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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
作 者: 陈英雯
导 师: 王昌全
学 校: 四川农业大学
专 业: 土壤学
关键词: Cd胁迫 水稻 光合 生理特征 营养元素
分类号: S511
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
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。
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全文目录
摘要 6-8 Abstract 8-10 1 研究背景及意义 10 2 国内外研究现状 10-20 2.1 重金属Cd在土壤中的化学特性 10-11 2.2 Cd对植物的影响 11-14 2.2.1 Cd对植物生长的影响 11-12 2.2.2 Cd对植物养分吸收和利用的影响 12-13 2.2.3 Cd对植物产量和品质的影响 13-14 2.3 Cd对植物光合特征的影响 14-17 2.3.1 植物叶绿素的形成及Cd对其含量的影响 14-16 2.3.2 植物核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的生理特性 16 2.3.3 植物叶绿素酶的生理特性 16-17 2.4 Cd对水稻的毒害作用 17-20 2.4.1 Cd对水稻种子萌发和幼苗生长的影响 17-18 2.4.2 Cd对水稻产量和稻米品质的影响 18-19 2.4.3 Cd对水稻光合作用相关特征的影响 19-20 3 材料与方法 20-25 3.1 供试水稻材料与品种 20 3.2 试验设计及方法 20-22 3.2.1 试验设计 20-21 3.2.2 供试种子催芽育苗 21 3.2.3 试验装置 21-22 3.2.4 营养液的配置 22 3.2.5 幼苗移栽及处理 22 3.3 样品的采集及预处理 22-23 3.4 指标测定与分析 23-25 3.4.1 光合指标测定 23-24 3.4.2 结果统计与分析 24-25 4 结果与分析 25-48 4.1 Cd胁迫对杂交稻及其亲本Cd吸收积累的影响 25-28 4.1.1 Cd胁迫对水稻保持系叶片Cd含量的影响 25-26 4.1.2 Cd胁迫对水稻恢复系叶片Cd含量的影响 26 4.1.3 Cd胁迫下杂交稻组合叶片Cd吸收积累的变化 26-27 4.1.4 Cd胁迫下水稻材料和品种叶片Cd积累指数的变化 27-28 4.1.5 小结 28 4.2 Cd胁迫对水稻叶片叶绿素含量的影响 28-34 4.2.1 Cd胁迫对保持系叶绿素含量的影响 28-30 4.2.2 Cd胁迫对恢复系叶绿素含量的影响 30-31 4.2.3 Cd胁迫对亲本组合及杂交稻叶片叶绿素含量的影响 31-32 4.2.4 Cd对不同水稻材料及品种叶绿素含量的胁迫指数变化 32-33 4.2.5 小结 33-34 4.3 Cd胁迫对水稻叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活性的影响 34-38 4.3.1 Cd胁迫对保持系材料叶片Rubisco活性的影响 34-35 4.3.2 Cd胁迫对恢复系材料叶片Rubisco活性的影响 35-36 4.3.3 Cd胁迫下亲本及其组合叶片Rubisco活性的变化 36 4.3.4 Cd对不同水稻材料及品种叶片Rubisco活性的胁迫指数的差异 36-37 4.3.5 小结 37-38 4.4 Cd胁迫对水稻叶片光合特征相关营养元素含量的影响 38-44 4.4.1 Cd胁迫对保持系材料叶片光合特征相关营养元素含量的影响 38-40 4.4.2 Cd胁迫对恢复系材料叶片光合特征相关营养元素含量的影响 40-41 4.4.3 Cd胁迫下亲本组合及杂交稻叶片营养元素含量的差异 41-42 4.4.4 Cd对不同水稻材料及品种叶片营养元素含量的胁迫指数变化 42-44 4.4.5 小结 44 4.5 Cd胁迫下水稻光合特征变化与相关营养元素吸收间的关系 44-48 4.5.1 水稻Cd吸收积累与光合特征相关营养元素吸收间的关系 44-45 4.5.2 水稻Cd吸收积累与光合特征指标间的关系 45-46 4.5.3 Cd胁迫下水稻光合特征与相关营养元素吸收间的关系 46-47 4.5.4 小结 47-48 5 结论与讨论 48-52 5.1 Cd胁迫对水稻叶片Cd含量的影响 48-49 5.2 Cd胁迫对水稻材料叶片光合生理特征的影响 49-50 5.3 Cd胁迫对杂交稻叶片光合生理特征的影响 50 5.4 Cd胁迫对水稻光合特征及相关营养元素吸收的影响 50-52 参考文献 52-57 致谢 57
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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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