镉胁迫对水稻光合生理特征及相关营养元素吸收影响研究

水稻是主要粮食作物,随着工农业生产和城市化发展,工业“三废”排放量增加,农田土壤镉污染加剧,镉成为稻田主要的重金属污染元素,直接影响水稻产量和品质,影响人类健康。本文在前期研究基础上,选取有代表性的水稻材料和品种,通过水培试验研究Cd胁迫对苗期叶片Cd的吸收积累和光合特征指标的影响,并分析相关营养元素的变化,探讨苗期Cd耐性和胁迫反应的评价特征指标,同时进行亲本组合及子代对Cd的抗性对比研究,为筛选抗Cd钝感和敏感型优良的水稻育种材料提供依据。 (1)Cd处理浓度对水稻叶片Cd含量影响大,不同材料间存在显著差异。Ⅱ-32B和R527叶片Cd含量积累较低,积累指数显著低于D83B和R498；随着Cd处理浓度的增大,保持系更易积累Cd；亲本组合对杂交子代叶片Cd含量有较大影响,Ⅱ-32B能够组配得到耐Cd的杂交子代Ⅱ优498,子代叶片Cd含量较亲本更低,积累指数最小；Cd处理时间延长时,各材料和杂交子代受叶片Cd积累量增加。 (2)Cd处理对叶绿素含量影响大,使叶绿素a、b和总量下降,不同材料与品种间的差异显著。保持系Ⅱ-32B受Cd影响较D83B小,叶绿素含量更稳定,胁迫指数更低；恢复系受Cd处理浓度影响大、程度深,R527叶绿素含量下降幅度和Chla/Chlb增大程度均较R498小,且胁迫指数较R498小；保持系Ⅱ-32B及其子代Ⅱ优498在不同浓度Cd处理下,叶绿素含量都比恢复系R498高,高Cd浓度处理下,Ⅱ优498叶绿素含量胁迫指数最低,具有相对良好的抗性能力；D83B和R498受Cd处理时间影响较大,叶绿素含量降低幅度大。 (3)水稻叶片Rubisco活性受Cd胁迫效应明显,各水稻育种材料与品种间差异大。D83B在不同Cd处理水平下,叶片Rubisco活性降低幅度均比Ⅱ-32B大,胁迫指数高；恢复系材料在不同Cd处理水平下,R527叶片Rubisco活性降低幅度远小于R498,胁迫指数最小,Rubisco活性较稳定；子代Ⅱ优498在不同Cd水平下表现出较高的叶片Rubisco活性,体现出一定的抗Cd能力。 (4)不同Cd浓度处理下,营养元素含量较对照均有所降低,各材料下降幅度各不相同。保持系D83B较Ⅱ-32B降低幅度大,恢复系材料R498较R527下降幅度大,且随着Cd处理时间的延长,营养元素受Cd影响程度逐渐加深,各元素胁迫指数逐渐加大；Ⅱ优498在不同浓度Cd处理下,叶片营养元素含量较对照降低幅度较小,Cd胁迫指数较低。从元素来看,各材料和品种中,受Cd影响最大的元素是Mn,其次为Fe、Mg元素,Cu、Zn元素受Cd影响最小。 (5)Cd胁迫下,水稻叶片Cd吸收量与叶绿素含量成负相关关系,与Chla/Chlb比值成正相关关系,与Rubisco活性成负相关,叶绿素含量与叶片Mg、Fe、Zn营养元素吸收的正相关关系显著,叶片Rubisco活性与叶片Mg、Fe、Cu元素吸收成显著性正相关,随着处理时间的延长,其相关性越来越显著。叶片Mg、Fe、Zn吸收变化的情况可以反映Cd胁迫下叶绿素含量的变化,Mg、Fe、Cu元素受Cd影响的情况可以反映叶片Rubisco活性受Cd影响程度,不同Cd浓度处理下Mg、Fe两种元素的变化能同时反映叶绿素含量和叶片Rubisco活性高低。