的吸收。從各形態分配比例上來看，當外源硅濃度為0 g/kg、鉛濃度為800 mg/kg時，水稻莖中鹽酸提取態和醋酸提取態是較為穩定的化學形態、其比例達到最低，而活性態乙醇、去離子水提取態比例升高達到最大；當鉛為800 mg/kg時，硅的加入使得鹽酸、氯化鈉提取態分配比例增高，而乙醇和去離子水提取態比例降低，醋酸提取態比例變化不大；當硅濃度一定時，隨著鉛濃度的提高，活性態去離子水及乙醇提取態所占比例明顯上升，表明此時莖中鉛的遷移能力較強。

對于不同品種水稻而言，從鉛濃度角度進行分析，沈稻47各處理的鉛化學形態之和大于沈稻11，這表明沈稻47莖對鉛的吸收性要高于沈稻11；從各形態的分布比例來看，沈稻47莖中乙醇及去離子水提取態的比例明顯高于沈稻11，而其他形態比例則低于沈稻11，這表明沈稻47莖中鉛的活性高于沈稻11，說明沈稻11有較高的耐鉛性。

3 結論與討論

鉛在植物體內存在的化學形態直接影響著其在植物體內遷移、轉化的能力，主要分為5種形態，即氯化鈉提取態、醋酸提取態、乙醇提取態、去離子水提取態及鹽酸提取態。這5種形態中，醋酸和鹽酸提取態活性最弱，氯化鈉提取態活性較強，乙醇和去離子水提取態活性最強。

本試驗選取兩種基因型相差較大的水稻品種，通過外源添加硅來研究水稻體內鉛各化學形態的濃度及比例關系，探討硅對鉛在植物體內遷移、積累的影響，以明確外源添加硅影響水稻體內鉛遷移、積累的機理。結果顯示：對于同一品種來說，莖、葉中主要以鹽酸提取態為主，氯化鈉提取態次之；隨著鉛濃度的增高，莖和葉中乙醇和去離子水提取態比例上升；不同品種水稻，當鉛濃度為800 mg/kg時，莖和葉中沈稻47各形態含量高于沈稻11；隨著外源硅的加入，各化學形態的鎘含量降低，乙醇和去離子水提取態比例下降。

參考文獻

[1] 童建華，田梅，陳小飛，等.鉛脅迫對水稻中鉛和礦質元素含量的影響[J].湖南農業科學，2009（7）：60-63.

[2] 章力建，周曉震，楊正禮，等.我國水稻生產中的立體污染及防治[J].中國稻米，2005（5）：1-4.

[3] 周建華，王永銳.硅營養緩解水稻幼苗Cd，Cr毒害的生理研究[J].應用與環境生物學報，1999，5（1）：11-15.

[4] 屠乃美，鄭華.不同改良劑對鉛鎘污染稻田的改良效應研究[J].農業環境保護，2000，19（6）：324-326.

[5] 李玉紅，宗良綱.不同有機酸對水稻吸收鉛的影響[J].南京農業大學學報，2002，25（3）：45-48.

[6] 許嘉琳，鮑子平，楊居榮，等.農作物體內鉛、鎘、銅的化學形態研究[J].應用生態學報，1991，2（3）：244-248.

Abstract： The effect of Si on chemical form of Pb in two kinds of different genotypes rice "Shendao 11"and"Shendao 47"under pot-plating were studied using gradient centrifugation and sequential chemical extraction. Besides the control， various forms of Pb in rice stems and leaves， the state dominant is extracted by HCl， followed by sodium chloride. When Pb is 800 mg/kg， various forms of Pb in "Shendao 47" is higer than "Shendao 11"； With the addition of exogenous silicon， reducing the content of Pb fractions， ethanol and deionized water extractable ratio decreased significantly， indicating that silicon can relieve the toxic effects of Pb in rice.

Key words： rice； Pb； Si； chemical form； effects