發(fā)布時(shí)間：2017-12-21 15:17

  本文關(guān)鍵詞：鎘在不同基因型水稻根系的分布及轉(zhuǎn)運(yùn)特征　出處：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：我國(guó)農(nóng)田土壤鎘等重金屬污染問題日趨嚴(yán)重,是威脅我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的最主要環(huán)境問題之一。鎘在土壤-作物系統(tǒng)中移動(dòng)性強(qiáng),容易通過(guò)食物鏈的作用進(jìn)入人體內(nèi)危害人體健康。水稻(Oryza sativa L.)是我國(guó)最主要的糧食作物,研發(fā)阻控鎘從土壤向水稻籽粒遷移的農(nóng)藝措施或篩選鎘低積累水稻品種是解決我國(guó)當(dāng)前中輕度農(nóng)田土壤稻米安全生產(chǎn)問題的有效途徑,但這都有賴于深入揭示水稻籽粒對(duì)鎘的吸收與積累機(jī)制。然而,目前有關(guān)水稻對(duì)鎘的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)與積累機(jī)制尚不完全清楚。本研究以課題組前期篩選的兩種不同鎘積累基因型水稻為材料,綜合運(yùn)用同步輻射X射線熒光光譜(SR-XRF)、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)以及實(shí)時(shí)熒光定量PCR等技術(shù)手段,比較研究了籽粒鎘高積累基因型(HA)和低積累基因型(LA)水稻根系對(duì)鎘的吸收、積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的差異,以期為揭示水稻地上部積累鎘的生理生化與分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。研究取得的主要結(jié)果如下:1、通過(guò)溶液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),采用ICP-MS和qRT-PCR等技術(shù)分析比較了兩種基因型水稻根系對(duì)鎘的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)特征的差異及其與籽粒鎘積累之間的關(guān)系。水稻根系對(duì)鎘吸收的時(shí)間動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明,鎘高積累基因型水稻根系對(duì)鎘的總吸收量要稍高于低積累基因型,但差異并不顯著。然而,鎘高積累基因型根系鎘含量要低于低積累基因型水稻,主要原因在于鎘高積累基因型水稻根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的速率顯著高于后者。對(duì)木質(zhì)部汁液中鎘的含量分析也進(jìn)一步證實(shí)了高積累基因型水稻根系木質(zhì)部對(duì)鎘的裝載速率要顯著高于低積累基因型。可見,高積累基因型水稻籽粒積累高量鎘的最主要原因之一是其根系對(duì)鎘的高效木質(zhì)部裝載速率及鎘向地上部快速轉(zhuǎn)運(yùn)的能力,而非根系吸收能力。qRT-PCR分析表明,高鎘脅迫條件下,低積累基因型水稻根細(xì)胞中鎘相關(guān)的液泡膜基因OsHMA3表達(dá)量顯著上調(diào),而在高積累基因型水稻根系OsHMA3的表達(dá)量顯著下調(diào)或無(wú)明顯變化。相反,后者根系中介導(dǎo)木質(zhì)部裝載過(guò)程的鋅、鎘基因OsHMA2顯著上調(diào),這說(shuō)明鋅、鎘基因OsHMA2可能介導(dǎo)了籽粒鎘高積累基因型水稻根系木質(zhì)部對(duì)鎘的裝載過(guò)程。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在溶液中外源添加鋅離子能顯著提高水稻根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的能力,尤其是對(duì)低積累基因型水稻而言。上述結(jié)果均表明,水稻籽粒對(duì)鎘的高量積累主要與其根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的能力密切相關(guān),而根系木質(zhì)部對(duì)鎘的快速裝載過(guò)程極可能由高量表達(dá)的鋅鎘轉(zhuǎn)運(yùn)子OsHMA2介導(dǎo)。2、采用ICP-MS和SR-XRF技術(shù)研究比較了兩種基因型水稻根系中鎘在組織與細(xì)胞水平上的微區(qū)分布特征。結(jié)果表明,鎘在不同根部位的積累量有明顯差異,無(wú)論在短期(24h)鎘處理還是長(zhǎng)期(7 d)鎘處理?xiàng)l件下,側(cè)根中鎘的含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他根區(qū),說(shuō)明側(cè)根是水稻根系吸收鎘的主要部位。比較兩種基因型水稻發(fā)現(xiàn),在鎘處理24h后高積累基因型水稻根系側(cè)根的鎘含量略高于低積累基因型,但其他部位的鎘含量顯著低于后者,而隨著鎘處理時(shí)間延長(zhǎng)至7 d,鎘低積累水稻側(cè)根中鎘含量急劇上升,顯著高于鎘高積累基因型,這可能是由于高鎘脅迫下鎘高積累基因型水稻側(cè)根吸收的鎘更多地通過(guò)木質(zhì)部運(yùn)輸被轉(zhuǎn)移到了地上部所致。根系整體鎘的XRF分布圖像進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)果,表明隨著鎘處理時(shí)間的延長(zhǎng)兩種基因型水稻鎘積累差異逐漸加大。為進(jìn)一步探究鎘在根系細(xì)胞水平上的分布特征,采用M-XRF掃描分析,發(fā)現(xiàn)鎘較多地分布在根表皮及中柱中。而與鎘低積累水稻相比,高積累水稻側(cè)根區(qū)中鎘在中柱的集中分布更為明顯�？梢�,鎘高積累水稻根系吸收的鎘更容易進(jìn)入中柱的木質(zhì)部區(qū)域,進(jìn)而裝載到木質(zhì)部導(dǎo)管轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部。綜上所述,水稻根系不同區(qū)域?qū)︽k的吸收能力不同,而側(cè)根是其大量吸收鎘的最主要區(qū)域,且水稻籽粒對(duì)鎘的積累能力與鎘在該區(qū)域快速的木質(zhì)部裝載效率密切相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X56;S511

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2 林文;“水稻根系特性及其調(diào)控研究”通過(guò)成果鑒定[J];福建稻麥科技;2003年01期

3 張成良;尹富強(qiáng);陳大洲;黃英金;肖葉青;鄔文昌;;水稻根系研究法的現(xiàn)狀[J];江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2006年02期

4 張成良;姜偉;肖葉青;鄔文昌;陳大洲;黃英金;;水稻根系研究現(xiàn)狀與展望[J];江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2006年05期

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6 吳朝暉;周建群;青先國(guó);袁隆平;;水稻根系研究的現(xiàn)狀及展望[J];湖南農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年06期

7 白勝雙;周春喜;陳方江;;環(huán)境對(duì)水稻根系影響的研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代農(nóng)村科技;2009年13期

8 劉騫;齊宏偉;;水稻根系研究進(jìn)展[J];種子世界;2009年11期

9 黃沆;陳光輝;;水稻根系育種的研究現(xiàn)狀及展望[J];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年S1期

10 樊明憲;測(cè)定水稻根系氧化力的一種新方法[J];湖南農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào);1982年02期

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1 森田茂紀(jì);崔晶;;水稻根系的形成及其生理活性[A];2004’中國(guó)作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議資料[C];2004年

2 羅許敏;崔克輝;黃見良;;低氮供應(yīng)條件下水稻根系生長(zhǎng)及其與糖代謝關(guān)系的研究[A];2007中國(guó)植物生理學(xué)會(huì)全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2007年

3 王維;王海濤;陳建軍;蔡一霞;鄧世媛;張桂權(quán);;干旱脅迫下水稻根系性狀及其構(gòu)型特征與產(chǎn)量關(guān)系研究[A];2009年中國(guó)作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2009年

4 沈波;王熹;;高壓液相色譜法檢測(cè)水稻根系傷流液中細(xì)胞分裂素類物質(zhì)[A];中國(guó)植物生理學(xué)會(huì)第九次全國(guó)會(huì)議論文摘要匯編[C];2004年

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本文編號(hào)：1316181