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镉是应用最广泛的金属之一,近半个世纪以来,中国的西南地区和沿海地区平均土壤Cd浓度增加了50%以上,且年平均增长速率远超土壤中其他重金属。我国南方地区的土壤偏酸性,易使作物积累镉,并且作为南方主要粮食作物的水稻对镉也有着较强的蓄积能力,严重威胁了人体健康。植物可以积累相容性溶质通过渗透调节来应对逆境造成的伤害,海藻糖已被证实由于其对分子和膜的稳定性在植物抗逆性中起着重要作用。本研究主要以T705品种水稻为试验材料,采用水培试验探讨海藻糖对水稻幼苗镉积累的特性,及其在生理水平上的影响和抗氧化防御系统上的应答。主要研究成果如下:(1)海藻糖对水稻幼苗镉积累特性的影响与只有镉污染的幼苗相比,同时添加了海藻糖的镉污染溶液可以有效抑制水稻对镉的吸收积累。水稻对镉的时间动力学吸收显示暴露于镉溶液可以对水稻根系造成直接损伤,而茎叶部分对镉的吸收则出现两个跃升期,在第二个跃升期植物细胞膜严重受损不足以缓解胁迫。在浓度动力学吸收试验中,按照米氏方程对试验结果进行拟合,随着海藻糖浓度的升高,水稻幼苗叶片镉积累的Vmax值逐渐减小,当海藻糖浓度为13.21 mmol·L-1茎叶Vmax值最小,当海藻糖浓度为2.64mmol·L-1时,根系Vmax值最小。海藻糖在抑制水稻幼苗镉积累总量的同时促进了根系向茎叶部位的转运。(2)海藻糖对镉胁迫下水稻幼苗生理水平的影响对水稻幼苗生长状况进行观察及试验,发现海藻糖对水稻生长无不良影响,但对镉胁迫下的水稻幼苗也无较好的缓解效应。镉胁迫下,水稻幼苗生长受阻,根系活力下降,根系的直接损伤也间接地引起对叶片光合效应的消极反应,造成叶绿素下降,细胞膜受损引起叶片相对电导率增大,同时脂质过氧化水平提升。镉胁迫下当海藻糖浓度较高(50 mmol·L-1)时,水稻幼苗受抑制状况更为明显。外源海藻糖的施用促进了水稻幼苗内部海藻糖的积累,另外在镉胁迫的情况下也会积累少量海藻糖,说明了海藻糖对植物在非生物胁迫下的必要性,但施用50mmol·L-1海藻糖的情况下水稻海藻糖积累同低浓度外源海藻糖施用相比有所减少。(3)海藻糖对镉胁迫下水稻幼苗细胞抗氧化防御的影响镉胁迫下,水稻幼苗茎叶和根系部分的超氧阴离子自由基(O2.-)产生速率以及H2O2含量均随着海藻糖水平的提升而增大。根灌处理组中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的酶活性均随海藻糖浓度的增加呈先上升后降低的趋势,喷施处理组则均呈现上升趋势。表明低浓度外源海藻糖可以促进植物抗氧化系统,而高浓度外源海藻糖则可能对水稻幼苗造成了伤害。同时伴随着外源海藻糖的施加,细胞内海藻糖酶的活性显著提升,加快海藻糖分解,维持细胞内海藻糖平衡。