镧对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响张杰，黄永杰，刘雪云安徽师范大学生物多样性研究中心//重要生物资源保护与利用研究安徽省重点实验室，安徽芜湖241000摘要：选择10mg•L-1La(N03)3作为生物调控因子，通过营养液培养实验，研究了水稻(OryzasativaL.)幼苗在遭受镉胁迫（50mg•L-1和100mg•L-1两种CdCl2处理）后，稀土元素镧对抗氧化酶（SOD和CAT）活性、脂质过氧化产物MDA含量、质膜透性、叶绿素质量分数、根系活力、幼苗生长及镉质量分数等生理生长指标的影响，以探讨稀土在重金属胁迫下对作物的防护效应。研究结果表明：水稻幼苗遭受镉胁迫的初期，镧对提高SOD和CAT的活性，降低MDA含量和质膜透性，提高叶绿素质量分数和根系活力有明显的正效应，但是随着镉胁迫程度的加重和胁迫时间的延长，这种作用开始下降，最后甚至与镉发生协同作用，不仅不能缓解镉对水稻幼苗的毒害，反而更加剧了镉对水稻幼苗的毒害，这说明适量的稀土元素对重金属胁迫下植物生长有一定的防护效应，但是这种效应与重金属胁迫的浓度大小、胁迫的时间长短有着密切的关系。此外，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，但是，镧处理并未降低水稻幼苗地上部分及根系中镉的质量分数。关键词：镧；镉胁迫；水稻(OryzasativaL.)幼苗；生理特性：X171.5；Q946.91文献标识码：A：1672-2175（2007）03-0835-07镉是一种生物非必需的重金属元素，由于它具有高毒性及在水体中较为稳定，因而被认为是最重要的重金属污染物之一[1]。农业、采矿业、工业生产活动使大量的Cd进入环境中[2]，随着污泥农用及污灌的应用，越来越多的Cd进入农业生态系统。Cd不仅降低作物产量，而且通过食物链传递可能最终危害人体健康，因此如何降低Cd在作物中的富集，减少Cd对作物的伤害已经受到广泛的关注[3]。近年来稀土农用研究发现，适当与适量的稀土，在促进作物优质增产的同时，还有诱导植物抗性的能力[4,5]，但是以主要的粮食作物——水稻(OryzasativaL.)作为对象，研究稀土元素对重金属胁迫下作物生长的影响却鲜见报道，另外笔者在此之前研究结果表明10mg•L-1La(N03)3处理对水稻幼苗生长的促进作用最为显著[6]，因此本文以水稻为试验材料、10mg•L-1La(N03)3作为调节因子，研究La对Cd胁迫下水稻幼苗生长的影响，以考察在实验中应用稀土元素作为植物抗重金属胁迫的拮抗剂的可能性，为稀土对农业生态系统中重金属污染的防护研究提供一定的依据。1材料与方法1.1幼苗的培养水稻品种为“金优63”，种子用w=2%的Na-ClO溶液消毒30min，后用蒸馏水清洗干净，置于27℃恒温培养箱中用蒸馏水浸泡48h，然后将种子放入盖有湿润纱布的白瓷盘中，于27℃恒温培养箱中催芽，保持纱布湿润。2d后水稻长出芽及根，转移到改良的Hangland培养液中培养8d后备用，每天更换1次培养液，实验在28℃光照培养箱中进行，光周期为10h∶14h（光∶暗比）。1.2幼苗的处理水稻在改良的Hangland培养液中生长8d后进行处理。向培养液中加入相应浓度的La(N03)3或CdCl2溶液（表1）。为避免形成LaPO4和Cd3(PO4)2沉淀，处理后培养液中不再加入NH4H2PO4，但是每天光照结束前向叶面定量喷施1mol•L-1NH4H2PO4溶液，其它营养元素同处理前。每一塑料杯一次性浇入上述培养液200mL，6种处理，每一处理均20杯，每杯移植水稻幼苗10株。表1试验处理Table1Treatmentoftest处理Treatment加入的溶液Aquaofjoin质量浓度/(mg·L-1)ConcentrationCK——LaLa(N03)310Cd1CdCl250Cd2CdCl2100Cd1LaLa(N03)3和CdCl210，50Cd2LaLa(N03)3和CdCl210，100实验在28℃光照培养箱中进行，光周期为10h∶14h（光∶暗比）。1.3测定方法1.3.1超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性的测定称取植物材料0.2g，加入5mL预冷的50mmol•L-1pH7.8的磷酸缓冲液于冰浴中研磨成匀浆，在冷冻高速离心机中于4℃下15000×g离心20min，取上清液用于测定SOD和CAT活性。SOD活性测定采用NBT光化还原法[7]，以抑制NBT光化还原50%的酶量为一个酶活力单位；CAT活性测定用高锰酸钾滴定法[8]，酶活性大小以每克鲜质量每分钟分解的H2O2的量来表示。1.3.2丙二...