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稀土元素镧对逆境胁迫下水稻幼苗生长的影响研究

张杰  
【摘要】:本文通过La~(3+)浸种实验,研究了稀土元素镧对水稻种子萌发及幼苗生长的影响,并在此基础上选择10mg·L~(-1) La~(3+)作为生物调控因子,通过营养液培养实验,进一步研究了稀土元素镧对逆境胁迫(重金属、盐和酸雨)下水稻幼苗期生理生化及生长指标的影响,以探讨稀土在逆境胁迫下对作物的防护效应。这将为确定稀土农用的安全浓度,为寻找合适的方法减轻重金属、盐、酸雨等污染胁迫对农作物的危害提供有力的科学依据。主要研究结果如下: 1.1 mg·L~(-1)~20mg·L~(-1)的La~(3+)处理能提高水稻种子的活力,提高蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶三种水解酶的活性,并能促进水稻茎叶和根系的生长,其中10mg·L~(-1) La~(3+)处理效果最佳,当浓度超过30 mg·L~(-1)时,水稻种子萌发和幼苗生长即受到抑制。2.镧对水稻植株地下部分(根系)生长的影响比地上部分(茎叶)生长的影响要明显,对水稻种子萌发期间三种酶活性的影响程度表现为蛋白酶脂肪酶淀粉酶。3.水稻幼苗在正常生长时,稀土元素镧可以提高保护酶SOD,CAT 的活性,降低脂质过氧化产物MDA 含量和质膜透性,提高叶绿素的含量和根系的活力,从而促进水稻幼苗的生长。4.水稻幼苗在重金属(铜和镉)胁迫初期,镧对提高SOD 和CAT 的活性,降低MDA 含量和质膜透性,提高叶绿素含量和根系活力有明显的作用,但是,随着重金属胁迫时间的延长和重金属浓度的加大,这种作用开始下降,最后甚至与重金属发生协同作用。镉在水稻幼苗体内的富集规律是:根系地上部,镉的富集与各处理组镉浓度之间有比较明显的剂量效应关系。镧处理没有降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的含量。5.水稻幼苗在盐和酸雨胁迫下,镧均能提高SOD 和CAT 的活性,降低脂质过氧化产物MDA 的含量、减小质膜透性和Pro 的含量,提高叶片叶绿素的含量和叶绿素a/b 的比值,增强根系的活力,进而促进水稻幼苗的生长。镧对盐和酸雨胁迫的缓解作用与盐的浓度和酸雨的酸度有关,盐度和酸度过大,镧的缓解作用将会消失。6.镧对逆境胁迫下水稻幼苗生长的防御机制在于降低植物体内的活性氧水平,减轻逆境胁迫对植物膜的损伤;提高叶绿素含量和根系活力,促进植株的生长代谢。


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