镉胁迫对水稻幼苗生长的影响

龙应霞 刘荣鹏 刘洋

摘 要：采用水培法，以贵州省黔南州惠水县主要农业区当地品种“缩颈麻”、“小红米（2）”为材料，研究不同浓度Cd处理对当地水稻幼苗生长情况的影响。结果表明：Cd胁迫对水稻幼苗的生长存在时间效应和浓度效应，当Cd2+浓度较低时，Cd2+对水稻的生长有一定的刺激作用，随着Cd2+处理浓度增加和处理时间延长，水稻幼苗的根长、根总量、株高、叶数等均呈下降趋势，水稻幼苗叶绿素含量也表现出下降趋势，水稻幼苗过氧化物酶的含量呈上升趋势。水稻品种间对Cd的耐受性表现出一定差异性。

关键词：镉胁迫;缩颈麻;小红米（2）;水稻幼苗;生长

中图分类号：S-3       文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930005

不同水稻品种对Cd吸收和积累存在差异[1-11]，筛选耐镉品种成为必要。地方品种是指在当地自然或栽培条件下，经长期自然或人为选择形成的品种，对当地自然或栽培环境具有较好适应性。黔南是传统水稻种植区，地方品种资源丰富。开展黔南水稻地方品种耐Cd性的研究，筛选抗Cd能力较强的品种用于大田生产，有助于减轻Cd对水稻产量、质量的影响。

以黔南地方水稻品种“缩颈麻”、“小红米（2）”为材料，比较Cd胁迫下对2个品种有关生理特性的影响，为选择水稻耐Cd品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为“缩颈麻”、“小红米（2）”，种子材料由贵州省农作物品种资源研究所提供。

1.2 方法

采用水培法，以改良霍格兰特营养液为基础，以3CdSO4.8H2O提供镉源，设计Cd离子浓度为40μmol · L-1、80μmol·L-1、120μmol·L-1、160μmol·L-1、200μmol·L-1。对照（0μmol·L-1）为改良霍格兰培养液，每隔1d换1次培养液。

常温下用2叶期幼苗培养18d。

1.3 检测指标

用精度为1mm的DSB软尺测量根长、株高，用FA1104型电子天平称重。

用丙酮提取叶绿素，采用分光光度法[12]测定叶绿素吸光度，用岛津U-T6/PC分光光度计进行测量。

叶绿素总浓度（CT）计算公式：

CT=20.29A645+8.05A663

式中，CT为叶绿素总浓度（mg·L-1）;A645、A663分别为叶绿体色素80%丙酮提取液在波长645nm、663nm下的吸光度。

叶绿体色素的含量（mg·g-1）=CT-V-Nm-1000

式中，CT为叶绿素总浓度（mg·L-1）;V为提取液体积（mL）;N为稀释倍数;m为样品质量（g）;1000表示1L=1000mL。

用DPS数据处理系统对数据进行处理，SPSS17.0（P<0.05）数据处理系统进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 镉对水稻幼苗根系长度、根总量、株高、叶数的影响2.1.1 镉胁迫对水稻幼苗根系长度的影响

从表1可知，随着Cd2+浓度的升高，水稻幼苗的根系生长进度逐渐减小。Cd2+为40μmol·L-1时，“小红米（2）”根长度与对照组差异不明显;当Cd2+≥120μmol·L-1时，差异达到显著水平。当Cd2+≥120μmol·L-1时，“缩颈麻”水稻根长长度差异达到显著水平。

2.1.2 镉胁迫对水稻幼苗根总量的影响

从表2可知，随着Cd2+浓度的升高，各水稻品种幼苗的根量均呈现出逐渐减少的趋势。当Cd2+为80μmol·L-1时，“小红米（2）”根量与对照组显著，在80～160μmol·L-1时，差异不显著，说明在此间浓度对根量影响相当，当Cd2+≥200μmol·L-1时，根量下降极快。当Cd2+≥8μmol·L-1时，“缩颈麻”根量差异达到显著水平。

2.1.3 镉对水稻幼苗株高的影响

从表3可知，随Cd2+浓度的升高和处理时间的延长，与对照组相比，“缩颈麻”、“小红米（2）”幼苗的株高均呈下降趋势，差异显著，同浓度Cd2+对品种间生长影响程度不同，说明相同浓度镉对不同品种幼苗株高影响存在差异。

2.1.4 镉对水稻幼苗叶数的影响

从表4可知，各品种水稻幼苗叶数受镉胁迫的影响不一，“小红米（2）”幼苗叶数随Cd2+浓度的升高呈下降趋势，当大于80μmol·L-1时差异达到显著水平;“缩颈麻”幼苗叶数随Cd2+浓度的升高变化无差异显著。分析表明，“缩颈麻”幼苗叶数比“小红米（2）”幼苗叶数具有较高耐镉性。

2.2 镉对水稻幼苗叶绿素含量的影响

从图1可知，随着Cd2+浓度的增加，品种间水稻幼苗叶绿素含量均呈下降趋势。“小红米（2）”幼苗叶绿素表现出相对稳定的下降趋势，Cd2+为200μmol·L-1时含量最低，为1.67mg·g-1，比对照少1.9mg·g-1。Cd2+在40～80μmol·L-1时，“缩頸麻”幼苗叶绿素含量下降明显，Cd2+为200μmol·L-1时含量最低，为1.61mg·g-1，比对照少1.75mg·g-1。

2.3 镉对水稻幼苗叶片过氧化物酶的影响

从图2可知，“小红米（2）”、“缩颈麻”水稻品种中过氧化物酶含量均随镉处理浓度的增加而上升。Cd2+为40～120μmol·L-1时，“小红米（2）”幼苗过氧化物酶活性上升趋势较缓慢，“缩颈麻”幼苗的过氧化物酶活性的上升趋势较快;当Cd2+≥120μmol·L-1时，“小红米（2）”幼苗叶片过氧化物酶又呈现出较缩颈麻幼苗叶片过氧化物酶较快的增长趋势。同浓度Cd2+，“小红米（2）”幼苗过氧化物酶含量大于“缩颈麻”幼苗过氧化物酶含量。Cd2+为200μmol·L-1时，过氧化物酶活性最高，“缩颈麻”为1387，“小红米（2）”为1575。

3 讨论

由表1、2可知，Cd对品种间幼苗地下性状的影响，Cd2+对“小红米（2）”和“缩颈麻”的根长、根量生长均有抑制作用。Cd2+为40μmol·L-1时，“小红米（2）”幼苗差异显著;Cd2+为120μmol·L-1时“缩颈麻”幼苗差异显著。推断“缩颈麻”幼苗根的耐镉性大于“小红米（2）”。

由表3、表4、图1、图2可知，Cd对品种间幼苗地上性状的影响，随着Cd2+浓度的升高，株高逐渐降低。在Cd2+40μmol·L-1时，“小红米（2”）幼苗株高差异显著;在Cd2+80μmol·L-1时，“缩颈麻”幼苗株高差异显著。随着Cd2+浓度的升高，“缩颈麻”幼苗叶数影响不大，Cd2+为80μmol·L-1时，“小红米（2）”幼苗叶数差异显著。随着Cd2+浓度的增加，品种间水稻幼苗叶绿素含量均呈下降趋势，“小红米（2）”下降幅度大于“缩颈麻”;品种间水稻幼苗过氧化物酶活性均呈上升趋势，“小红米（2）”高于“缩颈麻”。推断“缩颈麻”幼苗茎叶的耐镉性大于“小红米（2）”。

4 结论

研究表明，Cd对黔南地方水稻品种“缩颈麻”、“小红米（2）”的幼苗生长均有抑制作用，抑制程度不同。比较得出，“缩颈麻”耐镉性大于“小红米（2）”。

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（责任编辑  周康）