外源硒对水稻镉吸收、转运和亚细胞分布的影响开题报告

 2022-01-29 18:53:56

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

水稻是世界上最重要的农作物之一,是中国最主要的粮食作物。在中国有66%的人口将水稻作为主要的粮食作物[1],因此水稻的产量以及质量极为重要。然而工业三废的肆意排放以及含重金属农药、化肥的不合理使用,导致农田土壤环境日益恶化,进而影响了我国稻米的质量安全[2]。其中,重金属cd因其在土壤中的高度移动性以及对作物的高度毒害性,而被视为最广为人知的环境毒物[3]和最具有危害性的重金属元素之一[4]。土壤中的重金属cd被植物吸收后可产生一系列毒害作用,受到cd毒害的植物,通常表现为:细胞和整个植株的生长发育、生理生化过程受到强烈抑制,生物产量下降,干物质积累减少,叶片变黄并出现坏死斑;cd与酶活性中心和蛋白质巯基结合,抑制酶的活性,干扰细胞正常代谢过程;cd直接影响保卫细胞中离子和水分迁移,从而引起植株萎蔫,还能促进抗坏血酸的分解和植株体内游离脯氨酸的积累,增加细胞膜的透性,加速植株的衰老和死亡[5]。nocito[6]等人的研究发现水稻容易吸收和积累重金属cd,通过稻米食用摄入cd将会对人体健康造成极大威胁。与cd相比,se是唯一一种由基因调控且生物所必需的微量元素,它能够防治癌症[7-9]、延缓机体衰老[10]、提高人体免疫能力[11]。并且硒对于水稻吸收镉有拮抗作用,因此研究外援硒对水稻镉吸收、转运和亚细胞影响具有很重要的科研、经济意义。

目前国内外均已发现外源硒对水稻镉的吸收、转运具有一定影响,并且研究发现该影响表现为拮抗作用。研究显示[12],在缺se或低se区水稻籽粒se含量很低,根据推荐的成人摄se量[13],这类稻米中的se难以满足人们的生理需要。因此近些年来,开发富se水稻成为人们研究的热点。随着经济的发展,人们对于健康的关注越来越多,对健康食品越来越重视。近些年来富硒茶被越来越多的人关注和喜爱,而水稻作为中国人的主要粮食作物,对人们的健康至关重要,因此推知发展富硒水稻有可观的前景。

虽然水稻对cd或se的吸收、分配和代谢目前已有一些研究进展,但是,迄今为止,国内外有关水稻cd、se相互作用及se影响水稻cd转运的报道很少。本文在前人研究的基础上,选用水稻品种k优818进行实验,探讨了外源硒处理对水稻镉的吸收、转运及亚细胞的影响。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:

通过测定se、cd复合处理条件下,水稻根、茎中cd与se的含量,研究添加外源se对水稻cd吸收、转运及亚细胞分布的影响。

研究内容:

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3. 研究的方法与方案

研究方法及实验方案:

1. 水稻的培养

本课题采用水培法培养水稻,具体方法如下:

a.晒种

b.浸种催芽:3% NaOCl消毒10min,自来水漂净,去离子水浸种24h,每半天换水。然后均匀平铺于塑料筐中,将筐搁在盛去离子水的中转箱上,水面以刚好浸没种子为宜,置于恒温培养箱中,38℃破胸20h,32℃催芽。种子及嫩芽阶段注意避光,以符合生长习性。当嫩芽长至2cm左右时,开始光照(日12h,32℃;夜12h,27-28℃)整个过程中注意水面保持。

c.温室培养

恒温箱培养一周后移至温室适应一段时间(若光照强,用黑网布部分遮光),可直接用自来水培养,每周换水。二叶期时可以换成1/8倍营养液(不需调pH),视苗长势而定。

d. 移苗

水稻长至二叶一心时移苗(若要较多生物量,可适当推后移苗,如三叶期移),用湿润的海棉条松松裹缠近根的茎部,固定在塑料板孔中(孔距及个数适当,板大小与培植的中转箱配套),每孔最多3株。移苗时间选在早晚或阴天,尽量减少根部损伤,光照强时用黑网布遮盖,清水或低浓度营养液缓苗2-5天。苗恢复生机后(以吐水旺盛为标志),去掉黑网布,以1/4倍营养液(pH5.5-5.6)供应,并去掉参差不齐的苗,每个处理保留生长情况相同、株数相同的苗(间苗)。三叶期间做外源添加处理。

e.分别用外源Se、外源Cd,及Se、Cd复合处理,培养7天,每2天更换一次培养液。

f.收获

2.株高及根长的测定:

水稻收获后用去离子水洗净根部,并用吸水纸将水稻表面的水分吸干,用直尺测定其株高及根长。

3.水稻种Se、Cd含量的测定

1)水稻中Cd含量的测定 用HNO3和HClO4的混酸(5:1)消解后,经ICP-AES(Perkin-ElmerOptimal2000DV) 测定样品中Cd含量。

2)水稻中Se含量的测定 植物样经杀青、烘干后,采用HNO3-HClO4消解法,用北京吉天仪器有限公司的AFS-920型双道原子荧光光度计测定样品中Se含量。

技术路线:见附表


4. 研究创新点

国内外有关水稻Cd、Se相互作用及Se影响Cd转运的报道很少。

本实验在前人实验的基础上,探究了外源硒对水稻亚细胞分布的影响,从而可以更好的分析添加外源硒对水稻Cd吸收、转运机制的作用。

5. 研究计划与进展

2014年3月在温室进行水稻的水培培养,待长出幼苗,再培养7天,将水稻幼苗分为6组,分别进行不同的处理

2014年4月初,分别对水稻幼苗进行se处理,cd处理以及se、cd复合处理

2014年4月中旬,将水稻幼苗收获制样

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