鎘脅迫對水稻幼苗生長的影響

龍應霞 劉榮鵬 劉洋

摘 要：采用水培法，以貴州省黔南州惠水縣主要農業區當地品種“縮頸麻”、“小紅米（2）”為材料，研究不同濃度Cd處理對當地水稻幼苗生長情況的影響。結果表明：Cd脅迫對水稻幼苗的生長存在時間效應和濃度效應，當Cd2+濃度較低時，Cd2+對水稻的生長有一定的刺激作用，隨著Cd2+處理濃度增加和處理時間延長，水稻幼苗的根長、根總量、株高、葉數等均呈下降趨勢，水稻幼苗葉綠素含量也表現出下降趨勢，水稻幼苗過氧化物酶的含量呈上升趨勢。水稻品種間對Cd的耐受性表現出一定差異性。

關鍵詞：鎘脅迫;縮頸麻;小紅米（2）;水稻幼苗;生長

中圖分類號：S-3 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930005

不同水稻品種對Cd吸收和積累存在差異[1-11]，篩選耐鎘品種成為必要。地方品種是指在當地自然或栽培條件下，經長期自然或人為選擇形成的品種，對當地自然或栽培環境具有較好適應性。黔南是傳統水稻種植區，地方品種資源豐富。開展黔南水稻地方品種耐Cd性的研究，篩選抗Cd能力較強的品種用于大田生產，有助于減輕Cd對水稻產量、質量的影響。

以黔南地方水稻品種“縮頸麻”、“小紅米（2）”為材料，比較Cd脅迫下對2個品種有關生理特性的影響，為選擇水稻耐Cd品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為“縮頸麻”、“小紅米（2）”，種子材料由貴州省農作物品種資源研究所提供。

1.2 方法

采用水培法，以改良霍格蘭特營養液為基礎，以3CdSO4.8H2O提供鎘源，設計Cd離子濃度為40μmol · L-1、80μmol·L-1、120μmol·L-1、160μmol·L-1、200μmol·L-1。對照（0μmol·L-1）為改良霍格蘭培養液，每隔1d換1次培養液。

常溫下用2葉期幼苗培養18d。

1.3 檢測指標

用精度為1mm的DSB軟尺測量根長、株高，用FA1104型電子天平稱重。

用丙酮提取葉綠素，采用分光光度法[12]測定葉綠素吸光度，用島津U-T6/PC分光光度計進行測量。

葉綠素總濃度（CT）計算公式：

CT=20.29A645+8.05A663

式中，CT為葉綠素總濃度（mg·L-1）;A645、A663分別為葉綠體色素80%丙酮提取液在波長645nm、663nm下的吸光度。

葉綠體色素的含量（mg·g-1）=CT-V-Nm-1000

式中，CT為葉綠素總濃度（mg·L-1）;V為提取液體積（mL）;N為稀釋倍數;m為樣品質量（g）;1000表示1L=1000mL。

用DPS數據處理系統對數據進行處理，SPSS17.0（P<0.05）數據處理系統進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 鎘對水稻幼苗根系長度、根總量、株高、葉數的影響2.1.1 鎘脅迫對水稻幼苗根系長度的影響

從表1可知，隨著Cd2+濃度的升高，水稻幼苗的根系生長進度逐漸減小。Cd2+為40μmol·L-1時，“小紅米（2）”根長度與對照組差異不明顯;當Cd2+≥120μmol·L-1時，差異達到顯著水平。當Cd2+≥120μmol·L-1時，“縮頸麻”水稻根長長度差異達到顯著水平。

2.1.2 鎘脅迫對水稻幼苗根總量的影響

從表2可知，隨著Cd2+濃度的升高，各水稻品種幼苗的根量均呈現出逐漸減少的趨勢。當Cd2+為80μmol·L-1時，“小紅米（2）”根量與對照組顯著，在80～160μmol·L-1時，差異不顯著，說明在此間濃度對根量影響相當，當Cd2+≥200μmol·L-1時，根量下降極快。當Cd2+≥8μmol·L-1時，“縮頸麻”根量差異達到顯著水平。

2.1.3 鎘對水稻幼苗株高的影響

從表3可知，隨Cd2+濃度的升高和處理時間的延長，與對照組相比，“縮頸麻”、“小紅米（2）”幼苗的株高均呈下降趨勢，差異顯著，同濃度Cd2+對品種間生長影響程度不同，說明相同濃度鎘對不同品種幼苗株高影響存在差異。

2.1.4 鎘對水稻幼苗葉數的影響

從表4可知，各品種水稻幼苗葉數受鎘脅迫的影響不一，“小紅米（2）”幼苗葉數隨Cd2+濃度的升高呈下降趨勢，當大于80μmol·L-1時差異達到顯著水平;“縮頸麻”幼苗葉數隨Cd2+濃度的升高變化無差異顯著。分析表明，“縮頸麻”幼苗葉數比“小紅米（2）”幼苗葉數具有較高耐鎘性。

2.2 鎘對水稻幼苗葉綠素含量的影響

從圖1可知，隨著Cd2+濃度的增加，品種間水稻幼苗葉綠素含量均呈下降趨勢。“小紅米（2）”幼苗葉綠素表現出相對穩定的下降趨勢，Cd2+為200μmol·L-1時含量最低，為1.67mg·g-1，比對照少1.9mg·g-1。Cd2+在40～80μmol·L-1時，“縮頸麻”幼苗葉綠素含量下降明顯，Cd2+為200μmol·L-1時含量最低，為1.61mg·g-1，比對照少1.75mg·g-1。

2.3 鎘對水稻幼苗葉片過氧化物酶的影響

從圖2可知，“小紅米（2）”、“縮頸麻”水稻品種中過氧化物酶含量均隨鎘處理濃度的增加而上升。Cd2+為40～120μmol·L-1時，“小紅米（2）”幼苗過氧化物酶活性上升趨勢較緩慢，“縮頸麻”幼苗的過氧化物酶活性的上升趨勢較快;當Cd2+≥120μmol·L-1時，“小紅米（2）”幼苗葉片過氧化物酶又呈現出較縮頸麻幼苗葉片過氧化物酶較快的增長趨勢。同濃度Cd2+，“小紅米（2）”幼苗過氧化物酶含量大于“縮頸麻”幼苗過氧化物酶含量。Cd2+為200μmol·L-1時，過氧化物酶活性最高，“縮頸麻”為1387，“小紅米（2）”為1575。

3 討論

由表1、2可知，Cd對品種間幼苗地下性狀的影響，Cd2+對“小紅米（2）”和“縮頸麻”的根長、根量生長均有抑制作用。Cd2+為40μmol·L-1時，“小紅米（2）”幼苗差異顯著;Cd2+為120μmol·L-1時“縮頸麻”幼苗差異顯著。推斷“縮頸麻”幼苗根的耐鎘性大于“小紅米（2）”。

由表3、表4、圖1、圖2可知，Cd對品種間幼苗地上性狀的影響，隨著Cd2+濃度的升高，株高逐漸降低。在Cd2+40μmol·L-1時，“小紅米（2”）幼苗株高差異顯著;在Cd2+80μmol·L-1時，“縮頸麻”幼苗株高差異顯著。隨著Cd2+濃度的升高，“縮頸麻”幼苗葉數影響不大，Cd2+為80μmol·L-1時，“小紅米（2）”幼苗葉數差異顯著。隨著Cd2+濃度的增加，品種間水稻幼苗葉綠素含量均呈下降趨勢，“小紅米（2）”下降幅度大于“縮頸麻”;品種間水稻幼苗過氧化物酶活性均呈上升趨勢，“小紅米（2）”高于“縮頸麻”。推斷“縮頸麻”幼苗莖葉的耐鎘性大于“小紅米（2）”。

4 結論

研究表明，Cd對黔南地方水稻品種“縮頸麻”、“小紅米（2）”的幼苗生長均有抑制作用，抑制程度不同。比較得出，“縮頸麻”耐鎘性大于“小紅米（2）”。

參考文獻

[1] 陳平，吳秀峰，張偉鋒，等.硒對鎘脅迫下水稻幼苗葉片元素含量的影響[J].中國生態農業學報，2006，14（03）：114-117.

[2]張艷超，任艷芳，林肖，等.不同灌溉方式對鎘污染下水稻生長和產量的影響[J].江蘇農業科學，2017，45（02）：51-54.

[3]林肖，任艷芳，張艷超，等.土壤鎘污染對水稻孕穗期植株生長及鎘積累的影響[J].河北農業科學，2017，21（03）：96-99.

[4]陳江民，楊永杰，黃奇娜，等.持續淹水對水稻鎘吸收的影響及其調控機理[J].中國農業科學，2017，50（17）：3300-3310.

[5]丁文，吳勝春，朱成，等.水稻響應重金屬脅迫的蛋白質組學研究進展[J].環境污染與防治，2018，40（01）：95-99.

[6]郭文燕，田雄，李尚錕，等.鎘脅迫對抽穗期水稻生理生化特性的影響[J].安徽農業科學，2018，46（14）：37-43.

[7]葉秋明，李軍，黃元財，等.15個水稻品種對鎘的積累特性[J].浙江農業科學，2015，56（08）：1156-1159.

[8]馮蓮蓮，郭京霞，黃梓璨，王果.水稻土中7個水稻品種對土壤Cd、Pb的富集與轉運：田間研究[J].生態環境學報，2017，26（12）：2146-2153.

[9]付鑠嵐，王昌全，李冰，徐強，張敬昇，李萌，唐杰，何玉亭，沈杰，曾杰熙，嚴勛.外源Cd在不同品種水稻組織中的細胞分布和化學形態特征研究[J].中國生態農業學報，2017，25（06）：903-910.

[10]毛亞西，符建榮，馬軍偉，等.不同水稻品種的鎘吸收特性[J].浙江農業學報，2018，30（05）：695-701.

[11]嚴勛，唐杰，李冰，王昌全，徐強，蔡欣，付鑠嵐.不同水稻品種對鎘積累的差異及其與鎘亞細胞分布的關系[J].生態毒理學報，2019，14（05）：244-256.

[12]王學奎，黃見良.植物生理生化實驗原理與技術[M].北京：高等教育出版社，2015.

（責任編輯 ?周康）