鎘脅迫對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

龍應(yīng)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(nóng)業(yè)區(qū)當(dāng)?shù)仄贩N“縮頸麻”、“小紅米（2）”為材料，研究不同濃度Cd處理對(duì)當(dāng)?shù)厮居酌缟L(zhǎng)情況的影響。結(jié)果表明：Cd脅迫對(duì)水稻幼苗的生長(zhǎng)存在時(shí)間效應(yīng)和濃度效應(yīng)，當(dāng)Cd2+濃度較低時(shí)，Cd2+對(duì)水稻的生長(zhǎng)有一定的刺激作用，隨著Cd2+處理濃度增加和處理時(shí)間延長(zhǎng)，水稻幼苗的根長(zhǎng)、根總量、株高、葉數(shù)等均呈下降趨勢(shì)，水稻幼苗葉綠素含量也表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，水稻幼苗過(guò)氧化物酶的含量呈上升趨勢(shì)。水稻品種間對(duì)Cd的耐受性表現(xiàn)出一定差異性。

關(guān)鍵詞：鎘脅迫;縮頸麻;小紅米（2）;水稻幼苗;生長(zhǎng)

中圖分類號(hào)：S-3 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930005

不同水稻品種對(duì)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(dāng)?shù)刈匀换蛟耘鄺l件下，經(jīng)長(zhǎng)期自然或人為選擇形成的品種，對(duì)當(dāng)?shù)刈匀换蛟耘喹h(huán)境具有較好適應(yīng)性。黔南是傳統(tǒng)水稻種植區(qū)，地方品種資源豐富。開(kāi)展黔南水稻地方品種耐Cd性的研究，篩選抗Cd能力較強(qiáng)的品種用于大田生產(chǎn)，有助于減輕Cd對(duì)水稻產(chǎn)量、質(zhì)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(duì)2個(gè)品種有關(guān)生理特性的影響，為選擇水稻耐Cd品種提供理論依據(jù)。

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(nóng)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(yíng)養(yǎng)液為基礎(chǔ)，以3CdSO4.8H2O提供鎘源，設(shè)計(jì)Cd離子濃度為40μmol · L-1、80μmol·L-1、120μmol·L-1、160μmol·L-1、200μmol·L-1。對(duì)照（0μmol·L-1）為改良霍格蘭培養(yǎng)液，每隔1d換1次培養(yǎng)液。

常溫下用2葉期幼苗培養(yǎng)18d。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)

用精度為1mm的DSB軟尺測(cè)量根長(zhǎng)、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(cè)定葉綠素吸光度，用島津U-T6/PC分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

葉綠素總濃度（CT）計(jì)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(zhǎng)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(shù);m為樣品質(zhì)量（g）;1000表示1L=1000mL。

用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，SPSS17.0（P<0.05）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘對(duì)水稻幼苗根系長(zhǎng)度、根總量、株高、葉數(shù)的影響2.1.1 鎘脅迫對(duì)水稻幼苗根系長(zhǎng)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(zhǎng)進(jìn)度逐漸減小。Cd2+為40μmol·L-1時(shí)，“小紅米（2）”根長(zhǎng)度與對(duì)照組差異不明顯;當(dāng)Cd2+≥120μmol·L-1時(shí)，差異達(dá)到顯著水平。當(dāng)Cd2+≥120μmol·L-1時(shí)，“縮頸麻”水稻根長(zhǎng)長(zhǎng)度差異達(dá)到顯著水平。

2.1.2 鎘脅迫對(duì)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(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)。當(dāng)Cd2+為80μmol·L-1時(shí)，“小紅米（2）”根量與對(duì)照組顯著，在80～160μmol·L-1時(shí)，差異不顯著，說(shuō)明在此間濃度對(duì)根量影響相當(dāng)，當(dāng)Cd2+≥200μmol·L-1時(shí)，根量下降極快。當(dāng)Cd2+≥8μmol·L-1時(shí)，“縮頸麻”根量差異達(dá)到顯著水平。

2.1.3 鎘對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)，與對(duì)照組相比，“縮頸麻”、“小紅米（2）”幼苗的株高均呈下降趨勢(shì)，差異顯著，同濃度Cd2+對(duì)品種間生長(zhǎng)影響程度不同，說(shuō)明相同濃度鎘對(duì)不同品種幼苗株高影響存在差異。

2.1.4 鎘對(duì)水稻幼苗葉數(shù)的影響

從表4可知，各品種水稻幼苗葉數(shù)受鎘脅迫的影響不一，“小紅米（2）”幼苗葉數(shù)隨Cd2+濃度的升高呈下降趨勢(shì)，當(dāng)大于80μmol·L-1時(shí)差異達(dá)到顯著水平;“縮頸麻”幼苗葉數(shù)隨Cd2+濃度的升高變化無(wú)差異顯著。分析表明，“縮頸麻”幼苗葉數(shù)比“小紅米（2）”幼苗葉數(shù)具有較高耐鎘性。

2.2 鎘對(duì)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(shì)?！靶〖t米（2）”幼苗葉綠素表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的下降趨勢(shì)，Cd2+為200μmol·L-1時(shí)含量最低，為1.67mg·g-1，比對(duì)照少1.9mg·g-1。Cd2+在40～80μmol·L-1時(shí)，“縮頸麻”幼苗葉綠素含量下降明顯，Cd2+為200μmol·L-1時(shí)含量最低，為1.61mg·g-1，比對(duì)照少1.75mg·g-1。

2.3 鎘對(duì)水稻幼苗葉片過(guò)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(guò)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(shí)，“小紅米（2）”幼苗過(guò)氧化物酶活性上升趨勢(shì)較緩慢，“縮頸麻”幼苗的過(guò)氧化物酶活性的上升趨勢(shì)較快;當(dāng)Cd2+≥120μmol·L-1時(shí)，“小紅米（2）”幼苗葉片過(guò)氧化物酶又呈現(xiàn)出較縮頸麻幼苗葉片過(guò)氧化物酶較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。同濃度Cd2+，“小紅米（2）”幼苗過(guò)氧化物酶含量大于“縮頸麻”幼苗過(guò)氧化物酶含量。Cd2+為200μmol·L-1時(shí)，過(guò)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(duì)品種間幼苗地下性狀的影響，Cd2+對(duì)“小紅米（2）”和“縮頸麻”的根長(zhǎng)、根量生長(zhǎng)均有抑制作用。Cd2+為40μmol·L-1時(shí)，“小紅米（2）”幼苗差異顯著;Cd2+為120μmol·L-1時(shí)“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(duì)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(shí)，“小紅米（2”）幼苗株高差異顯著;在Cd2+80μmol·L-1時(shí)，“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(shù)影響不大，Cd2+為80μmol·L-1時(shí)，“小紅米（2）”幼苗葉數(shù)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(shì)，“小紅米（2）”下降幅度大于“縮頸麻”;品種間水稻幼苗過(guò)氧化物酶活性均呈上升趨勢(shì)，“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(jié)論

研究表明，Cd對(duì)黔南地方水稻品種“縮頸麻”、“小紅米（2）”的幼苗生長(zhǎng)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）”。

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（責(zé)任編輯 ?周康）