H2O2对镉胁迫下水稻体内矿质元素积累和糖代谢的影响

摘要

镉（Cadmium，Cd）是一种毒性较强的重金属，过量的Cd在植物体内积累会引起植物生长发育受阻和生理代谢异常，对植物造成严重危害。过氧化氢（Hydrogen peroxide，H2O2）是植物体内的内源信号分子，参与调节植物体内多种生理反应，并在诱导植物对重金属胁迫的抗性反应中发挥作用。本文以‘中优169号’水稻幼苗为材料，采用营养液培养方法，研究H2O2处理对Cd胁迫下水稻幼苗生长、Cd和矿质元素积累、糖代谢等的影响，探讨外源H2O2缓解水稻Cd毒害的生理机理，主要结果如下： 1、150μmol/L Cd处理明显抑制水稻幼苗株高、根长和生物量的增加、降低了水稻叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量，并对根系活力产生明显的抑制作用；外源H2O2处理可以缓解Cd对水稻生长的抑制作用，提高根系活力和叶绿素含量，降低幼苗体内H2O2含量。但H2O2清除剂DMTU处理则进一步加重了Cd对水稻幼苗生长的抑制。 2、Cd胁迫下，水稻幼苗体内Cd含量和积累量明显增加，且根中Cd积累量增加尤为明显；Cd处理明显降低了水稻幼苗叶和根中Ca、Mn、Mg、Cu和Zn含量和积累量及叶中Fe含量和积累量，但增加了Fe在根中的积累。然而H2O2处理明显降低了水稻幼苗叶和根中Cd含量和积累量，且不同程度提高了Cd胁迫下水稻幼苗叶和根中Ca、Mg、Cu和Zn含量和其积累量；H2O2处理增加了Cd胁迫下水稻叶中Fe含量和积累量，但降低了根中Fe含量和积累量。此外，H2O2处理增加了叶片中Mn含量和积累量，但明显降低了根系中Mn含量和积累量，而H2O2清除剂DMTU处理进一步增加了Cd胁迫下水稻幼苗中Cd含量和积累量，同时也不同程度的影响了Cd胁迫下水稻体内Ca、Mn、Mg、Fe、Cu和Zn的含量和其积累量。 3、Cd处理降低了水稻幼苗叶和根中可溶性糖、蔗糖、果糖和葡萄糖含量，增加了水稻体内淀粉的积累，并对淀粉酶、α-淀粉酶和 β-淀粉酶活性有明显的抑制作用；而外源 H2O2处理可以显著提高Cd胁迫下水稻叶和根中可溶性糖、蔗糖、果糖和葡萄糖含量，增加淀粉酶、α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性，降低体内淀粉的含量，但H2O2清除剂DMTU的加入导致Cd胁迫下水稻叶和根中可溶性糖、蔗糖、果糖和葡萄糖含量进一步降低。 4、Cd处理降低了水稻幼苗叶中SS和SPS活性，增加了AI和NI活性；而外源H2O2处理可明显增加Cd胁迫下水稻叶片中SS和SPS活性，降低AI和NI的活性；但H2O2清除剂DMTU处理进一步降低了Cd胁迫下水稻叶中SS和SPS活性，但却明显促进了AI和NI活性。

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