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水禾对镉胁迫的生理响应

谢德志 魏子璐 朱峻熠 杜莹 金水虎 岳春雷

谢德志, 魏子璐, 朱峻熠, 杜莹, 金水虎, 岳春雷. 水禾对镉胁迫的生理响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
引用本文: 谢德志, 魏子璐, 朱峻熠, 杜莹, 金水虎, 岳春雷. 水禾对镉胁迫的生理响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
XIE Dezhi, WEI Zilu, ZHU Junyi, DU Ying, JIN Shuihu, YUE Chunlei. Physiological responses of Hygroryza aristata to cadmium stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
Citation: XIE Dezhi, WEI Zilu, ZHU Junyi, DU Ying, JIN Shuihu, YUE Chunlei. Physiological responses of Hygroryza aristata to cadmium stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407

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水禾对镉胁迫的生理响应

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
基金项目: 浙江省科技厅省属科研院所扶持专项(2019F1065-1)
详细信息
    作者简介: 谢德志,从事植物分类与资源利用研究。E-mail:252317552@qq.com
    通信作者: 金水虎,教授,从事植物分类与资源利用研究。E-mail:jsh501@163.com
  • 中图分类号: S718.4

Physiological responses of Hygroryza aristata to cadmium stress

  • 摘要:   目的  研究镉(Cd)胁迫下水禾Hygroryza aristata的生理响应,以利于水禾的保护利用。  方法  采用水培试验,设置2(T1)、4(T2)和6 (T3) mg·L−1 3个质量浓度镉胁迫处理,以不添加镉为对照(ck),分别在处理0、4、8和12 d时,研究了不同镉胁迫处理对水禾的生长、光合生理和抗氧化酶活性的影响。  结果  随着镉质量浓度的增加,水禾株高呈逐渐降低的趋势,到处理12 d时,T1、T2和T3的株高分别比对照降低了16.35%、21.27%和27.29%;根系总长度和根尖数均显著降低(P<0.05)。水禾叶片的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b的质量分数呈降低趋势,叶绿素a/b也随之降低。水禾叶片的净光合速率(Pn)显著降低(P<0.05),到处理12 d时,T1、T2和T3Pn分别比对照降低了55.44%、58.77%和96.47%;处理8 d后,T1、T2和T3Pn、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著降低(P<0.05),胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)则显著升高(P<0.05)。水禾叶片的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的质量摩尔浓度随着镉质量浓度的增加逐渐升高,随着处理时间的延长,各处理H2O2和MDA质量摩尔浓度升高速率均呈下降趋势,最大升高速率均在0~4 d;T3的脯氨酸(Pro)质量分数呈先升高后降低的趋势,在处理8 d时达到峰值,到处理12 d时,T3的Pro质量分数比对照降低了53.85%。水禾叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随着镉质量浓度的增加逐渐升高。  结论  镉胁迫下,水禾植株的生长和叶片的光合作用受到了明显的抑制。镉对水禾可产生严重的毒害作用,长期镉胁迫下,抗氧化酶在清除活性氧(ROS)、防御氧化伤害上发挥的作用有限,水禾抵御逆境胁迫的能力较弱。图4表2参47
  • 图  1  镉胁迫下水禾株高的变化

    Figure  1.  Changes of height of H. aristata under cadmium stress

    图  2  镉胁迫下水禾根系的变化

    Figure  2.  Changes of roots of H. aristata under cadmium stress

    图  3  镉胁迫下水禾H2O2、MDA和Pro的变化

    Figure  3.  Changes of H2O2, MDA and Pro contents in H. aristata under cadmium stress

    图  4  镉胁迫下水禾抗氧化酶活性的变化

    Figure  4.  Changes of antioxidant enzyme activities in H. aristata under cadmium stress

    表  1  镉胁迫下水禾叶片叶绿素质量分数的变化

    Table  1.   Changes of chlorophyll contents in leaves of H. aristata under cadmium stress

    处理天数/d镉处理叶绿素质量分数/(mg·g−1)叶绿素a/b
    总叶绿素叶绿素a叶绿素b
    0ck2.02±0.13 1.61±0.10 0.41±0.06 3.89±0.12
    4ck2.13±0.09 a1.71±0.08 a0.42±0.02 a4.06±0.02 a
    T11.70±0.01 b1.36±0.01 b0.34±0.01 b3.96±0.03 a
    T21.65±0.01 b1.30±0.01 b0.35±0.01 b3.70±0.02 b
    T31.42±0.01 c1.12±0.01 c0.31±0.02 c3.63±0.02 b
    8ck2.03±0.15 a1.62±0.12 a0.41±0.03 a3.93±0.01 a
    T11.61±0.01 b1.27±0.01 b0.34±0.01 b3.68±0.02 b
    T21.56±0.02 b1.22±0.02 b0.34±0.01 b3.61±0.01 b
    T31.29±0.02 c0.92±0.01 c0.36±0.01 b2.58±0.03 c
    12ck2.15±0.02 a1.72±0.01 a0.43±0.01 a3.98±0.02 a
    T10.52±0.02 b0.41±0.01 b0.11±0.01 b3.65±0.02 b
    T20.47±0.01 c0.35±0.01 c0.12±0.01 b3.06±0.02 c
    T30.32±0.01 d0.21±0.01 d0.11±0.01 b2.03±0.01 d
      说明:不同小写字母表示同一处理时间下不同镉质量浓度间差异显著(P<0.05)
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    表  2  镉胁迫下水禾叶片光合参数的变化

    Table  2.   Changes of photosynthetic parameters in leaves of H. aristata under cadmium stress

    处理天数/d镉处理Pn/(µmol·m−2·s−1)Tr/(mmol·m−2·s−1)Gs/(mmol·m−2·s−1)Ci/(µmol·mol−1)
    0ck10.32±0.55 1.80±0.03 230.76±9.51 334.36±5.92
    4ck9.98±0.27 a1.83±0.01 c234.41±4.15 b337.72±2.76 c
    T18.35±0.04 b2.14±0.01 a264.41±4.06 a394.94±0.51 a
    T26.35±0.10 c2.06±0.01 b259.90±2.63 a386.37±1.87 ab
    T34.80±0.06 d1.30±0.01 d140.55±1.94 c377.38±3.63 b
    8ck9.46±0.02 a2.07±0.01 a246.28±4.76 a339.38±0.38 c
    T15.35±0.02 b0.89±0.01 c213.64±1.52 b373.28±5.60 b
    T24.91±0.02 c1.21±0.02 b115.23±3.77 c374.48±3.58 b
    T30.57±0.02 d0.80±0.01 d 79.83±0.69 d404.33±1.37 a
    12ck9.14±0.03 a2.17±0.07 a253.39±4.27 a341.14±0.67 c
    T14.07±0.04 b1.52±0.01 b194.70±1.02 b374.57±7.36 b
    T23.77±0.03 c1.30±0.01 c134.09±4.39 c377.42±1.51 b
    T30.32±0.01 d0.55±0.01 d 50.56±1.39 d405.83±0.47 a
      说明:不同小写字母表示同一处理时间下不同镉质量浓度间差异显著(P<0.05)
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-08
  • 修回日期:  2020-01-22

水禾对镉胁迫的生理响应

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
    基金项目:  浙江省科技厅省属科研院所扶持专项(2019F1065-1)
    作者简介:

    谢德志,从事植物分类与资源利用研究。E-mail:252317552@qq.com

    通信作者: 金水虎,教授,从事植物分类与资源利用研究。E-mail:jsh501@163.com
  • 中图分类号: S718.4

摘要:   目的  研究镉(Cd)胁迫下水禾Hygroryza aristata的生理响应,以利于水禾的保护利用。  方法  采用水培试验,设置2(T1)、4(T2)和6 (T3) mg·L−1 3个质量浓度镉胁迫处理,以不添加镉为对照(ck),分别在处理0、4、8和12 d时,研究了不同镉胁迫处理对水禾的生长、光合生理和抗氧化酶活性的影响。  结果  随着镉质量浓度的增加,水禾株高呈逐渐降低的趋势,到处理12 d时,T1、T2和T3的株高分别比对照降低了16.35%、21.27%和27.29%;根系总长度和根尖数均显著降低(P<0.05)。水禾叶片的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b的质量分数呈降低趋势,叶绿素a/b也随之降低。水禾叶片的净光合速率(Pn)显著降低(P<0.05),到处理12 d时,T1、T2和T3Pn分别比对照降低了55.44%、58.77%和96.47%;处理8 d后,T1、T2和T3Pn、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著降低(P<0.05),胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)则显著升高(P<0.05)。水禾叶片的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的质量摩尔浓度随着镉质量浓度的增加逐渐升高,随着处理时间的延长,各处理H2O2和MDA质量摩尔浓度升高速率均呈下降趋势,最大升高速率均在0~4 d;T3的脯氨酸(Pro)质量分数呈先升高后降低的趋势,在处理8 d时达到峰值,到处理12 d时,T3的Pro质量分数比对照降低了53.85%。水禾叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随着镉质量浓度的增加逐渐升高。  结论  镉胁迫下,水禾植株的生长和叶片的光合作用受到了明显的抑制。镉对水禾可产生严重的毒害作用,长期镉胁迫下,抗氧化酶在清除活性氧(ROS)、防御氧化伤害上发挥的作用有限,水禾抵御逆境胁迫的能力较弱。图4表2参47

English Abstract

谢德志, 魏子璐, 朱峻熠, 杜莹, 金水虎, 岳春雷. 水禾对镉胁迫的生理响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
引用本文: 谢德志, 魏子璐, 朱峻熠, 杜莹, 金水虎, 岳春雷. 水禾对镉胁迫的生理响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
XIE Dezhi, WEI Zilu, ZHU Junyi, DU Ying, JIN Shuihu, YUE Chunlei. Physiological responses of Hygroryza aristata to cadmium stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
Citation: XIE Dezhi, WEI Zilu, ZHU Junyi, DU Ying, JIN Shuihu, YUE Chunlei. Physiological responses of Hygroryza aristata to cadmium stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407

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